4. Обработка экспериментальных данных

Для определения основных величин, характеризующих эффективность работы сушильной установки, необходимо предварительно выполнить построение процесса сушки на J-d – диаграмме (рис. 2). Начальными параметрами атмосферного воздуха обычно служат температура t_возд и относительная влажность воздуха φ, определяемая по таблицам, по температуре воздуха и психрометрической разности. По данным t_возд и φ находим на диаграмме точку А. Для этой точки влагосодержание соответствует d_н и теплосодержание J_возд.

Подогрев воздуха в электрокалорифере не изменит величину d_н, поэтому на J-d – диаграмме повышение температуры воздуха от t_возд до t_н изображается линией АВ.

В точке В имеем начальные параметры воздуха, поступающего в сушило: t_н^г, d_н, φ_н, J_н. Если считать, что в процессе сушки тепло расходуется только на испарение влаги, то получим теоретический процесс сушки (без потерь в окружающую среду и без затрат тепла на нагрев высушиваемого материала).

На J-d – диаграмме теоретический процесс сушки изображается линией ВС постоянного теплосодержания воздуха. Для теоретического процесса сушки расход воздуха будет равен:

, кг сух.возд./ч (1)

где W – количество влаги, удаляемой при сушке материала, кг/ч.

(2)

где W_н – начальная относительная влажность высушиваемого материала, %;

W_к - конечная относительная влажность высушиваемого материала, %;

Р_М – производительность сушилки по сухому материалу, кг/ч.

Действительный процесс сушки идет с уменьшением теплосодержания воздуха, то есть по линии ВЕ. Для того чтобы найти на диаграмме точку Е, как конечную точку действительного процесса сушки, надо знать величину изменения теплосодержания воздуха в конце процесса сушки, то есть найти направление луча ВД. Точка Е при этом находится пересечением луча ВД с линией постоянного конечного параметра для выбранного режима сушки t_к или φ_к (точка Д является вспомогательной при построении действительного процесса сушки). Для нахождения точки Д необходимо рассчитать тепловые потери в окружающую среду и расход тепла на нагрев высушиваемого материала.

Для барабанной сушилки:

, кДж/ч (3)

где q_м – расход тепла на нагрев материала;

q_окр – потери тепла через стенки сушила в окружающую среду.

, кДж/ч (4)

где С_м – теплоемкость высушенного материала при конечной влажности, кДж/кг·град.

, кДж/кг·град (5)

, кДЖ/ч (6)

где t^г_ср – средняя температура газов внутри барабана, град;

t_воз – температура атмосферного воздуха, град;

F – боковая поверхность барабана, м²;

α – коэффициент теплоотдачи от стенки барабана к воздуху, вт/м²·град;

δ_ст – толщина стенки барабана, м (δ_ст = 0,005 м);

λ_ст – коэффициент теплопроводности стальной стенки барабана, вт/м·град (λ_ст = 58,2 Вт/м·град).

Значение коэффициента α представлены в таблице 3.

Таблица 3. Значения суммарного коэффициента теплообмена от температуры поверхности

Температура внешней поверхности стенки, °С	α, Вт/м2·град
40	10,69
60	11,63
80	12,32
100	13,26
130	15,12
160	16,43
200	19,42
240	22,10

Температура газов внутри барабана определяется по формуле:

, град (7)

Средняя температура материала t^м_ср определяется по формуле:

(8)

Определив общие потери в сушиле q_пот, находим величину уменьшения теплосодержания воздуха в конце теоретического процесса (т.е. относительно точки С) за счет потерь тепла:

, кДж/кг сух.возд (9)

Откладывая величину J_пот вниз от точки С, получим вспомогательную точку Д.

Линия ВД показывает направление линии действительного процесса сушки с учетом тепловых потерь. По конечным параметрам процесса сушки или находим точку Е. действительный процесс сушки изображается линией ВЕ.

Далее по J-d – диаграмме находим величину конечного влагосодержания , соответствующую точке Е и определяем действительный расход воздуха.

, кг сух. возд./ч (10)

Разность характеризует интенсивность влагообмена в процессе сушки.

4.1. Расход тепла на сушку без учета тепловых потерь в воздухонагревателе определяется по формуле:

, кДж/ч (11)

, Вт (11)

где – теплосодержание воздуха, подаваемого на сушку, кДж/кг сух. возд.;

– теплосодержание неподогретого атмосферного воздуха, кДж/кг сух. возд.;

– количество сухого воздуха, подаваемого на сушку, кг сух. возд./ч;

– количество тепла (кДж/ч), внесенное в сушило с влагой материала (кг/ч) при температуре и теплоемкости воды 4,2 кДж/кг·град.

Разность представляет собой количество тепла, израсходованного на нагрев воздуха.

4.2. Объемный коэффициент теплоотдачи определяется по формуле:

, Вт/м³·град (12)

где – объем барабана, м³;

– средняя разность температур, град;

– количество тепла, переданное газом высушиваемому материалу, Вт.

(13)

, кДж/ч

4.3. Напряжение сушилки по испаряемой влаге (А) определяется по формуле:

, кг/м³·ч (14)

4.4. Коэффициент заполнения сушилки рассчитывается по формуле:

, % (15)

где – объемная скорость подачи материала в сушилку, м³/сек.

; , кг/м³

4.5. Тепловой КПД сушильной установки определяется по формуле:

, %, где в (кДж/ч) (16)

4.6. Тепловой КПД электрокалорифера:

, %, в (Вт) (17)

где – тепловая мощность первого электрнагревателя, Вт;

- тепловая мощность второго электронагревателя, Вт.

, % (18)

где , – сила тока на 1-м и 2-м электронагревателе, ампер;

, – напряжение на 1-м и 2-м электронагревателе, вольт.

4.7. Определение коэффициента теплоотдачи от электронагревателей к воздуху:

;

, Вт/м²·град (19)

где - поверхность нагревателя, м²;

- температура нагревателя (замеряется по прибору), град;

- средняя температура воздуха, в нагревателе, град.

; ; d = 0,8·10^-3м;

; l_н = 35 м; l₁ = 20 м; l₂ = 15 м

4.8. Определение количества и скорости газов, выходящих из сушилки.

Объем отходящих газов из сушильного барабана:

, м³/ч (20)

где - плотность отходящих газов при , кг/м³.

, кг/ч

, кг/м³,

где Р_п – парциальное давление водяного пара в отходящих газах, н/м² (определяется по J-d – диаграмме).

Скорость газов при выходе из барабана:

, м/с (21)