5.6 Расчет и проектирование сушильных установок

При проектировании сушильных установок необходимо создать условия, обеспечивающие эффективное протекание внешнего тепло- и массообмена в сушильной камере, так и тепло – и массопереноса внутри объектов сушки.

При конструировании современных сушильных установок учитывается ряд требований, которые можно разбить на следующие группы:

1. Технологические – обеспечение высокой эффективности и равномерности сушки во всем объеме сушильной камеры.

2. Конструктивные – минимальное использование дефицитных конструкционных материалов, компактность, максимально возможное использование стандартных деталей и узлов, удобство монтажа и т.д.

3. Эксплуатационные – безопасность, соответствие санитарным нормам, непрерывность процесса сушки, удобство обслуживания и ремонта, максимальная механизация и автоматизация, использование вторичных энергоресурсов.

4. Кибернетические – соответствие требования автоматизации контроля, регулирования и управления процессом сушки и работой установки.

5. Технико-экономические.

Примерная схема расчета сушильной камеры:

1. расчет массы испаренной влаги;

2. расчет расхода воздуха;

3. расчет габаритов сушильной камеры;

4. выбор конструкции ограждения камеры и расчет потерь теплоты в окружающую среду;

5. расчет остальных потерь теплоты в сушильной камере;

6. построение процесса в І-d диаграмме (если применяется графоаналитический метод расчета);

7. расход количества тепла.

Примерная схема расчета нагревательной установки:

1. выбор типа калорифера и вида теплоотдачи (теплоносителя);

2. расчет средней температурной разности;

3. расчет коэффициента теплопередачи;

4. определение площади поверхности нагрева;

5. расчет топки (для огневого калорифера).

Схема расчета вентиляционной установки:

1. разработка схемы воздушного тракта;

2. расчет сопротивлений в сушильной установке;

3. выбор вентиляторов и расчет мощности электродвигателя.

5.7 Назначение и технологические требования к сушилкам

В сушилке в результате теплового воздействия механических органов не должно происходить порчи ткани. Загрузка и выгрузка ткани должны быть механизированы, а поддержка заданных условий режима сушки автоматизирована.

Классификация сушильного оборудования:

В зависимости от способа подвода тепла сушилки делят на конвективные, контактные и смешанные:

• по структуре рабочего цикла – на периодические и непрерывного действия;

• по направлению движения теплоносителя относительно ткани – на сушилки с прямотоком и с противотоком;

• по способу нагрева теплоносителя – на сушилки с огневыми воздухонагревателями и смешиванием воздуха с топочными газами;

• по способу взаимодействия ткани с теплоносителем –на сушилки слоевые, во взвешенном состоянии и смешанные.

По конструкции делятся на аэрофонтанные, камерные, ленточные и барабанные.

Преимущества барабанных сушилок перед другими типами:

1. высокая производительность сушилок;

2. возможность равномерного прогрева ткани, что дает высокую степень равномерности сушки;

3. применение теплоносителя, который в барабане не оказывает на него вредного влияния;

4. по расчетному расходу тепла (4500-5700 кДж/кг испаренной влаги) сушилки барабанные по сравнению с другими типами сушилок являются наиболее экономичными;

5. при сравнительно высокой производительности барабанные сушилки занимают малую площадь и допускают правое и левое вращение.

В процессе проектирования и расчета сушильных установок обычно применяется следующий примерный порядок выполнения отдельных этапов проектирования:

1. предварительный этап (выбор основного оборудования, режим процесса и вспомогательных устройств):

• выбор типа установки;

• обоснование (расчет) оптимального режима процесса

• выбор метода энергоподвода и вида сушильного агента (воздух, топочные или инертные газы);

• выбор типа калорифера и топочной камеры с вспомогательным оборудованием;

• выбор типа вентилятора и место его расположения;

• выбор типа загрузочных, разгрузочных устройств и транспортных приспособлений;

• выбор системы контроля, регулирования и управления процессом сушки и, в частности типа датчиков и места их расположения

2. Основные конструктивные расчеты.

Методика и порядок расчета зависят от типа установки, варианта сушильного процесса и других специфических факторов.

Методы расчета сушильных установок можно разделить на четыре группы.

1. Приближенные инженерные расчеты применяются при выборе типового оборудования.

Например, определение объема сушильной камеры производится по нормативному коэффициенту – напряжению по влаге А_v [кг. вл./(м³∙ч)].

При выборе и расчете поверхности нагревов типовых калориферов коэффициент теплопередачи k может быть определен по эмпирической формуле:

Где υ – скорость воздуха, м/с;

ρ – плотность воздуха, кг/м³;

А, n – нормативные коэффициенты, значения которых приводятся в паспорте калорифера.

2. Статистические инженерные расчеты – относятся к постоянной (средней) скорости процесса сушки (V, кг. вл/ч). Эти расчеты проводятся на основании балансовых уравнений с использованием I-d диаграммы.

3. Кинетические расчеты отражают кинетику процесса сушки в реальных условиях переменного режима в сушильной камере.

4. Динамические расчеты – основываются на системах дифференциальных уравнений, описывающих изменения t◦С и влагосодержания в локальных точках объекта сушки.

Вывод: кинетические и динамические методы дают возможность аналитически определить продолжительность сушки и уточнить расчет габаритов сушильной установки.