Варианты конвективной сушки материалов

1. Сушка материалов горячим воздухом

Выше были рассмотрены про­цесс и тепловой расчет при помощи H—d-диаграммы наиболее простой схемы сушилки с однократным ис­пользованием сушильного агента. Примером таких сушилок являются конвейерная, пневмотруба-сушилка и распылительная сушилка.

Сушка материалов с рециркуляцией воздуха

Боль­шое применение на практике имеют сушилки, работающие с рециркуля­цией сушильного агента, т. е. с ча­стичным возвратом отработавшего воздуха в сушилку для повторного использования его

Отработавший поток воздуха (или дымовых газов) после выхода из сушилки разветвляются. Часть воздуха выпускается в атмосферу, а часть возвращается к вентилятору. Свежий воздух смешивается с отработавшим. Полученная смесь нагревается в калорифере. Расходы свежего и выбрасываемого из сушилки воздуха для теоретической сушилки одинаковы.

H

В

В₁

t₁

H = const

D D₁

C

t₂

M

to А

d

d₀ d_см d₂

Рис. 2

Количество циркулирующего воздуха в сушилке определяется из условия, что 1кг смеси увеличивает в сушилке свое влагосодержание с dcм до d2 и равно

lц =1000/(d2т –dcм)

Применение рециркуляции не дает экономии тепла в теоретической сушилке, так как при одинаковых начальных и конечных параметрах сушильного агента треугольники АВС и МВ₁С подобны, а следовательно и расходы тепла в обоих процессах равны.

Сушилка с промежуточным подогревом воздуха.

Сушилка с промежуточным подогревом состоит из нескольких зон, в каждой из которых воздух участвует в простом сушильном процессе, подогреваясь на промежуточных поверхностях нагрева до одной и той же требуемой температуры. Прцесс такой сушилки изображается ломаной линией АВ1С1В2С2 В3С3. Расход воздуха одинаков для всех зон сушилки.

l = 1000/[(C1D1+C2D2+C3D3)*Md]

Расход тепла на на 1кг воздуха по ступеням подогрева определяется отрезками АВ1,

С1В2, С2В3; следовательно, расход тепла на 1 кг испаренной влаги за весь процесс составит

q = l*(AB1+C1B2+C2B3)*Ml=1000*( AB1+C1B2+C2B3)*Ml/(DC3*Md)

AB1+C1B2+C2B3=AB

Cледовательно

q=1000*AB*Ml/(DC2*Md),

т.е. одноступенчатый подогрев АВС3 имеет тот же расход воздуха и тепла, что и многоступенчатый процесс в пределах тех же параметров наружного воздуха (точка А) и отработавшего воздуха (точка С3). Однако максимальная температура воздуха для этого процесса равна Т1 вместо Т при одноступенчатом процессе, причем Т1<T.

Рис3. Схема сушилки с промежуточным подогревом воздуха

Эти сушилки применяются тогда, когда материал в процессе сушки не должен подвергаться воздействию высоких температур.

Применяются также комбинированные сушилки с рециркуляцией и промежуточным подогревом воздуха.

Лекция № 20 .

Особенности энергосбережения в

высокотемпературных теплотехнологиях;

Энерготехнологическое комбинирование в прокатном производстве

В прокатном производстве энерготехнологическое комбинирование позволяет снизить удельные затраты топлива на нагрев единицы массы металла. Котел на отходящих продуктах сгорания (рис. 27) устанавливается на печи. Металлический воздухоподогреватель размещается за котлом. Система испарительного охлаждения печи включается в параллельный циркуляционный контур котла.

На рис. 27 показана схема ЭТА, предназначенного для нагрева металла перед прокаткой [5]. Теплоиспользующая котельная поверхность устанавливается над нагревательной печью непосредственно перед воздушным подогревателем. При этом открывается возможность повысить температуру газов на выходе из печи, что приводит к интенсификации нагрева металла; одновременно обеспечивается также надежная работа воздухоподогревателя.

Дополнительными преимуществами ЭТА являются снижение капитальных затрат при повышении эффективности работы в связи с ликвидацией подземных боровов большой протяженности, керамического рекуператора, отдельного здания для КУ. Имеется возможность более глубокого охлаждения газов в связи с установкой воздушного подогревателя в качестве замыкающей поверхности. Экономия топлива достигается за счет подогрева воздуха до высоких температур. Тепловой баланс печи имеет следующий вид:

, (1)

где M – массовое количество подогреваемого металла, кг/с; G_г и G_в – расходы продуктов сгорания и воздуха соответственно, м³/с; B – расход топлива на подогрев металла, м³/с; - теплота сгорания газа, МДж/м³; - теплоемкости воздуха газа, и металла соответственно, кДж/м³ и кДж/кг; t_в – температура подогретого воздуха, °С; t_г – температура продуктов сгорания на выходе из печи, °С; - температура металла на входе и на выходе из печи, °С.

Расходы продуктов сгорания и воздуха связаны с расходом топлива B соотношениями

;, (2)

где V⁰ – теоретически необходимое количество воздуха, м³/м³;  теоретический объем продуктов сгорания, м³/м³;  – коэффициент избытка воздуха. Подставляя указанные выражения в (31), получим выражение для расчета удельного расхода топлива на нагрев единицы массы металла

. (3)

Рис. 1. Схема ЭТА для нагрева металла и выработки энергетического пара: