С однократным использованием горячего воздуха

Материальный баланс продукта, подвергающегося сушке.

В сушильной технике устанавливаются два понятия влажности материала:

-влажность на общую массу, применяемую в тепловых расчетах процессов сжигания топлива

w=W/G*100= W/(Mc+W)

- влажность на абсолютно сухую массу

. W = W/Mc

Расход воздуха и тепла для испарения 1 кг влаги.

Уравнение материального баланса сушилки согласно обозначениям на рисунке

M₁*w₁/100 + L₀*d₀/100 = M₂*w₂/100 + L₂*d₂/100

Принимаем, что присосы и утечки воздуха отсутствуют L₀=L₁=L₂ =L=const

(M₁*w₁-M₂*w₂)/100 = L*(d₂-d₀)/1000,

(M₁*w₁-M₂*w₂)/100=W

W= L*(d₂-d₀)/1000, W/L=l ; l =1000/(d₂-d₀)

L, H, d, φ, t – соответственно расход воздуха, его энтальпия, влагосодержание, относительная влажность, температура.

Индексы: 0 – соответствует состоянию воздуха перед сушкой,

1 – состояние воздуха после нагрева в калориметре,

2 – состояние воздуха на выходе сушке.

Принципиальная схема и процесс теоретической сушилки на Н – d диаграмме

1 – вентилятор, 2 – калорифер, 3 – сушильная камера, 4 – дополнительный нагреватель

Определим расход тепла на 1 кг испаренной влаги

Если каждый кг сухого воздуха нагревается от t₀ от t₁, причём энтальпия его при этом увеличивается от Н₀ до Н₁, а для испарения 1кг влаги нужно затратить 1 кг сухого воздуха, то расход тепла на его нагревание

q=l*(H₁-H₀)=(H₁-H₀)/(d₂-d₀)*1000, кДж/кг испаренной влаги.

Расчет теоретической сушилки по Н- d диаграмме

Теоретической называют воображаемую сушилку с предварительным подогревом сушильного агента, в которой отсутствуют потери тепла в окружающую среду, нагревание транспортных средств и высушиваемого материала и в которой температура материала на входе и выходе из сушильной камеры равна 0 ⁰С.

Тепловой баланс теоретической сушилки имеет вид

L₀*H₀+Qk=L₁*H₁=L₂*H_2?

Где Н₀– энтальпия влажного воздуха, поступающего в подогреватель, кДж/кг сх.возд.;

Н_1-- энтальпия влажного воздуха после подогревателя при входе в сушилку , кДж/кг сх.возд;

Н_2-- энтальпия влажного воздуха за сушилкой , кДж/кг сх.возд;

Qk - количество тепла, сообщенное воздуху в подогревателе, кг/кДж/кг сх. Взд.

При L₀₌ L₁₌ L₂=const имеем Н₀₌ Н₁₌ Н₂, показывающее, показывающее, что в теоретической сушилке процесс сушки идет при постоянной энтальпии влажного воздуха.

На диаграмме Н – S линия АВ соответствует подогреву воздуха в калорифере от температуры t₀ до температуры t₁ . Процесс сушки – затрата тепла на испарение влаги и влагообмен между воздухом и высушиваемым материалом – идет по линии Н= const и изображается отрезком ВС.

Расход воздуха в теоретической сушилке

l =1000/(d₂-d₀)=1000/DCM_d

(d₂-d₀) - соответствует отрезку DC,

M_d – масштаб по оси влагосодержаний,

Расход тепла в калорифере на 1 кг испаренной влаги

q=(Н₁- Н₀) /(d₂-d₀)*1000=ABM_l/DCM_d

Основным условием работы теоретической сушилки является равенство

Н₁₌ Н₂=const

При этом расход тепла на подогрев воздуха

q=l*(H₁-H₀)= l* (H₂-H₀)

Можно записать H2=c2*t2+x2*hn2

H0=c0*t0+x0*hn0

Где х2 = 0,001*d2 и х0 = 0,001*d0 – влагосодержание сушильного агента , кг/кг сух. Возд.

hn2 и hn0 - энтальпия водяных паров, содержащегося в воздухе, кДж/кг;

Теплоемкость сухого воздуха считаем независимой от температуры, т.е. принимаем, что с2=с0=св.

Подставив эти величины в предыдущую формулу, получим

q= l*(cb*t2+x2*hn2 ) - l*(cb*t0+x0*hn0)

Прибавив к правой части этого равенства и вычтя из него величину l*x0*hn2 и приняв во внимание, что l=1/(x2-x0), после несложных преобразований получим выражение для удельного расхода тепла, представляющее собой по существу уравнение теплового баланса сушилки

q=l*[cb*(t2-t0)+x0*(hn2-hn0)+hn2

Из полученного выражения видно, что в теоретической сушилке имеются следующие расходы тепла:

- q1 = hn2 -расход тепла на испарение влги из материала;

- q2 = l*cb*(t2 - t0) - потери тепла с сушильным агентом, входящим в сушилку с температурой е0 и выходящим из нее с температурой е2;

- q3 = l* x0*(hn2 - hn0) - потери тепла вследствие увеличения энтальпии транзитной влаги, содержащейся в сушильном агенте при входе в сушилку.

Расчёт сушки с однократным использованием воздуха.

Влага в материалах может находиться в связанном и не связанном состоянии. Обычно влажность материалов определяется относительной влажностью выраженной в процентах. Количество влаги, которое может содержаться записывается: , кг.

ω – относительная влажность

G₁ – общая масса;

W – влага;

G – масса сухого материала.

В процессе сушки удаляется не вся влага, а только её часть.

Материал до сушки:

После сушки:

W – количество удалённой влаги

(1)

Теоретическая сушка – условная сушка в процессе, которая происходит без теплообмена с окружающей средой, а энтальпия транспортных средств и температура высушиваемых материалов равны 0. Процесс сушки представляется на диаграмме H-d. в виде линии Н = const

(2)