Материальный и тепловой балансы сушки

Материальный и тепловой балансы рассмотрим на примере конвективной сушилки.

При расчете процесса в сушилке должна быть задана начальная и конечная   влажности материала:

- влажность по влажному материалу - количество влаги, отнесенное к весу влажного материала:

;

- влажность по сухому материалу – количество влаги, отнесенное к весу сухого материала:

 .

Связь между влажностями по влажному и сухому материалу выражается следующими соотношениями:

; .

Количество абсолютно сухого вещества

.

Количество высушенного вещества

.

Количество вещества, поступающего на сушку:

.

Количество влаги, удаляемой в сушилке:

 или .

При расчетах сушилок приходится относить производительность сушилок по влаге или по высушенному веществу к единице поверхности нагрева или единице объема сушилки. Эта величина, зависящая от типа сушилки, влажности материала и др., называется напряжением сушилки:

,

где  – время сушки, с.

Для сушилок контактного типа

.

Баланс влаги в конвективной сушильной установке

Исходя из уравнения материального баланса, можно определить расход воздуха в сушилке, из уравнения баланса влаги

, ;

удельный расход сухого воздуха

, ,

так как , то удельный расход сухого воздуха

.

Тепловой баланс конвективной сушильной установки

Приход тепла в сушилку:

−       с сушильным агентом – ;

−       с влагой материала – ;

−       с материалом – ;

−       с транспортными устройствами – ;

−       от источника тепла в калорифере –  (не учитывается при сушке дымовыми газами);

−       от дополнительного источника тепла – .

Расход тепла:

−       с уходящим воздухом – ;

−       с высушенным материалом – ;

−       с транспортными устройствами – .

Потери в окружающую среду – .

где  – теплоемкость высушиваемого материала;  – температура влаги и материала на входе в сушилку;  – температура материала на выходе из сушилки.

Теплоемкость высушиваемого материала

.

Уравнение теплового баланса на 1 кг испаренной влаги

.

Удельный расход тепла в калорифере

или

.

Обозначив

,

получим уравнение баланса сушильной камеры

.

Это выражение характеризует отклонение действительного процесса сушки от теоретического и представляет собой внутренний баланс тепла в сушилке.

Для теоретической сушилки , тогда

, т. е. .