ИНЖИНИРИНГ: расчет, проектирование, наладка

Расчет и проектирование сушильных аппаратов

Расчет любого аппарата предполагает на основании исходных данных получить расходные характеристики и размеры аппарата. Расчету всегда предшествует выбор сушильного аппарата. Зачастую один и тот же продукт можно сушить в аппаратах различного типа и только опытный инженер может разобраться какой из предложенных типов сушильных аппаратов более всего подходит для данного продукта. Поскольку любой промышленный проект требует больших инвестиций, прежде чем начинать проетирование и закупку оборудования, необходимо выполнить расчет нескольких вариантов процесса сушки, сравнить полученные данные (производительность, стоимость и др), выбрать оптимальный вариант, и только после этого приступать к проектированию.

В данном разделе рассмотрен расчет конвективных сушильных аппаратов. Расчет контактных сушилок и специальных видов сушки достаточно специфичен и приведен в специальной литературе.

Расчет конвективной сушки основывается на уравнениях материального, теплового баланса и на уравнениях кинетики. Для расчета необходимо знать свойства воздуха, материала и топлива.

1. Свойства влажного воздуха.

При конвективной сушке горячий воздух (= сушильный агент) передает материалу тепло и уносит влагу, испаряющуюся из материала за счет этого тепла. Таким образом, сушильный агент играет роль тепло- и влагоносителя. Влажныйвоздух является смесью сухого газа и водяного пара.

Для расчета сушильных аппаратов нам потребуются следующие свойства влажного воздуха:

• относительная влажность, φ, %
• влагосодержание, x, кг/кг (кг паров воды в 1 кг сухого воздуха)
• температура, T, °С
• энтальпия, I, кДж/кг

Относительной влажностью, или степенью насыщения воздуха φ, называется отношение парциального давления водяного пара p _п к максимально возможному парциальному давлению водяного пара p _н (парциальному давлению насыщенного пара):           φ = p _п / p _н

Если температура воздуха ниже или равна температуре насыщения, соответствующей общему (барометрическому) давлению (т. е. ниже примерно 100°С), то максимально возможное давление водяного пара p _н равно давлению сухого насыщенного пара, которое может быть взято из международных таблиц водяного пара при данной температуре воздуха. Если температура воздуха выше температуры насыщения, то максимально возможное давление водяного пара будет равно общему, или барометрическому, давлению B. В этих условиях        φ = p _п / B

Относительная влажность φ является одной из важнейших характеристик воздуха как сушильного агента, определяющего его влагоемкость, т. е. способность воздуха к насыщению парами влаги.

Влагосодержанием воздуха x называется масса водяного пара (кг), содержащегося во влажном воздухе и приходящегося на 1 кг абсолютно сухого воздуха:

Энтальпия I влажного воздуха относится к 1 кг абсолютно сухого воздуха и определяется при данной температуре воздуха t (°С) как сумма энтальпии абсолютно сухого воздуха и водяного пара (Дж/кг сухого воздуха)

Читать раздел полностью