Учебное пособие 800321

При L0 L1 L2 H1 H2 const.

Это показывает, что в теоретической сушилке процесс сушки идет при постоянной энтальпии.

Процесс теоретической сушилки на H-d диаграмме показан на рисунке 5. Линия АВ соответствует подогреву воздуха в калорифере, ВС – процессу термовлагообмена с высушиваемым материалом. Расход тепла на подогрев воздуха в теоретической сушилке:

q l cВtВ x2h2 l c0t0 x0h0 .

Прибавив и вычтя из правой части lx0h2 и приняв во внимание что

получим уравнение теплового баланса теоретической сушилки

39

Из уравнения (33) следует, что расход тепла в теоретической сушилке состоит из потерь тепла с уходящим воздухом, с транзитной влагой и расхода тепла на испарение влаги из материала.

2.4. Действительная сушильная установка

Вдействительной СУ могут быть как потери тепла, так

иего дополнительный подвод, например от дополнительных калориферов в сушильной камере, а также в результате химических реакций и вследствие нагрева сушильного агента в вентиляторе.

Тепловой баланс действительной СУ для летнего времени составим на основании Таблицы 1.

Таблица 1 Тепловой баланс действительной сушильной установки

Здесь обозначено:

QПВ - тепло, переданное воздуху в калорифере, Дж;

40

сW ,c'M ,c"M ,c'TP ,c"TP - теплоемкость влаги и началь-

ные и конечные теплоемкости материала и транспортирующих устройств, Дж/кг∙К;

G2 ,GTP - вес высушенного материала и транспортирующих устройств, кг;

1, 2 , 'TP , "TP - начальные и конечные температуры

материала и транспортных приспособлений, .

Тепловой баланс сушилок непрерывного действия составляют в Дж, а периодического – в Дж/процесс.

Уравнение теплового баланса на основании таблицы… выглядит в виде:

41

При работе действительной сушилки могут быть три следующих случая:

а) 0 ; тогда

qП сW 1 qМ qТР q5 ,

т.е. потери тепла компенсируются дополнительно введенным теплом; при этом получается что H2 H1 , а так как l 0 , то процесс идет как в теоретической сушилке;

б) 0 ; тогда

qП сW 1 qМ qТР q5 ,

т.е. l H2 H1 0 и, следовательно, H2 H1 , или

H2 H1 ; l

в) 0 ; тогда

qП сW 1 qМ qТР q5 ,

т.е. l H2 H1 0и, следовательно, H2 H1 , или

H2 H1 . l

В зимнее время потери тепла с материалом увеличиваются, поскольку часть влаги находится в замерзшем состоянии. Опытами установлено, что в материале замерзает только

43

свободная влага, а связанная остается в переохлажденном состоянии.

Размораживание требует дополнительного расхода тепла на подогрев льда до температуры плавления и превращения

его в воду. Поэтому указанное в формуле (37) значение qМ следует увеличить на qМ по следующей эмпирической зависимости:

где w '2 - влажность материала, ниже которой влага не замерзает, а выше которой вода находится в состоянии льда.

Потери тепла в окружающую среду q5 определяется по формуле теплопередачи:

Вт/м2К;

t - температурный напор, К.

44

При испытаниях сушилки составляющую баланса q5

целесообразно определять по остатку теплового баланса, так как все прочие члены теплового баланса поддаются более легкому определению. Затем ее надо сравнить с аналитическим расчетом; большая разница заставляет искать не замеченные при испытании неучтенные источники потерь.

Для сушилок, работающих периодически, тепловой баланс составляется на период их работы, но при установившемся тепловом режиме. Если температура воздуха или газа, входящего в сушилку, изменяется (регулируется), то весь период работы сушилки разбивается на отрезки времени, в течение которых режим работы остается более или менее постоянным; тепловой баланс составляется на каждый такой отрезок времени и потом суммируется на весь период работы сушилки.

К расходу тепла, определенному таким образом, из теплового баланса, необходимо еще прибавить расход тепла на разогрев ограждений сушилки, остывших за время перерыва в работе сушилки.

Более точно эти расчеты можно выполнить по формулам теплопередачи для неустановившихся тепловых режимов.

2.4.1. Построение действительного процесса сушки на H-d диаграмме

Построение действительного процесса сушки при0 начинается с построения теоретического процесса по известным исходным данным (линия АВС0) (рис. 6). Затем от точки С0 откладывается вниз вертикальный отрезок

С0D MH l . MH - масштаб по оси энтальпии. Далее из

точки В проводится политропа BD действительного процесса. На этой линии находится конечная точка действительного

45

процесса, определяемая пересечением этой линии с заданной в расчетах линией конечной температуры t2 или другого пара-

метра, соответствующего состоянию уходящего из сушилки воздуха.

Рис. 6. Действительный процесс сушки при 0

46

Из рисунка видно, что конечной точке процесса С на линии t2 const соответствует влагосодержание d2 и эн-

тальпия H2 меньшие чем в теоретическом процессе. Вследст-

вие этого для удаления того же количества влаги, как и в теоретическом процессе, необходимо и большее количество воздуха и большее количество тепла. Следовательно, для действительной сушилки требуются большая производительность вентиляторов, больший расход электроэнергии, больший расход тепла и более значительная поверхность нагрева калориферов.

При построении процесса с дополнительными выделениями тепла 0 , политропа процесса располагается выше линии теоретического процесса (рис. 7). Разница в построении этого процесса от предыдущего только в том, что отрезок

духа и тепла в основном калорифере на 1 кг испаренной влаги, чем в теоретической сушилке.

2.4.2 Действительная сушильная установка с рециркуляцией сушильного агента

Рециркуляцией будем называть возврат отработавшего сушильного агента с большим влагосодержанием в сушильную камеру и смешение его с сушильным агентом, который имеет меньшее влагосодержание, а коэффициентом рециркуляции k - отношение расходов сухого рециркулирующего и сухого смешиваемого сушильного агентов.

Сравнивая сушилки с однократным использованием воздуха и с рециркуляцией, можно отметить, что при одинако-

48