2.3 Тепловой расчет аппарата

2.3.1 Определение основных параметров влажного воздуха

К основным параметрам влажного воздуха относятся:

1. температура t,°С;

2. относительная влажность воздуха φ, %;

3. удельное влагосодержание х, кг/кг;

4. энтальпия I, кДж/кг.

Строим процесс сушки в I-x диаграмме [Приложение А]. По состоянию наружного воздуха t₀=18С и φ₀=70% на диаграмме находим точку А и соответствующие ей энтальпию I₀ и влагосодержание х₀. Получили I₀=43 кДж/кг, а I₀=9,5 г/кг=0,0095 кг/кг на входе в калорифер. Нагревание воздуха в калорифере происходит при постоянном влагосодержании (х₀=0,0095 кг/кг) до температуры

t₁ =150С (точка В). По температуре воздуха на выходе из сушилки t₂ =70С находим точку С окончания теоретического сушильного процесса и значение влагосодержания х₂=40 г/кг=0,04 кг/кг и энтальпии I₂=179 кДж/кг.

Таким образом, соединив точки А, В и С построили процесс сушки в действительной сушилке без рециркуляции отработанного воздуха (АВС). В нашем случае рециркуляция имеется, поэтому, зная её кратность, находим точку М, которая характеризует состав смеси перед поступлением в калорифер.

(2)

где I₀- энтальпия на входе в калорифер, кДж/кг

I₂- энтальпия на выходе из сушилки, кДж/кг

n- кратность рециркуляции.

кДж/кг

(3)

где х₀- удельное влагосодержание сухого воздуха на входе в калорифер, г/кг

х₂- удельное влагосодержание сухого воздуха на выходе из сушилки, г/кг

n- кратность рециркуляции.

г/кг

Отмечаем точку М и далее определяем положение точки В₁, которое характеризует состояние смеси воздуха при поступлении в сушильную камеру (она лежит на пересечении линии ВС с линией x_см = const).

Весь процесс, протекающий в реальной сушильной установке с рециркуляцией, изображается ломаной линией АМВ₁С.

2.3.2 Тепловой расчет сушилки

Расход абсолютно сухого воздуха L в сушильной установке:

, (4)

где W- расход влаги, удаляемый из высушиваемого материала, кг/с

х₀- удельное влагосодержание сухого воздуха на входе в калорифер, г/кг

х₂- удельное влагосодержание сухого воздуха на выходе из сушилки, г/кг

кг/с

Расход абсолютно сухого воздуха в сушильной установке с рециркуляцией:

(5)

где L - расход абсолютно сухого воздуха в сушильной установке без рециркуляции, кг/с

n- кратность рециркуляции.

кг/с

Расход тепла на сушку:

(6)

где L_ц - расход абсолютно сухого воздуха в сушильной установке с рециркуляцией, кг/с

I₀- энтальпия на входе в калорифер, кДж/кг

I₂- энтальпия на выходе из сушилки, кДж/кг

кВт

Средняя температура воздуха в сушилке:

(7)

где t₁ - температура сушильного агента на входе в сушилку, °С

t₂ - температура сушильного агента на выходе из сушилки, °С

°С

Среднее влагосодержание воздуха в сушилке:

, (8)

где х₀ - удельное влагосодержание сухого воздуха на входе в калорифер, г/кг

х₂ - удельное влагосодержание сухого воздуха на выходе из сушилки, г/кг

кг/кг

Средняя плотность воздуха:

, (9)

где М_с.в. –молекулярная масса воздуха, г/моль [3]

T₀- температура при нормальных условиях, К [3]

V₀ – газовая постоянная, см³ [3]

t_ср- средняя температура воздуха в сушилке, °С.

кг/м³

Средняя плотность водяных паров:

, (10)

где М_в –молекулярная масса воды, г/моль

T₀ - температура при нормальных условиях, К

V₀ – газовая постоянная, см³

t_ср- средняя температура воздуха в сушилке, °С.

кг/м³

Теплоемкость высушенного материала:

, (11)

где с_с - теплоемкость абсолютно сухого материала (молочного сахара), кДж/(кг^.К),

с_с=1,22 кДж/(кг^.К) [6, c.17]

с_в - теплоемкость воды, кДж/(кг^.К) [6, c.17]

с_в=4,19 кДж/(кг^.К) [6, c.17]

W_к – конечная влажность продукта, %

кДж/кг влаги^.

Средняя объемная производительность по воз­духу:

, (12)

где L_ц - расход абсолютно сухого воздуха в сушильной установке с рециркуляцией, кг/с

x_ср- среднее влагосодержание воздуха в сушилке, кг/кг

ρ_в - средняя плотность водяных паров, кг/м³

ρ_ср.- средняя плотность воздуха, кг/м³

м³/с