2.4. Розрахунок і зони сушіння.

2.4.1. Матеріальний баланс сушарки.

Вміст сухої речовини зерна при сушінні залишається незмінним і визначається за формулою:

(2.10)

Тоді маса зерна на виході із сушарки М₃, кг, становитиме:

(2.11)

Кількість вологи W, кг, яка випаровується в процесі сушіння, дорівнює різниці мас зерна до і після сушіння:

(2.12)

Частку випаруваної вологи в першій зоні сушарки орієнтовно можна прийняти 0,55. Тоді кількість вологи, яка випарувалась у першій зоні сушарки, становитиме:

(2.13)

Маса вологого зерна на виході із першої зони сушіння становитиме:

кг. (2.14)

Вологість зерна після першої зони сушіння визначають за формулою:

(2.15)

2.4.2. Витрати сухого сушильного агента.

Розраховують на основі рівняння балансу вологи

(2.16)

де - кількість вологи, яка вноситься в І зону сушіння зерном, кг/год;

- кількість вологи, яка виноситься із І зони сушіння зерном, кг/год;

- кількість вологи, яка вноситься сушильним агентом, кг/год;

- кількість вологи, яка виноситься сушильним агентом, кг/год.

Враховуючи, що витрати сушильного агента можна розрахувати за формулою:

(2.17)

Питомі витрати сушильного агента на 1 кг випаруваної вологи становитимуть:

(2.18)

Вологовміст сушильного агента на виході із першої зони сушіння d₂ знаходять за формулою (2.33) (див.п.2.5.2).

2.4.3. Витрати теплоти на сушіння зерна.

Визначають за рівнянням теплового балансу сушильної камери

(2.19)

У лівій частині рівняння теплота, внесена в І зону сушильної камери зовнішнім повітрям - , вологою, що є в зерні - та від нагрівального приладу - . В правій частині сумарні втрати теплоти з відпрацьованим сушильним агентом - , на нагрівання зерна - та втрати в навколишнє середовище через стінки сушильної камери -

Витрати теплоти на сушіння дорівнюють кількості теплоти, підведеної на підігрівання сушильного агента,

(2.20)

Витрати теплоти на нагрівання зерна визначають за формулою:

(2.21)

де θ₁ і θ₂ – відповідно температура зерна на вході і виході із першої зони сушарки. При двоступінчастому режимі сушіння θ₂ можна прийняти на 15⁰С нижчою допустимої температури зерна , а при одноступінчастому режимі сушіння θ₂= . (2.22)

С₂ – теплоємність зерна на виході із першої зони сушіння, кДж/(кг·К).

Визначають за формулою:

(2.23)

де С_с – теплоємність сухого зерна, яку можна прийняти 1,55 кДж/(кг·К).

Питомі втрати теплоти на нагрівання зерна становитимуть:

кДж/(кг·К). (2.24)

Втрати теплоти в навколишнє середовище Q₀ через огороджувальні поверхні камери розраховують за формулою:

(2.25)

де К₀ – коефіцієнт теплопередачі через стінки сушильної камери, Вт/(м²·К);

F₀ – площа поверхні сушильної камери, через яку втрачається теплота, м². Визначають за конструктивними характеристиками сушарок (див.дод.2.3). При розрахунку F₀ прямоточних шахтних сушарок не враховують поверхні стінок з боків підведення сушильного агента та відведення відпрацьованих газів, а також поверхні, через які здійснюється подача і випуск зерна;

t_сер – середньоарифметична температура сушильного агента, ⁰С, яка визначається за формулою:

(2.26)

t₁ і t₂ - температура сушильного агента відповідно на вході і виході із зони сушіння, ⁰С;

t₀ – температура зовнішнього повітря, ⁰С.

Температуру t₂ визначають за формулою:

, (2.26.1)

Коефіцієнт теплопередачі

(2.27)

де α₁ і α₂ – коефіцієнти тепловіддачі від сушильного агента до внутрішньої поверхні шахти і від зовнішньої поверхні в навколишнє середовище, Вт/(м²·К);

δ₁, δ₂… δ_п – товщина окремих шарів ізоляції, м;

λ₁, λ₂…λ_п – коефіцієнти теплопровідності теплоізоляційних шарів, Вт/(м²·К); для стальної стінки λ становить 46 Вт/(м²·К), для залізобетонної – 1,54 Вт/(м²·К).

Коефіцієнти тепловіддачі α₁ і α₂ визначають за формулами:

• при швидкості повітря V ≤ 5 м/c

α₁(α₂)=С+D·V; (2.28)

• при V > 5 м/c

α₁(α₂)=А·V^0,78 (2.29)

Коефіцієнти А, С і D наведені в таблиці 2.1.

Таблиця 2.1. Значення коефіцієнтів А, С і D.

Стінка	А	С	D
Залізобетонна	7,52	6,16	4,19
Стальна - з внутрішньої поверхні - з зовнішньої поверхні	7,12 7,14	5,58 5,81	3,95 3,95

Швидкість сушильного агента, який омиває внутрішню поверхню сушильної камери, приймають 0,3…0,4м/с.

Зовнішня поверхня обдувається повітрям при вільній конвекції. Швидкість повітря можна прийняти 0,1м/с.

Питомі втрати теплоти в навколишнє середовище через огороджувальні поверхні першої зони сушарки q₀, кДж на 1 кг випареної вологи становлять

(2.30)

Різниця між припливом і втратою теплоти в першій зоні сушарки ∆, кДж

(2.31)

Ентальпія відпрацьованого сушильного агента

кДж/кг. (2.32)

При цьому під час розрахунку Н₂ потрібно враховувати знак «+» чи «-» при ∆. Вологовміст відпрацьованого сушильного агента на виході із першої зони сушарки розраховують за формулою

(2.33)

Залежність (2.33) знаходиться в результаті розв’язання системи рівнянь (2.32) і (2.18) з урахуванням (2.3), в якому замість Н₀, t₀ і d₀ підставляють відповідно Н₂, t₂ і d₂.

Після знаходження d₂ визначають питомі витрати сушильного агента за формулою (2.18), а потім питомі витрати теплоти на сушіння в першій зоні сушарки q₁, кДж на 1 кг вологи:

(2.34)