Новости
25.09.2018


25.09.2018


25.09.2018


19.09.2018


18.09.2018


18.09.2018


18.09.2018


18.09.2018


18.09.2018


18.09.2018


18.09.2018


13.09.2018


07.09.2018


07.09.2018


06.09.2018


04.09.2018


04.09.2018


30.08.2018


30.08.2018


30.08.2018


30.08.2018


28.08.2018


23.08.2018



13.12.2015

Общие сведения о конвективных сушилках. Как было отмечено выше, в сельскохозяйственном производстве преобладает конвективный способ сушки. При всем многообразии конструкций конвективные сушилки работают во одному и тому же принципу: сушильный агент — нагретый в калорифере воздух или смесь воздуха с горячими топочными газами — поступает в сушильную камеру установки. Одновременно в нее подается влажный материал — продукт сушки. Направление движения сушильного агента относительно материала может быть прямоточным, противоточным и перекрестным. Агент сушки нагревает материал, поглощает из него определенное количество влаги и удаляется из сушильной камеры.
Большинство сушилок, кроме сушильной, оборудовано еще и охладительной камерой (зерносушилки — обязательно). В этом случае подсушенный материал поступает в охладительную камеру, где попадает в зону действия холодного атмосферного воздуха. Отдав часть влаги воздуху, просушенный и охлажденный материал выходит из сушилки.
Схема процесса конвективной сушки с указанием параметров агента сушки, воздуха и высушиваемого материала изображена на рисунке 97.
Тепловой расчет сушилки сводится к определению ее материального баланса, расхода агента сушки и расхода тепла.

Тепловой расчет конвективных сушилок

Материальный баланс сушилки. Испаренная из материала влага и количество влажного и просушенного продукта связаны между собой уравнением баланса сушки.
Введем обозначения G1 и G2 — количество материала, соответственно поступающего в сушильную камеру и выходящего из нее, кг/ч; Gc — масса абсолютно сухого вещества материала, кг/ч; w1 и w2 — влажность материала до и после сушильной камеры, %; W — количество испаренной влаги, кг/ч.
Количества влаги в материале до и после сушильной камеры
Тепловой расчет конвективных сушилок

Тогда количество влаги, испаренной в сушильной камере,
Тепловой расчет конвективных сушилок

Масса абсолютно сухого вещества остается неизменной:
Тепловой расчет конвективных сушилок

Подставляя значения G1 и G2 в формулу (162), получим основное уравнение материального баланса:
Тепловой расчет конвективных сушилок

Расход сушильного агента. Процесс сушки есть процесс взаимодействия влажного воздуха (или газовоздушной смеси) с влажным материалом. Если нет утечек воздуха из сушильной каперы и поступлений в нее, общее количество влаги в материале и сушильном агенте до и после сушки остается без изменения:
Тепловой расчет конвективных сушилок

Отсюда следует, что
Тепловой расчет конвективных сушилок

Следовательно,
Тепловой расчет конвективных сушилок

Таким образом, удельный расход сушильного агента (кг/кг испаренной влаги)
Тепловой расчет конвективных сушилок

При сушке воздухом, нагреваемым в калорифере, принимают d1=d0, потому что влагосодержанис его после калорифера остается таким же, как у наружного воздуха.
Если сушка ведется газовоздушной смесью, то влагосодержание смеси перед поступлением в сушильную камеру находят по формуле
Тепловой расчет конвективных сушилок

Величину Lo (кг/кг топлива) определяют по формуле
Тепловой расчет конвективных сушилок

Коэффициент избытка воздуха находят из выражения
Тепловой расчет конвективных сушилок

Высшую теплоту сгорания рабочего топлива (кДж/кг) определяют по формуле Д.И. Менделеева:
Тепловой расчет конвективных сушилок

В формулах (167...170) Сp, Hp, Op, Sp, Aр и Wp — элементы, входящие в состав рабочего топлива, соответственно углерод, водород,кислород, сера (летучая), зола и влага, %.
Расход тепла на сушку. Вначале рассмотрим тепловой баланс так называемой теоретической сушилки, в которой все тепло сушильного агента расходуется на испарение влаги из материала, нет дополнительных поступлений тепла в камеру и отсутствуют теплопотери в окружающую среду. Процесс сушки в теоретической сушилке происходит при постоянной температуре материала, равной 0°С.
Тепловая энергия, вносимая в сушильную камеру агентом сушки, слагается из тепла Q0. поступившего с атмосферным воздухом, и тепла Qн.у, полученного в нагревательном устройстве (топке или калорифере).
Тепло, поступающее с воздухом (кДж/ч),
Тепловой расчет конвективных сушилок

Энтальпию влажного воздуха, отнесенную к 1 кг сухого воздуха (кДж/кг), подсчитывают по формуле
Тепловой расчет конвективных сушилок

Тепло, получаемое в нагревательном устройстве (кДж/ч),
Тепловой расчет конвективных сушилок

Тепловой баланс теоретической сушилки таков:
Тепловой расчет конвективных сушилок

Управление (174) показывает, что количество тепла, поступающего в сушилку (LI1), равно количеству тепла, уходящего с отработавшим сушильным агентом (LI2). Энтальпия сушильного агента на входе и выходе из сушильной камеры одинакова (I1=I2), так как процесс сушки протекает при I=const. Это объясняется тем, что тепловая энергия агента сушки, расходуемая на испарение влаги из высушиваемого материала, немедленно возвращается сушильному агенту вместе с влагой в виде скрытой теплоты парообразования.
Часовой расход тепла (кДж/ч) в теоретической сушилке находят по формуле (173), то есть Q=Qну.
Удельный расход тепла q (кДж/кг испаренной влаги)
Тепловой расчет конвективных сушилок

В действительной сушилке не все тепло агента сушки идет на испарение влаги, часть тепла Qм (кДж/ч) расходуется на нагрев самого высушиваемого материала:
Тепловой расчет конвективных сушилок

Потери тепла в окружающую среду (кДж/ч) через стенки сушильной камеры
Тепловой расчет конвективных сушилок

В некоторых конструкциях сушилок предусматриваются дополнительные подогреватели, устанавливаемые непосредственно в сушильной камере н дающие добавочное тепло Qд.
С учетом отличий действительной сушилки от теоретической уравнение теплового баланса сушильной камеры (для случая, когда θ1>0°С) можно представить в следующем виде:
Тепловой расчет конвективных сушилок

Левая часть уравнения (178) представляет собой все тепло, приходящее в сушильную камеру: с наружным воздухом, от нагревательного устройства, с испарившейся из материала влагой, от добавочного подогревателя, правая часть — суммарный расход тепла: с отработавшим сушильным агентом, с нагретым материалом, выходящим из сушильной камеры, и расход в окружающую среду в результате теплопередачи через ограждения сушильной камеры.
Отсюда расход тепла на сушку (кДж/ч), равный количеству тепла, потраченного на подогрев сушильного агента в нагревательном устройстве,
Тепловой расчет конвективных сушилок

Удельный расход тепла (кДж/кг испаренной влаги)
Тепловой расчет конвективных сушилок

Рабочий процесс теоретической сушилки в I—d-диаграмме (рис. 98). Атмосферный воздух с начальными параметрами to, φо, Iо. соответствующими точке А, подогревается в калорифере до температуры t1. Процесс нагрева характеризуется линией АВ при влагосодержании d0=const. Процесс сушки происходит при постоянной энтальпии в соответствии с линией ВС. Положение точки С определяется пересечением линии I1=I2=const с изотермой t2 или линией φ2=const (в зависимости от того, какой параметр отработавшего агента сушки известей: t2 или φ2). Точке С соответствует влагосодержание d2.
Тепловой расчет конвективных сушилок

При сушке газовоздушной смесью рабочий процесс сушилки будет совершаться в соответствии с графиком AB1C. В топке происходит увеличение влагосодержания сушильного агента от d0 до d1. Процесс нагревания характеризуется в этом случае наклонной линией AВ1. Точка B1, имеет координаты: I1 и d1. Значение d1 подсчитывают по формуле (167).
Удельный расход сушильного агента, согласно формуле (166),
Тепловой расчет конвективных сушилок

а при сушке нагретым воздухом
Тепловой расчет конвективных сушилок

Разность влагосодержаний d2—d1 или d2—d0 на диаграмме изображают соответственно отрезками CD1 или CD.
Таким образом,
Тепловой расчет конвективных сушилок

Удельный расход тепла на сушку, согласно формуле (175),
Тепловой расчет конвективных сушилок

Так как разность I1—I0 изображается отрезком АВ,
Тепловой расчет конвективных сушилок

Рабочий процесс действительной сушилки в I—d-диаграмме (рис. 99). В действительной сушильной установке разность между добавлениями и потерями тепла в сушильной камере
Тепловой расчет конвективных сушилок

Для подавляющего большинства сушилок qд=0, а суммарные потери (qм+qп) значительно превышают значение cвθ1 и поэтому
Тепловой расчет конвективных сушилок

Процесс нагрева воздуха протекает аналогично тому, как это было в теоретической сушилке При d0=соnst по линии АВ до температуры t1 в точке В. Прямая ВС соответствует процессу сушки в теоретической сушилке. Чтобы вычертить график процесса сушки в действительной сушильной установке, берут произвольную точку е на прямой ВС и подсчитывают длину вертикального отрезка еЕ по формуле
Тепловой расчет конвективных сушилок

Отрезок еЕ отрицателен, поэтому его откладывают вниз. Определив положение точки Е, проводят через нес прямую BE, продолжают се до пересечения с изотермой t2 и получают точку С', где влагосодержание d2'.
Удельный расход агента сушки (кг/кг испаренной влаги)
Тепловой расчет конвективных сушилок

а расход тепла (кДж/кг испаренной влаги)
Тепловой расчет конвективных сушилок

Поскольку C’D'<CD, значит, величины I и q в действительной сушилке больше, чем в теоретической той же производительности.
Расчет процесса охлаждения материала. В процессе охлаждения происходит дополнительное испарение из материала некоторого количества влаги. Поэтому расчет этого процесса во многом аналогичен расчету процесса сушки в сушильной камере.
Если из охладительной камеры сушилки материал выходит в количестве G3 (кг/ч) с влажностью w3 (%), то уравнение баланса сухого вещества материала будет иметь вид:
Тепловой расчет конвективных сушилок

Отсюда масса материала после охладительной камеры определится следующим образом:
Тепловой расчет конвективных сушилок

Количество влаги (кг/ч), испарившейся в охладительной камере, находят по формуле
Тепловой расчет конвективных сушилок

Напишем уравнение баланса влаги для охладительной камеры, выражающее равенство между приходом и расходом влаги в процессе охлаждения материала:
Тепловой расчет конвективных сушилок

Таким образом, часовой расход сухого воздуха для охладительной камеры
Тепловой расчет конвективных сушилок

Удельный расход сухого воздуха (кг сухого воздуха/кг испаренной влаги) в охладительной камере
Тепловой расчет конвективных сушилок

Составим уравнение теплового баланса для охладительной камеры. Атмосферный воздух, поступающий в охладительную камеру, вносит с собой тепло в количестве LхIo, а при выходе из камеры уносит тепло LxI3 (І3— энтальпия воздуха на выходе из охладительной камеры).
Количество тепла (кДж/ч), отдаваемого охлаждаемым материалом,
Тепловой расчет конвективных сушилок

В охладительную камеру тепло вносится также с влагой материала: Wxсвθ2 (кДж/ч), где св=4,19 кДж/ (кг*°С).
Потери тепла в окружающую среду (кДж/ч) через стенки охладительной камеры
Тепловой расчет конвективных сушилок

Таким образом, тепловой баланс для охладительной камеры имеет следующий вид:
Тепловой расчет конвективных сушилок

или в переводе на 1 кг испаренной влаги
Тепловой расчет конвективных сушилок

Отсюда удельный расход сухого воздуха (кг сухого воздуха/кг испаренной влаги)
Тепловой расчет конвективных сушилок

Из этой формулы видно, что удельный расход воздуха уменьшается с увеличением потерь тепла в окружающую среду. Именно поэтому ограждения охладительной камеры не покрывают теплоизоляцией.
Значение lx должно соответствовать уравнениям (192) и (187), то есть быть достаточным для охлаждения материала от температуры θ2 до температуры θ3 и поглощения испаряющейся при этом влаги и Wx.
Тепловой расчет конвективных сушилок

Процесс охлаждения в I—d-диаграмме (рис. 100). Через точку А, соответствующую состоянию наружно го воздуха с параметрами t0, φ0, проводят линию Iо=const. Из точки е, произвольно взятой на этой линии, откладывают вверх по вертикали отрезок еЕ, значение которого подсчитывают по формуле (182), подставляя Δ = свθ2 + qмх -qп.ж, кДж/кг испаренной влаги.
Проводит линию через точки А и Е, продолжая ее до пересечения (в точке Сз) с линией заданного параметра: t3 или φз=соnst. Из точки Сз опускают перпендикуляр СзDз на линию d0=соnst.
Удельный расход воздуха на охлаждение определяют по формуле
Тепловой расчет конвективных сушилок