Сушка. Тепловой баланс сушилок. (Лекция 6)

1. Сушка (окончание) Тепловой баланс сушилок

2. Обозначения:

ОБОЗНАЧЕНИЯ:
mн– количество влажного материала, поступающего в
сушилку, кг/с
mк – количество высушенного материала, кг/с;
W – количество, испаряемой влаги, кг/с;
Cм – удельная теплоемкость высушенного материала,
Дж/кг К;
Cв – удельная теплоемкость влаги, Дж/кг К;
tн - температура материала на входе в сушилку, °С;
tк – температура материала на выходе из сушилки, °С;
L – количество абсолютно сухого воздуха, кг/с .

3.

Учтем нагрев транспортных средств
(например, транспортер, вагонетки и т.п.).
mтр – масса транспортных устройств;
Cтр – удельная теплоемкость их материала,
Дж/кг К;
tтрн – температура транспортных устройств на
входе в сушилку, °С;
tтрк – температура транспортных устройств на
выходе из сушилки.

4.

1
6
2
3
4
5
Схема конвективной сушилки:
1-корпус; 2-материал; 3-ленточный транспортер;
4-дополнительный калорифер; 5-дополнительный
калорифер; 6-вентилятор

5.

Приход тепла
Расход тепла
1. Со свежим воздухом L⋅i0
1. С отработанным воздухом L⋅i2
2. С влажным материалом:
2. С высушенным материалом
а) с высушенным материалом
mкСмtк
mк Смtн
б) с влагой, испаряемой из материала
W Cв tн
3. С транспортными
устройствами mтрCтрtтрн
3. С транспортными устройствами
mтрCтрtтрк
4. В основном калорифере Qк 4. Потери тепла в окружающую
среду Qпот
5. В дополнительном
калорифере Qд

6. При установившемся процессе сушки тепловой баланс выражается равенством:

L i0+mк Cм tн +WCв tн+mтрCтр tтрн +Qк+Qд=
=L i2 + mкCмtк + mтрCмрtтрк +Qпот.
(1)
Из этого уравнения можно определить общий
расход тепла на сушку (Qк +Qд):
Qк+ Qд =L(i2 –i0) + mкCм(tк – tн)+mтрCтр(tтрк - tтрн)
−WCв tн + Qпот.
(2)

7. Разделив обе части полученного равенства на W , получим выражение для удельного расхода тепла (на 1 кг испаренной влаги):

qк + qд = l(i2 – i0)+ qм + qтр −Cвtн + qпот
(3)
Удельный расход тепла в основном калорифере
можно представить в виде:
qк=l(i1 – i0).
Подставляя qк в выше записанное уравнение,
находим
l(i2 – i1)= qд+Свtн - qм - qmp - qпот.
(4)

8.

Обозначив правую часть уравнения Δ:
(qд+Свtн) – (qм - qmp - qпот)=∆ (5)
получим:l(i2 – i1)= ∆, или i2 i1
(6)
l
Величина Δ выражает разность между приходом
и
расходом тепла непосредственно в камере сушилки
без учета тепла, приносимого воздухом, нагретым в
основном калорифере.
Величину Δ называют внутренним балансом
сушильной
камеры,
он
может
быть
положительным и отрицательным.

9. Нормальный действительный процесс сушки на i-х- диаграмме

• Рассмотрим построение процесса сушки на
i-х - диаграмме. Сделаем построение для
случая, когда Δ > 0 (приход тепла больше
чем расход).
• Сначала построим график теоретического
процесса для заданных условий работы
сушилки (линии ABC).

10. Графический расчет действительного процесса сушки

i
В
С
А
х1
х

11.

При Δ > 0 состояние воздуха в сушильной
камере изменяется не в соответствии с
линией BC, а по какой-то линии, лежащей
выше этой линии и имеющей начало в
точке B, например, в соответствии с
линией BC1.
Если воздух выходит из сушилки при одной
и той же относительной влажности, то
теплосодержание его в точке C1 больше
чем в точке C.

12.

Согласно (6): i2 i1
l
1
но l
отсюда
x2 x1
и
l (i2 i1 )
(i2 i1) /( x2 x1)
По этому выражению можно определить
положение линии BC1 при известном Δ.

13.

Перерыв
Шафра́н — род многолетних клубнелуковичных травянистых растений семейства Ирисовые

14. Графический расчет действительного процесса сушки

По формуле определяем eE (в мм):
Ее=∆•еF•n,
i
В
где n=Mi / Mx – соотношение масштабов
теплосодержания и влагосодержания.
E
C1
е
F
С
А
х1
x2
х

15. Графический расчет действительного процесса сушки

1. При заданных условиях сушки строим линии
теоретического процесса
2. Через произвольную точку e на линии BC
проводим линию eF и измеряем eF (в мм). По
формуле определяем eE (в мм):
Ее=∆•еF•n,
где n=Mi / Mx – соотношение масштабов
теплосодержания и влагосодержания.
3. Откладываем eE и через точки B и E проводим
линию действительного процесса BC1.
4. Аналогично находим линию действительного процесса сушки при Δ < 0.

16.

1
Удельный расход воздуха: l
( x2 x1 )
Удельный расход тепла в подогревателе:
q (i1 i0 ) /( x2 x1 )

17. Варианты сушильного процесса

1) Сушилка с подогревом воздуха в сушильной камере

18. Процесс в сушилке с подогревом внутри камеры.

• Теплота может сообщаться воздуху не только в
подогревателе, но также частично в сушильной
камере.
• Крайним случаем будет, когда вся теплота
вводится в сушильную камеру (линия АС). Между
двумя крайними положениями линий сушки (ВС и
АС) могут быть расположены линии процессов с
последовательно увеличивающимся количеством
теплоты, вводимой в подогреватель.

19. 2) Сушилка с многократным промежуточным нагреванием воздуха

Схема сушилки с многократным промежуточным
подогревом воздуха (а) и изображение процесса на i-x
диаграмме(б)

20.

• Воздух, отработанный в первой камере,
направляется в первый промежуточный
подогреватель; подогретый воздух
поступает во вторую сушильную камеру и
т.д.
• Вертикальные отрезки АВ1, С1В2, С2В3 и С3В4
изображают подогрев в основном и в трех
промежуточных подогревателях, когда
воздух, выходящий из камер, имеет
температуру t и Δ=0. Удельный расход
воздуха в этой сушилке будет 1/(i2-i0), а
удельный расход теплоты q=(i2-i0) / ( x2 – x0).

21. 3) Сушилка с частичной рециркуляцией отработанного воздуха

Схема сушилки с возвратом отработавшего воздуха
(а) и изображение процесса на i-x диаграмме (б)

22.

• По сравнению с сушкой при однократном
проходе воздуха, для этого варианта
характерны пониженная температура
воздуха при сушке tc вместо tк, повышенное
начальное влагосодержание xc вместо xн и
большая линейная скорость газа в сушилке.
Эти параметры зависят от кратности
смешения n=l/L.
• Расходы теплоты будут одинаковы как и в
сушилке без циркуляции. Однако этот
процесс обеспечивает мягкий режим сушки.

23. 4) Сушилка с частичной рециркуляцией отработанного воздуха и промежуточным нагревом

Эта сушилка является сочетанием
описанных выше вариантов. Для нее
характерны: пониженная температура
воздуха, повышенное начальное
влагосодержание и относительная
влажность воздуха, большая линейная
скорость газа в сушилке за счет увеличения
количества циркулирующего воздуха в
сушилке.

24. Конструкции сушилок

• Самостоятельно изучить следующие
конструкции сушилок: конвективные;
туннельные; ленточные; шахтные; с
псевдоожиженным слоем; вибросушилки;
барабанные; вальцовые; распылительные;
сублимационные; терморадиационные.

25.

Спасибо за внимание!