Определение расходов воздуха и тепла на сушку

Технологический расчет конвективных сушилок сводится к определению расхода воздуха и тепла на сушку. Аналитический расчет трудоемок, поэтому его используют в случае необходимости уточнения результатов расчета, в случае малых перепадов температур и влагосодержания сушильного агента. Графоаналитический расчет сушилок с использованием г-х-диаграммы нагляден и дает достаточно точные для практических целей результаты.

Процесс теоретической сушки (рис. 2). Для расчета задают два любых параметра наружного воздуха: температуру t₀ и относительную влажность ц₀. На пересечении линий t₀ = const и ц₀ = const находят точку Е, характеризующую состояние воздуха перед калорифером. Из точки в проводят вертикаль до пересечения с изотермой t1 = const, где t₁ — температура воздуха после калорифера. Точка, А характеризует состояние нагретого воздуха перед входом в сушильную камеру. Вертикальный отрезок ЕА изображает процесс нагрева воздуха в калорифере, протекающий при х₀ = х₁ =const (x₁ — влагосодержание нагретого воздуха).

Из точки, А проводят линию i1, которой изображается адиабатический процесс изменения состояния воздуха в сушилке. Кроме величин x₀, ц₀ и t_l при расчете должен быть задан один из параметров отработанного воздуха — обычно t₂ или ц₂. Поэтому, продолжая линию i₁ = const до пересечения с изотермой t₂ = const или линией ц₂ = const, получают точку В, выражающую состояние отработанного воздуха на выходе из сушилки. Отрезок АВ, параллельный оси абсцисс (i₁ = i₂ = const), изображает охлаждение воздуха в процессе сушки.

Ломаная линия ЕАВ — графическое изображение всего процесса изменения состояния воздуха в теоретической сушилке (в калорифере и сушильной камере), работающей по основной схеме.

Завершив построение, для точек Е и В находят на диаграмме значения х₀ = х₁ и х₂, для точек Е и, А — значения i₁ и i₀, с помощью которых по уравнению определяют удельный расход тепла q_к в основном калорифере. Умножив величины i и q_k на W, находят расход воздуха L и тепла Q на сушку.

Для изображения процесса в действительной сушилке (рис. 9) из точки А, характеризующей состояние воздуха перед калорифером, проводят вертикаль до пересечения с заданной изотермой t₁ = const, Из точки пересечения В, характеризующей состояние нагретого воздуха перед входом в сушильную камеру, проводят линию i₁ = const произвольной длины. На этой линии выбирают любую точку е и откладывают от нее вверх (при Д > 0) или вниз (при Д < 0) отрезок.

Рис 9. Изображение процесса действительной сушилки на диаграмме

Конец отрезка еЕ (точка Е лежит на линии процесса в действительной сушке). Поэтому, соединяя точки Е и В и продолжая отрезок BE до пересечения с заданной изотермой t2 = const (или ц₂ = const), находят точку С1 или С₂, выражающую состояние отработанного воздуха.

Опуская из точки С₁ и С₂ перпендикуляр на вертикаль АВ, получим соответственно отрезки C₁D₁ и С₂D₂, характеризующие увеличение влагосодержания воздуха в сушильной камере в условиях действительного процесса.

При известных параметрах наружного воздуха (обычно t₀ и ц₀) расчет сушилок возможен и в том случае, если температура нагрева воздуха t_l не задана в явном виде, а известны какие-либо два параметра отработанного воздуха (например, t₂ и ц₂). В этом случае построение процесса начинают от заданной точки (С, С₁ или С₂). Тогда для теоретической сушилки из заданной точки С проводят линию i₁ = const и i₂ = const до пересечения с вертикалью в точке В, через которую и проходит искомая изотерма t_l = const.

Построение процесса для действительной сушки также начинают от заданной точки С₁ (при Д > 0), от которой откладывают вниз (в масштабе энтальпий) отрезок CiK_i = Д / l = Д (х₂' - x₀) и через полученную точку К₁ проводят линию i₁= const до пересечения с линией х₀ = const в точке В. Через эту точку будет проходить искомая изотерма t₁ = const. Точку В, характеризующую состояние воздуха при поступлении в сушильную камеру, соединяют с точкой С₁. Линия АВС₁ изображает процесс в действительной сушилке при Д > 0, когда изменение состояния воздуха в сушильной камере происходит с повышением энтальпии (i₂ > i₁).

При Д < 0, когда изменение состояния воздуха в сушильной камере происходит с понижением энтальпии (i₂ < i₁), отрезок С₂К₂ = Д / l = Д (х₂'' - х₀) / м_i откладывают вверх от заданной точки С₂.

Для обеспечения заданных режимов используют различные варианты процесса сушки.

В сушилке основного варианта, т. е. работающей по основной схеме (рис. 7), создаются жесткие условия сушки. Объясняется это тем, что воздух для сушки нагревается однократно до относительно высокой температуры, являющейся обычно предельно допустимой для высушиваемого материала. При нагреве в калорифере влагосодержание воздуха остается неизменным и резко падает его относительная влажность.

В некоторых случаях требуется сушить материал в более мягких условиях: при более низких температурах и во влажном воздухе. Для этого применяют различные варианты процесса сушки.