Описание технологической схемы

В сушильной камере, выполненной в виде вертикального цилиндра с коническим днищем, непрерывно поступающий жидкий продукт быстро вращающимся диском распыляется, диспергируется на малейшие капельки. С помощью воздухораспределительного устройства в зону распыления подается сушильный агент, который предварительно очищается от пыли фильтром и нагревается в калорифере. За счет теплоты, передаваемой от сушильного агента к каплям, последние теряют влагу и падают на дно камеры в виде мелких твердых частиц, которые по всему диаметру сушилки истираются в вибролотке, откуда попадают в пневмотранспортную линию, где перемещаются потоком холодного воздуха. В процессе транспортирования продукт охлаждается. В пневмотранслинию поступает продукт из батареи циклонов, в которых осуществляется очистка отработанного сушильного агента, а также воздуха из пневмотранспортной линии. Выгрузка готового продукта производится с помощью разгрузочного циклона. Перед тем, как отправить сгущенный продукт на сушку необходимо подготовить сушильные установки. В случае использования распылительных сушильных установок сушильную камеру 15 минут прогревают, затем включают в работу распылитель и получают горячую воду в течение 5-7 минут. Во время работы распылительной сушильной установки следят за температурным режимом сушки. Основным показателем его является температура входящего и выходящего воздуха.

Основные параметры влажного материала

конечная влажность

 

Uк=100 - Xк=100 - 96=4%

 

начальная влажность

Uн=100 - Xн=100 - 49=51%

 

Материальный баланс по твердому материалу

 

Производительность по готовому продукту (кг/ч):

а) W=Gн*(Uн - Uк/100 - Uк) → Gн=W*(100 - Uк/ Uн - Uк)

Gн=3676 кг/ч

б) W=Gк*(Uн - Uк/100 - Uн) → Gк= W*(100 - Uн/ Uн - Uк)

Gк=1876,6 кг/ч

 

Производительность по абсолютно сухому исходному материалу:

 

Gc=(100 - Uн/100)*Gн

Gc=(100 - 49/100)*3676=1874,76 кг/ч

 

Удельная масса влаги, удаленная из 1кг готового продукта:

 

Wуд=W/Gк

Wуд=1800/1876,6=0,96 кг влаги/кг продукта

 

Материальный баланс по сушильному агенту

Влагосодержание воздуха, кг влаги/кг абсолютно сухого воздуха

 

Xо=0,622*(φ_0*P_н/П-φ_0*P_н),

 

где φ₀ - относительная влажность воздуха;

P_н =2 кПа-давление насыщенного пара при температуре сушильного агента t₀;

П=99,1 кПа - барометрическое давление;

При t=23,1°С и p=2 кПа

 

Xо=0,622*(0.885/97.68)=0.0091 кг/кг

 

Тепловой баланс

Энтальпия воздуха, i, кДж/кг абсолютно сухого воздуха:

 

i=(Cв + Cп*x)*t + r₀*x

 

где Cв=1,01 кДж/кг*К - средняя удельная теплоемкость водяного пара;

x - влагосодержание воздуха, кг влаги/кг абсолютно сухого воздуха;

t - температура воздуха (по сухому термометру) С;

r₀ = 2493 кДж/кг*К - удельная теплота парообразования воды при 0 С

а) энтальпия воздуха, поступающего в калорифер:

 

i₀=(1,01 + 1,97x₀)*t₀ + 2493x₀;

i₀=(1,01 + 1,97*0,0091)*17,6 + 2493*0,0091=40,78 кДж/кг

б) энтальпия воздуха, выходящего из калорифера:

 

i₁=(1,01 + 1,97x₀)*t₁ + 2493x₀;

i₁=(1,01 + 1,97*0,0091)*175 + 2493*0,0091=202.57 кДж/кг

 

Расход теплоты на нагревание материала:

 

q_m=(Gк*Cк*(θ₂-θ₁))/W - C_воды*θ₁

 

где Cн, Cк, C_воды - удельные теплоемкости исходного материала, высушенного продукта, воды, кДж/кг*К;

θ₂, θ₁ - начальная и конечная температуры материала.

 

| q_m |=|-141,1 кДж/кг|=141,1 кДж/кг

 

Потери теплоты в окружающую среду можно принять равными 10% от расхода теплоты на нагрев высушенного материала до конечной температуры материала и на испарение влаги:

 

q´_пот=0,1(q´_m + q_исп), где q´_m= (Gк*Cк*(θ₂-θ₁))/W = 27,73 кДж/кг

q_исп= r_θ1 + Cп*(t₂ - θ₁) = 2431,18 кДж/кг

 

r_θ1 - удельная теплота парообразования

Cп=1,97 кДж/кг - средняя удельная теплоемкость водяного пара

 

q´_пот=0,1*(28,64 + 2563,9)= 245,9 кДж/кг

 

Разность удельных расходов теплоты в действительной и теоретической сушилке:

 

Δ=ΣQ/W= q_пот + q_m, где

 

q_пот, q_m - расходы теплоты на нагрев материала, потери в окружающую среду кДж/кг испаренной влаги.

 

Δ = 144,1 + 245,9=390 кДж/кг

 

Влагосодержание на выходе из сушилки:

 

x₂=(i₁ + x₀*Δ - t₂*1,01)/(1,97*t₂ + Δ + 2493)=0,041кг/кг

 

Энтальпия воздуха на выходе из сушилки кДж/кг

 

i₂=(1,01 + 1,97*x₂)*t₂ + 2493*x₂; i₂= 189,5 кДж/кг

 

Баланс влаги в сушильной установке

 

L*x₂=L*x₀ + W,

 

где L - расход абсолютно сухого воздуха, кг/ч;

x₂ - влагосодержание сушильного агента на выходе

Расход абсолютно сухого воздуха, кг/ч:

 

L=W/(x₂-x₀)=56426,33 кг/ч

 

Удельный расход воздуха, кг абсолютно сухого воздуха/кг испаренной влаги

 

l=L/W=1/(x₂-x₀) =31,3 кг/кг

 

Относительная влажность уходящего воздуха в процентах:

 

φ₂=x₂*П*100/Pн(x₂ + 0,622),

 

где Pн - давление насыщенного пара при температуре уходящего сушильного агента t₂, кПа

 

φ₂=0,041*99,1*100/47.4*(0,045 + 0,622)=12.9%

 

Объем влажного воздуха на выходе из сушилки,м³/ч:

 

V= (L*Rг*(273 +t₂))/100000*(1 - φ₂); V= 65655 м³/ч;

 

где t₂ - температура уходящего сушильного агента

Rг - газовая постоянная для воздуха, равная 287 Дж/кг*К

Удельный расход теплоты в теоретической сушилке при том же конечном состоянии воздуха, что и в действительной:

 

q_т=(i₂ - i₀)/(x₂ - x₀)= 4662 Дж/кг

 

Разность удельных расходов теплоты в действительной и теоретической сушилке:

 

q - q_т=(i₂ - i₁)/(x₂ - x₀)=Δ

 

Удельный расход теплоты в действительной сушилке, кДж/кг испаренной влаги

 

q=Q/W==(i₁ - i₀)/(x₂ - x₀)=l*(i₁ - i₀)=5064 Дж/кг

Δ=402

 

Тепловой коэффициент полезного действия сушилки: η=r/q, где r - удельная теплота парообразования воды, определяемая по температуре материала при сушке (температура мокрого термометра), кДж/кг; удельный расход теплоты в действительной сушилке, кДж/кг испаренной влаги.

 

θ_н=41 C; r=2405,7 кДж/кг

η=(2405,7/5064)*100=0,475*100=47,5%