1. Порядок расчета

1.1. Технологический расчет

1. Задаются параметрами окружающего воздуха: температурой t₀ (°С) и влажностью φ₀ (%). Эти параметры определяются с учетом места расположения объекта (табл. 1).

Задаются температурами воздуха на входе и выходе из сушилки (t₁ и t₂ ); а также температурами материала на входе и выходе из аппарата (t_м1 и t_м2 соответственно). Причем t_м1 задается в соответствии с t₀ (на 2–5°С выше), а t_м2 – в соответствии с t₂ (на 10 – 20° С ниже).

Задаются начальным и конечным влагосодержанием (ω_н и ω_к), размером частиц (δ_ч), насыпной плотностью (ρ_н ) и теплоемкостью (С_м ) материала.

2. Производят построение теоретического процесса сушки на диаграмме Рамзина (рис.3) в следующем порядке:

– по диаграмме находим т.А (координаты t_0, φ₀), характеризующую параметры окружающего воздуха и определяем соответствующие значения влагосодержания - х₀ (кг/кг) и теплосодержания или энтальпии - I₀ (кДж/кг);

– далее из т.А проводим вертикаль до пересечения с линией температур t₁ и получаем т.В (с координатами х₀ и t₁), характеризующую параметры воздуха на входе в сушилку; определяем теплосодержание воздуха на входе в аппарат - I₁ (кДж/кг);

– из т.В параллельно линиям теплосодержания, т.е. по I₁, проводим линию до пересечения с линией температур t₂ и получаем т.С’, характеризующую параметры воздуха на выходе из теоретической сушилки; по ней определяем значения влагосодержания воздуха на выходе - х’₂;

Соединив точки А, В и С’ получают ломанную АВС’, характеризующую процесс теоретической сушки.

3 . Производят построение действительного процесса сушки на диаграмме Рамзина.

Для этого на диаграмме находят некоторую т.Д с координатами х_i и I_i, которая будет лежать на линии действительного процесса сушки.

Построение ведут в следующей последовательности:

– Задаются произвольным значением влагосодержания х_i в пределах от х₀ до х₂’.

– Определяют теплосодержание воздуха в этой точке по уравнению: Рис.3 Схема процесса сушки.

(1)

где ∆q – разность удельных расходов теплоты в действительной и

теоретической сушилках, Дж/кг.

Значения ∆q рассчитывают по формуле:

(2)

где q_мат – удельная теплота, затрачиваемая на нагрев материала от

температуры t_м1 до t_м2, Дж/кг;

q_пот – удельные потери теплоты, Дж/кг;

С_вл – удельная теплоемкость воды (4,19 кДж/кг·К);

t_м1 – температура материала на входе в сушилку, °С.

Удельная теплота q_мат рассчитывается по формуле:

(3)

где G – производительность сушилки по сухому продукту, кг/с;

С_м – удельная теплоемкость сухого материала, Дж/кг·К;

t_м2 – температура материала на выходе из сушки, °С;

W – количество влаги, удаляемой из материала в процессе сушки при

изменении влагосодержания материала от ω_н до ω_к, кг/с.

Значения W определяют по формуле:

(4)

Удельные потери q_пот находят по формуле:

(5)

где q_т – удельная теплота в теоретической сушилке, Дж/кг; равная:

(6)

где I₀ и I₁ – энтальпия воздуха на входе и выходе в теоретическом процессе

сушки, Дж/кг;

х₀ и х’₂ – влагосодержание окружающего воздуха на входе и выходе из

аппарата в теоретическом процессе сушки (кг/кг).

– Из т.В проводят через точку Д линию до пересечения с линией температуры t₂ на выходе из сушилки и получают т.С; при этом, ломанная АВС характеризует процесс действительной сушки.

– Для точки С, характеризующей параметры воздуха на выходе из действительной сушилки определяют значения тепло- и влагосодержания, при этом влагосодержание х₂ определяем графически (см.рис.3), а теплосодержание I₂ находят расчетным путем используя уравнение (1).

4. Определяют габаритные размеры сушилки - диаметр и длину барабана.

Для этого рассчитаем следующие параметры:

– Расход абсолютно сухого воздуха G_с (кг/с) на сушку:

(7)

где х₂ – влагосодержание воздуха на выходе из действительной сушилки.

– Расход влажного воздуха на сушку по формуле:

, м³/с (8)

где: υ_уд – удельный объем влажного воздуха, м³/кг; можно принять по

справочным данным или рассчитать по формуле:

(9)

где R_в – газовая постоянная для воздуха, R_в=287 Дж/кг·К;

Т – температура воздуха,°К (принимаем равной t₀);

П – общее давление паровоздушной смеси, Па;

φ_в – относительная влажность окружающего воздуха в долях;

Р_нас –давление насыщенного водяного пара, Па.

Значения φ_в· Р_нас = Р_П – парциальное давление водяного пара можно определить также по диаграмме Рамзина.

– Определяют внутренний диаметр сушильного барабана по формуле:

, м (10)

где β – коэффициент заполнения барабана в зависимости от типа

насадки; β = 0,1 – 0,25 (для лопастной насадки β = 0,12–0,14;

для распределительной β = 0,206; для секторной β = 0,276 );

ω_г – скорость газа на выходе из барабана, м/с (определяют в

зависимости от размера частиц и насыпной плотности материала,

см.табл. 2).

Наружный диаметр барабана находят с учетом двойной толщины футеровки и обечайки:

, м (11)

Для ориентировочных расчетов можно принять δ=0,01-0,02 м.

– Определяют длину аппарата по формуле:

, м (12)

где V_б – объем барабана, м³; рассчитываемый по формуле:

, м³ (13)

где А_υ – напряженность барабана по влаге, кг/м³·с (приводится в

справочной литературе, см. [ 3], или определяется в задании).

–Проверяют выполнение условия L/D_в = 3,5 – 7,0; принимают значениям L и D_н (округляют до ближайших больших значений) и выбирают стандартный аппарат (по табл. 3).

Если же условие не выполняется, то повторяют расчет длины и диаметра барабана, варьируя параметрами β и ω_г.