Тепловой баланс конвективной сушильной установки

Приходная часть теплового баланса:

– количество теплоты переданное воздуху во внешнем подогревателе, кВт .

Где: L₀ – количество воздуха подаваемого вентилятором , кг/с. I₁ и I₀ – энтальпия воздуха на входе в вентилятор и на выходе из калорифера, кДж/кг;

Q_д – в зависимости от конструкции сушилки и происходящих в ней процессов возможен дополнительный подвод теплоты, кВт ;

Q_в= L₀ I₀ – физическая теплота внесенная воздухом, кВт ;

Q_м1 =G_м1 С_м1 t_м1 – физическое тепло внесенное материалом, кВт .

Q_тр1=G_тр С_тр1 t_тр1 – физическая теплота входящих в сушилку транспортных устройств, кВт ;

Где: G_м1 и G_тр – количество сушимого материала и количество транспортных устройств поступающих в сушильную установку, кг/с;

С_м1 и С_тр1 – теплоемкость материала и теплоемкость транспортных устройств на входе в сушилку, кДж/(кг К);

t_м1 и t_тр – температура материала и температура транспортных устройств на входе в сушилку, ⁰С.

Расходная часть теплового баланса:

Поступающая в сушилку теплота расходуется на испарение влаги из материала, нагрев испаренной влаги до температуры уходящего воздуха, нагрев материала, нагрев транспортных устройств, потери теплоты в окружающую среду.

Q₂ = L₂ I₂ – теплота теряемая с уходящим воздухом, кВт.

Где: L₂ – расход воздуха на выходе из сушилки, кг/с;

I₂ – энтальпия воздуха на выходе из сушилки, кДж/кг;

Q_м2=G_м2 С_м2 t_м2 –– теплота теряемая с уходящим материалом;

Q_тр2 =G_тр С_тр2 t_тр2 – теплота теряемая с уходящими транспортными устройствами, кВт.

Q₅ – потери теплоты в окружающую среду, кВт

Где:

– коэффициент теплоотдачи от поверхности сушилки к окружающей среде, Вт/(м²К);

F_i – площадь соответствующего фрагмента поверхности наружной поверхности сушильной установки, м².

– ракзность температур поверхности изоляции и окружающей среды,

Влажный материал можно представить состоящим из удаляемой влаги W и транзитной сухой части: G_м= G_c+ W, поэтому тепловой баланс для непрерывно действующей сушилки:

Принимая L₀= L₂= L, С_с1= С_с2= С_с , С_тр1= С_тр2= С_тр и отнеся расход теплоты к 1кг испаренной влаги, получим

,

или

,

Где - расход теплоты для теоретической сушилки;

- расход теплоты на нагрев материала;

- расход теплоты на нагрев транспортных приспособлений;

- потери теплоты в окружающую среду;

- теплота, дополнительно сообщенная в самой сушилке;

- физическая теплота влаги, вносимой с сушимым материалом.

Откуда определяем значение

, кДж/кг влаги

Это уравнение представляет собой как бы внутренний тепловой баланс сушилки без учета роли воздуха как теплоносителя.

Заметим, что

,

При работе действительной сушилки могут иметь место следующие три случая:

а) тогда

т. е. потери тепла компенсируются количеством дополнительной подведенной теплоты; при этом так как , то , т.е. процесс сушки идет при постоянной энтальпии сушильного агента, как и теоретической сушилке;

б) ) ; тогда

т. е. и, следовательно , или ;

в) ; тогда

т. е. откуда или .

Таким образом, в случаях «б» и «в» энтальпия воздуха при выходе из сушилки больше или меньше его энтальпии при входе в нее в зависимости от знака величины .

В зимнее время расход тепла на нагревание материала увеличивается, так как часть влаги в материале находится в замерзшем состоянии. Опытами ВТИ установлено, что в материале замерзает только свободная влага, а связанная остается в переохлажденной жидкой фазе. Например, в подмосковном угле замерзает влага сверх 22%, фрезерном торфе – 33% и в древесине – выше 28-30% влажности на сухую массу. Разморожение требует дополнительного расхода тепла на подогрев льда до 0 ⁰С и таяние (превращение его в воду) при той же температуре. Поэтому в таких случаях указанное выше значение следует увеличить на

кДж на 1 кг влаги,

где – количество замерзшей влаги;

– влажность материала, ниже которой впага не замерзает и выше которой вся влага (вода) находится в состоянии льда.

Коэффициент полезного действия сушильной установки представляет собой отношение расхода теплоты на испарение влаги к количеству подведенной теплоты от внешних источников.

энтальпия насыщенного пара при его парциальном давлении в воздухе/ - удельная массовая теплоемкость воды

Поиск по сайту: