Определение потерь тепла в окружающую среду

Составление материального баланса

Рассчитаем количество влаги, удаляемое из материала в процессе сушки по формуле:

W = G₂(x₁⁰–x₂⁰)/(100–x₁⁰), (4.1)

где W – производительность сушилки по выделенной влаге, кг/ч;

G₂ – производительность сушилки по высушенному материалу, кг/ч;

x₁⁰ и x₂⁰— начальная и конечная влажность материала соответственно (в расчёте на общую массу), кг/кг.

Производительность сушилки по влажному материалу G₁, кг/ч:

G₁ = G₂ +W (4.2)

Следовательно масса высушеного материала G₂, кг/ч:

G₂=G₁-W. (4.3)

Подставляя значения в формулы, получаем:

W=6200·(6–0,2)/(100–0,2) = 360,3 кг/ч=0,1001 кг/с

G₂=6200-360,3 =5839,7 кг/ч=1,622 кг/с

 

 

Выбор основных габаритных размеров

Объем сушильного барабана

V_б=W/А (4.4)

где А=7,2 кг/м³·ч – напряженность барабана по влаге.

V_б=360,3/7,2 =50,04 м³

Диаметр барабана находим по соотношению

где – длина барабана

Выразив диаметр получаем следующее соотношение

Длинна барабана

По таблице выбираем барабанную сушилку №7207 со следующими характеристиками: V=74 м³ – объем сушильного пространства, D=2,8 м² – диаметр барабана, L=12м – длина барабана.

Определение потерь тепла в окружающую среду

Норма потерь тепла в окружающую среду с одного погонного метра определяется по эмпирической формуле:

где – тепловые потери с цилиндрической поверхности, Вт;

– наружный диаметр с учетом изоляции, м;

– температура теплоносителя, ºС;

- поправочный коэффициент, определяемый по справочнику, К=1

Средняя температура теплоносителя (воздуха)

Подставив в уравнение температуры воздуха на входе и выходе из барабана получим

Наружный диаметр барабана с учетом изоляции принимаем предварительно равным 2,9 м.

По формуле 4.6 находим норму тепловых потерь

Потери тепла по всей длине барабана

4.4 Расчёт параметров сушильного агента на входе в сушилку

Для предварительного нагревания сушильного агента необходимо использовать калорифер, которые применяются для подогрева воздуха до температуры не выше 240ºС, начальная температура сушильного агента t₁ = 200ºС.

Содержание влаги в воздухе x₁, кг/кг сухого воздуха, и энтальпия I₁, Дж/кг сухого воздуха, зависят от параметров окружающего воздуха соответственно месторасположению сушилки и от поры года.

По условию задания согласно климатическим условиям в июле относительная влажность воздуха составляет φ=78%, а в январе – φ=88%. Средняя температура воздуха при этом в июле – t = + 17,5 ˚С, в январе t = –6,8 ˚С.

Влагосодержание воздуха при данных параметрах определяем по диаграмме Рамзина:

зимой – x^з = 0,00175 кг/кг сухого воздуха;

летом – x^л = 0,0098 кг/кг сухого воздуха.

 

4.5 Расчёт внутреннего теплового баланса

 

Из внутреннего теплового баланса сушилки определяем разность между относительным приходом и расходом тепла непосредственно в сушильной камере Δ, Дж/кг влаги:

 

Δ = с·θ₁ – (q_м + q_п), (4.8)

 

где с – теплоёмкость влаги при температуре θ₁, Дж/(кг·˚С); (c = 4,188·10³ Дж/(кг·˚С) при температуре 20 ºС [3]).

θ₁ – температура материала на входе в сушилку, ˚С;

q_м – относительный подвод тепла в сушилку с материалом, Дж/кг влаги;

q_п – относительные потери тепла в окружающую среду, Дж/кг влаги.

Относительный подвод тепла в сушилку с материалом рассчитывается согласно формуле:

 

q_м = G_2·c_м(θ₂ –θ₁)/W, (4.9)

 

где с_м – теплоёмкость материала, (для поваренной соли с_м = 858 Дж/(кг ˚С) [3]);

θ₂ – температура материала на выходе его из сушилки, ˚С.

Находим значение q_м по формуле 4.9:

q_м =5839,7·858·(105–20)/ 360,3 =219,5 кДж/кг влаги,

Величину q_п находим по уравнению

 

Следовательно

 

Определяем разность между относительным приходом и расходом тепла непосредственно в сушильной камере Δ:

Δ = 4,188·20 – (1182 +219,5) = –1317,8 кДж/кг влаги.