Производительность сушилки по удаляемой влаге.

Производительность любой сушилки можно определить по максимальной пропускной способности исходного материала, по объему выпуска высушенного материала, но самый корректный критерий - количество удаляемой влаги за единицу времени.

Большинство неопытных заказчиков и даже некоторые поставщики (!) сушильного оборудования допускают при оценке производительности одну и ту же ошибку.

Ясно, что производительность сушильного по высушенному продукту зависит в том числе и от исходной и конечной влажности материала. Ясно, что чем более влажный материал на входе и чем ниже влажность конечного продукта, тем больше тепловой энергии необходимо затратить на сушку. В биотопливной отрасли есть стереотип: для того, чтобы обеспечить производительность по сушке опилок до влажности 10% - 1 тонна в час (по высушенным опилкам) необходим теплогенератор мощностью около 1 Мвт. Расчеты показывают что так оно и есть, когда исходная относительная влажность опилок составляет 50-55%.

А что если исходная влажность опилок или другого сырья составляет не 55%, а, скажем 70%?

Первый ответ, который приходит в голову - надо увеличить тепловую мощность пропорционально. То есть добавить 15% (70%-55%). Потом, задумавшись, люди часто корректируют расчет до 21,4% (1-70%/55%). И обычно удивляются, что на самом деле тепловая мощность должна быть увеличена в два раза.

 

Ведь потребная тепловая мощность при этом увеличивается не пропорционально изменению показателя относительной влажности, а пропорционально изменению количества влаги, которую нужно удалить при сушке.

• При исходной влажности 55% мы подаем в сушилку 2000 кг влажного сырья в час, а на выходе имеем 1000 кг в час сырья с влажностью 10% [(2000*(1-55%)/(1-10%)]. Соответственно за част мы должны удалить 1000 кг воды.

• А при исходной влажности 70%, подав 2000 кг влажного сырья в час, мы получим только 666,67 кг высушенного материала. [(2000*(1-70%)/(1-10%)]. А чтобы получить на выходе 1000 кг сухого материала за час, необходимо за тот же период подать на сушку не 2000 кг, а 3000 кг [(1000*(1-10%)/(1-70%)]. Количество испаряемой за час влаги при этом составит 2000 кг. (3000-1000). И тепловая мощность должна быть увеличена вдвое.

• Интересно. что если исходная влажность составляет 80% (нередко - при сушке, например, травы или зеленой массы), То для получения 1000 кг высушенного продукта на выходе из сушилки, мы должны будем подать на вход - 4500 кг/ч, а влаги удалить - 3500 кг/ч. Поэтому известные всем сушильные барабаны АВМ 1.5, исходно предназначенные для сушки травяной муки, по паспорту должны бskb комплектоваться теплогенераторами мощностью 4,5 МВт, а производительность имели - 1-1,5 тонны в час. Сегодня те же барабаны с теплогенераторами мощностью 3 МВт выдают до 3 тонн высушенных опилок в час

 

6 8. Методика расчета расхода воздуха в сушилке.

Составляют тепловой баланс сушилки с определением расхода тепла, топлива, пара, сушильного агента и т.д. При высокотемпературной сушке (t 300⁰С) расчет сушилки проводят для зимних условий по средним данным наиболее холодного месяца года. При низкотемпературной сушке тепловой баланс сушилки составляют для зимних и летних условий. Расход топлива принимают для зимних условий. Расчет расхода воздуха и соответственно выбор вентиляционного оборудования выполняют на основании тепловых балансов, составленных для летних условий, т.к. летом влагосодержание наружного воздуха значительно выше, чем зимой, поэтому увеличивается расход воздуха на сушку.

Тепловой баланс контактной сушки

При контактной сушке тепло расходуется на нагревание материала до начальной температуры сушки и на собственно сушку.

Расход тепла на нагревание материала до начальной температуры сушки

, (11.20)

где - количество высушенного материала, кг; - теплоемкость высушенной части материала, кДж/(кг^.град); - начальная температура сушки, К; - температура материала, поступающего на сушку, К; - количество влаги, испаряющейся в процессе сушки, кг; - теплоемкость влаги, кДж/(кг^.град); - теплопотери в окружающую среду при нагревании материала, кДж.

Расход тепла при собственно сушке может быть выражен так

, (11.21)

где - конечная температура сушки, К; Н - энтальпия водяных паров, образующихся при сушке, кДж/кг; -потери тепла в окружающую среду, кДж.

Рисунок 171 - К составлению теплового баланса воздушной сушилки.

Тепловой баланс воздушной сушки

Допустим, что на высушивание поступает влажный материал в количестве кг/ч. Одновременно в сушильную камеру могут вводится транспортные приспособления (ленточный транспортер, вагонетки и т.д.), кг/ч. Кроме того (рисунок 171), в сушилку вводится L кг/ч абсолютно сухого воздуха. Для подогрева воздуха вначале в калорифере, а затем в сушильной камере к нему подводятся количества тепла соответственно и кДж/ч.

Обозначим:

- теплоемкость высушенной части влажного материала, кДж/(кг^.град);

- теплоемкость транспортных приспособлений, кДж/(кг^.град);

- температура поступающего на сушку материала, К;

- температура материала после сушки, К;

- температура транспортных приспособлений при входе в сушильную камеру, К;

- температура транспортных приспособлений при выходе из сушильной камеры, К;

- энтальпия воздуха на входе в сушильную камеру, кДж/кг сухого воздуха;

- энтальпия воздуха после нагревания в калорифере, кДж/кг сухого воздуха;

- энтальпия воздуха на входе из сушильной камеры, кДж/кг сухого воздуха;

- потери тепла в окружающую среду, кДж/ч.

Согласно схеме тепловых потоков (рисунок 171), тепловой баланс процесса можно представить равенством

(11.22)

Из этого равенства можно определить расход тепла на сушку:

(11.23)

Отнесем все расходы тепла к 1 кг испаряемой при сушке влаги и обозначим удельные расходы следующим образом:

; ; ; ;

;

Тогда предыдущее уравнение будет иметь вид

69. Основной закон молекулярном диффузии (первый закон Фика).

Молекулярная диффузия в газах и растворах жидкостей проис­ходит в результате хаотического движения молекул, не связанного с движением потоков жидкости. В этом случае, т. е. когда концентра­ции перемещающихся в пространстве молекул малы, препятствий к взаимосвязанному их перемещению нет. В результате имеет место перенос молекул распределяемого вещества из областей высоких концентраций в область низких концентраций. Кинетика переноса подчиняется в этом случае первому закону Фика, формулировка которого аналогична закону теплопроводности: количество продиффундировавшего вещества пропорционально градиенту концентраций, площади, перпендикулярной направлению диффузионного потока, и времени:

dM=-D*(dM-кол-во продифунд.ве-ва;D-коэф.диффузии,

D-показывает какое кол-во ве-ва дифундирует через пов-ть в 1м2 в течении 1сек. При разности концентраций на расстоянии 1м=1

Размерность D зависит от 1,от агрегатного состояния сис-мы,2. С увелеичением температ.коэф. диффузии увеличивается.3 с увелич.давления коэф.дифуз.уменьшается.

Коэффициент диффузии не является постоянной величиной;численные значения его обычно берут из справочника.

Коэффициент диффузии зависит прежде всего от агрегатного состояния систем: так,коэффициент диффузии для газов примерно на четыре порядка выше,чем для жидкостей.Коэффициент диффузии увеличивается с ростом температуры и уменьшается с повышением давления.