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
Vб=W/А (4.4)
где А=7,2 кг/м3·ч – напряженность барабана по влаге.
Vб=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 – xз = 0,00175 кг/кг сухого воздуха;
летом – xл = 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 – (qм + qп), (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;
qм – относительный подвод тепла в сушилку с материалом, Дж/кг влаги;
qп – относительные потери тепла в окружающую среду, Дж/кг влаги.
Относительный подвод тепла в сушилку с материалом рассчитывается согласно формуле:
qм = G2·cм(θ2 –θ1)/W, (4.9)
где см – теплоёмкость материала, (для поваренной соли см = 858 Дж/(кг ˚С) [3]);
θ2 – температура материала на выходе его из сушилки, ˚С.
Находим значение qм по формуле 4.9:
qм =5839,7·858·(105–20)/ 360,3 =219,5 кДж/кг влаги,
Величину qп 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.