Материальный баланс
Сушка является массообменным процессом, в котором влага выделяется из сушильного материала в окружающую среду. Поэтому для системы влажный материал – сушильный агент записывают материальный баланс применительно к сушильному агенту.
При
известных начальном
и конечном
влагосодержании кг/кг сухого воздуха,
и массовом расходе сушильного агента
кг/с, количество испаренной влаги
,
кг/с.
При
известных исходном
,
%, или конечном
,
%, влагосодержании, исходном
или конечном
количестве материала количество
испаренной влаги
,
кг/с.
Под
влагосодержанием
понимают отношение массы влаги
,
содержащейся в материале, и ее сухой
части
.
Иногда используют понятие влагосодержания
или влажности на общую массу
,
%, определяемую соотношением:
,
%.
Формула для пересчета влажности материала:
,
.
Тепловой баланс сушильной установки: в общем случае записывается так:
.
Приходная часть тепловой конвективной сушилки включает:
- теплоту, подаваемую к сушильному агенту в генераторе теплоты:
;
-
дополнительное тепловыделение
в сушилке;
- физическую теплоту, вносимую влагой, испаряемой из материала
.
Расходная часть теплового баланса включает:
-
расход теплоты на нагрев транзитной
части влаги
и сухой массы сушильного материала
.
Если в сушилку поступает материал с частично замерзшей влагой, то в это уравнение добавляют составляющую, равную расходу теплоты на подогрев льда до 0 оС.
Потери теплоты через стенку сушилки
.
Теплопередача
через различные элементы конструкции
стенок может существенно различаться
(неодинаковая интенсивность, различный
температурный напор на разных участках
и т.п.). Поэтому
определяют суммированием отдельных
составляющих потерь теплоты. При
проектировании значением
задаются, а затем проверяют расчетом,
добиваясь равенства заданной и расчетной
величины.
Расход
теплоты на нагрев массы транспортных
устройств
,
кг/с, если они покидают сушилку с
температурой
.
Теплота
химических превращений
при наличии эндотермических реакций
включается в (1) со знаков +. Обозначения:
-
энтальпия сушильного агента на входе
и выходе из сушильной камеры и входе в
генератор теплоты, КДж/кг×К;
-
температуры соответственно на входе и
выходе сушилки, транспортных устройств
и материала, оС;
-
коэффициент теплопередачи
-го
участка камеры;
и
температурный напор, К и поверхность
-го
участка стенки камеры, м2.
Расход
теплоты с учетом к.п.д. генератора теплоты
,
Вт.
В
расчетах принимают для топок
,
для паровых и электрических калориферов
,
для огневых калориферов в зависимости
от температуры отходящих от калорифера
газов
.
При подогреве сушильного агента паром, расход последнего равен
,
кг/с,
где
и
-
энтальпия пара и конденсата на входе и
выходе калорифера.
Расход топлива при использовании в качестве сушильного агента топочных газов
,
кг/с,
где
-
теплотворная способность топлива,
кДж/кг;
- к.п.д. топки.
Удельный расход сушильного агента (на 1 кг испаренной влаги)
.
Удельный расход теплоты
.
Для расчета удельных расходов сушильного агента и теплоты необходимо знать конечное влагосодержание сушильного агента . Эта величина зависит от системы организации движения агента в сушилке.
Для определения используют аналитический и графоаналитический методы
,
где
-
потери теплоты на уход сушильного
агента.