Материальный и тепловой баланс конвективной

Сушки

Схема процесса конвективной сушки приведена на рис. 20.2. Влажный материал с массовым расходом G_H поступает в сушиль­ную камеру, где осуществляется сушка, и отводится с массовый расходом G_К. Абсолютно сухой воздух с массовым расходом L пер­воначально поступает в калорифер, нагревается до заданной тем­пературы и далее направляется в сушильную камеру.

Рис. 20.2. Схема конвективной сушки:

G_H — массовый расход влажного материала, поступающего в сушилку; G_К, — массовый расход материала, выходящего из сушилки; U_H, U_К, — влажность мате­риала до и после сушки; — влагосодержание воздуха при входе в калори­фер, сушилку и после сушки , — удельная энтальпия воздуха до поступ­ления в калорифер, по выходе из калорифера и после сушки; — темпе­ратура воздуха при входе в калорифер, сушилку и после сушки; — относительная влажность воздуха до поступления в калорифер, по выходе из калорифера и после сушки; L — массовый расход абсолютно сухого воздуха; Q_К — теплота, подводимая в калорифере; Q_П — потери теплоты в окружающую среду

Введем следующие обозначения: U_H — влажность материала до сушки; W— влажность материала после сушки; U_K — массовый расход удаляемой влаги; — влагосодержание воздуха до поступления в калорифер, в сушилке и после сушки соответствен­но; — удельная энтальпия воздуха до поступления в кало­рифер, по выходе из него и после сушки соответственно.

Уравнение материального баланса для материала, подвергае­мого сушке, запишем в следующем виде:

+ W, (20.1)

для абсолютно сухого вещества в высушиваемом материале — в виде

(20.2)

Из уравнений (20.1) и (20.2) получим уравнения, позволяю­щие определить массовый расход высушенного материала

и массовый расход удаляемой влаги

Для определения расхода воздуха, требующегося для проведе­ния процесса сушки, необходимо составить уравнение матери­ального баланса для влаги. Если массовый расход абсолютно сухо­го воздуха, предназначенного для сушки, составляет L, то урав­нение материального баланса для влаги имеет вид

Общий массовый расход абсолютно сухого воздуха

L=W/(x₂-x₀).

Тогда удельный расход воздуха

l = L/W= .

Так как при прохождении воздуха через калорифер его влаго­содержание не изменяется (х₀ = х₁), то

Тепловой баланс сушилки можно представить в виде

Теплота поступает с воздухом (), влажным материалом ) и транспортными устройствами (Q_TH), а также подводится в кало­рифере (Q_K) и от дополнительного подогревателя (Q_Д).

Рис. 20.3. Диаграмма процесса сушки в теоретической сушилке:

А, В, С — точки, характеризующие состояние воздуха на входе в калорифер, су­шилку и на выходе из сушилки; — параметры процесса сушки

Теплота отводится отходящим воздухом (Q _BK), сухим материа­лом (Q см), транспортными устройствами (Q_TK), а также вследствие потерь (Q_П) в окружающую среду.

Если в сушильную камеру вводится дополнительная теплота в количестве, компенсирующем все потери, то процесс сушки про­текает при постоянной удельной энтальпии воздуха, а сушилка рассматривается как теоретическая (рис. 20.3). Воздух в калорифе­ре от начального состояния (Т₀, х₀) в точке А нагревается до тем­пературы Т₁ в точке В. Нагрев проводится при постоянном влагосодержании х₀, и на диаграмме это отображено вертикальной ли­нией АВ. Процесс сушки в теоретической сушилке протекает при постоянной удельной энтальпии по линии ВС. Конечное состоя­ние процесса (точка С) определяется пересечением линий рав­ной энтальпии и заданной относительной влажности (или Т₂).