Матеріальний баланс повітряної сушарки

Звичайно сушарки розраховують, виходячи із заданої кількості вологого матеріалу та його початкової і кінцевої воло­гості. Для витрат сухого повітря при визначенних витрат висуше­ного матеріалу, витрати видаляємої вологи і на висушування складають матеріальний баланс:

а) за абсолютно сухою речовиною: якщо немає втрат ма­теріалу, кількість абсолютної сухої речовини в ньому до і після висушування лишається незмінною; якщо ж і — маси воло­гого матеріалу до і після сушіння, кг/год, a і — вологості матеріалу до і після сушіння, % до загальної маси, то баланс за су­хою речовиною буде

(4.37)

звідки маси вологого матеріалу

(4.38)

 

або маси висушеного матеріалу

(4.39)

б) за вологою в матеріалі; кількість вологи W, яку вилучають під час висушування, дорівнює різниці мас вологого і висушено­го матеріалу

, (4.40)

Підставивши в останнє рівняння попереднє дістанемо

або

Матеріальний баланс за масою в сушаці можна подати і так

Звідки визначають витрати повітря на 1 кг вологи

або простіше

(4.41)

Рівняння енергетичного балансу дозволяють визначити за­трати енергії на вилучення вологи із висушуємого матеріалу. На поверхні вологого матеріалу під час випаровування вологи утворюється пограничний пароповітряний шар, який перебува­тиме у стані рівноваги з вологим матеріалом. Різниця парціаль­них тисків водяної пари над поверхнею матеріалу і в навко­лишньому середовищі , є рушійною силою процесу переходу во­логи з поверхневої плівки в навколишнє середовище

Кількість пари, що продифундувала, визначиться за законом випаровування з вільної поверхні

(4.42)

F— поверхня випаровування;

— тривалість процесу.

Порядок аналітичного розрахунку сушарки такий:

1. Визначають стан повітря перед калорифером. Для цього за відомою його початковою температурою в таблицях для наси­ченої водяної пари знаходять його тиск при насиченні . Розра­ховують вологовміст х при відомій відносності повітря . Знахо­дять ентальпію водяної пари , а потім — ентальпію повітря .

2. Визначають стан повітря після калорифера, тобто перед су­шильною камерою. Для цього треба вибрати температуру і відносну вологість . Ці параметри вибирають, виходячи з умов технології сушіння конкретного матеріалу.

3. Визначають стан повітря після сушильної камери, вибрав­ши температуру, відпрацьованого повіттря і відносну вологість

4. Обчислюють поправку на реальну сушарку.

5. Одержані значення i підставляють у відповідні рівняння. У результаті обчислень має бути тотожність. Якщо її немає, треба вибрати нові значення для і , знову виз-

начити параметри для повітря, що виходить з сушарки, а весь розрахунок повторити до одержання тотожності.

6. Розраховують питомі витрати сухого повітря, витрати теп­лоти в калорифері і додаткові витрати теплоти в сушильній камері.

З усього описаного випливає, що аналітичний розрахунок повітряної сушарки громіздкий, незручний, потребує кількох по­вторних обчислень. Аналітичний розрахунок не багато в чому поступається перед графічним методом, а похибки, що мають місце в результаті графічного розрахунку не виходять за межі звичайниих технічних розрахунків.

Розрахунок повітряної сушарки за 1-х діаграмою. Розрахува­ти повіряну сушарку — це означає визначити питомі і загальні втрати теплоти і повітря на висушування, а також значення інших парамерів, необхідних для розрахунку калорифера, су­шильної камери й витяжного пристрою (вентилятора). Побудова процесу сушіння в 1-х діаграмі дає можливість встановити харак­тер обміну теплотою і вологою, а також визначити проміжні і кінцеві параметри повітря.

Теоретична сушарка. Процес, що відбувається в теоретичній сушарці, на діаграмі (див. додаток 6) зображають так. За відомою початковою температурою повітря і його відносною вологістю знаходять на діаграмі точку А, для якої, в свою чергу, знахо­дять вологовміст та ентальпію . Оскількии повітря в калори­фері нагрівають при незмінному вологовмісті, перетин лінії = const із заданою ізотермою дає точку В, що характеризує стан повітря на вході в сушарку, для цієї точки знаходять ентальпію І.

Оскільки в теоретичній сушарці теплообмін відбувається при сталій ентальпії повітря, то спускаючись з точки В лінії сталої ен­тальпії = const до перетину кривої заданої температури повітря на виході з сушарки з ізотермою або з лінією, знаходять точку С кінцевого стану повітря. Для цієї точки на діаграмі зна­ходять значення вологовмісту і ентальпії

Знаючи параметри повітря на вході і виході, легко обчислити:

питомі витрати сухого повітря на випарювання 1 кг вологи — за рівнянням 4.41, а питомі витрати теплоти в калорифері — за рівнянням:

і цього рівняння випливає, що в теоретичній сушарці тепло витрачається на: випаровування кДж/кг вологи;

втрату з відпрацьованим повітрям

вологи.

Причому втрати теплати будуть тим меншими, чим нижча температура відпрацьованого повітря і вища температура свіжого повітря, що надходить у калорифер, а також чим менші питомі витрати сухого повітря.