Расчет теплового баланса процесса сушки

1. Секундная производительность помольно-сушильной установки по сухому материалу:

[кг/с]

Q – часовая производительность помольно-сушильной установки, т/ч.

2. Количество воды, испаряемой в процессе сушки:

, [кг вл./с]

где w₁ и w₂ – начальная и конечная влажность сырьевой смеси.

Сырьевая смесь состоит из двух сырьевых компонентов, имеющих различную влажность, поэтому в качестве w₁ используется так называемая средневзвешенная влажность материала:

%

где  - исходная влажность каждого компонента смеси, %; d₁ и d₂ – содержание каждого компонента в смеси, масс. %.

[кг вл./с]

 

Общее уравнение теплового баланса помольно-сушильной установки имеет вид:

,

где Н₁, Н₂ – энтальпия сушильного агента соответственно на входе в помольно-сушильную установку и на выходе из нее, Дж/кг газов; ; х₁, х₂ – влагосодержание сушильного агента на входе в помольно-сушильную установку и на выходе из нее, кг/кг газов.

Н₁ рассчитывается по формуле энтальпии сушильного агента на 1 кг сушильного агента, а Н₂ в зависимости от температуры t_г и влагосодержания сушильного агента х₂ на выходе из помольно-сушильной установки записывается в виде:

Значение Δ рассчитывается по формуле: , где q_вл. – удельный приход тепла с влагой высушиваемого материала, Дж/кг вл.; q_доп. – удельное добавочное количество тепла, выделяющееся в мельнице, Дж/кг вл.; q_м – удельные потери тепла на нагрев материала, Дж/кг вл.; q_с – удельные потери тепла из-за охлаждения материала в сепараторе, Дж/кг вл.; q_п – удельные потери тепла в окружающую среду, Дж/кг вл.; q_пол. – удельные потери тепла, связанные с политропными превращениями сушильного агента, Дж/кг вл.

3. Удельный приход тепла с влагой высушиваемого материала:

, [Дж/кг вл.]

где С_вл. – удельная теплоемкость влаги материала; С_вл.=4190 Дж/(м³∙град); t_вл. – температура влаги в материале, ˚С; принимается равной температуре окружающего воздуха.

[Дж/кг вл.]

4. Удельное добавочное количество тепла, выделяющееся в мельнице:

, [Дж/кг вл.]

где K_мех. – доля мощности привода мельницы, преобразуемая в тепло; принимается в пределах 0,75 – 0,85; N – мощность привода мельницы, Вт.

[Дж/кг вл.]

5. Удельные потери тепла на нагрев материала:

 [Дж/кг вл.]

где С_с – удельная теплоемкость сухой сырьевой смеси; С_с=800 – 1050 Дж/(кг∙град); t₁ и t₂ – температура материала соответственно на входе в мельницу и на выходе из сепаратора, ˚С; t₁ принимается равной температуре окружающего воздуха, а t₂ – температуре сушильного агента на выходе из помольно-сушильной установки.

[Дж/кг вл.]

6. Удельные потери тепла из-за охлаждения материала в сепараторе:

 [Дж/кг вл.]

где Ц – циркуляционная нагрузка сепаратора, %; Ц=50 – 350%; –температура крупки на входе в мельницу, ˚С;  принимается на 30 – 70 ˚С меньше t₂.

[Дж/кг вл.]

7. Удельные потери тепла в окружающую среду:

, [Дж/кг вл.]

где h – коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности мельницы, Вт/(м²∙град); принимается в пределах 15 - 28 Вт/(м²∙град); S – поверхность теплоотдачи, м²; складывается из поверхности мельницы, сепаратора, газоходов и транспортного оборудования, причем суммарную поверхность сепаратора, газоходов и транспортного оборудования принимают в пределах 0,75 -0,90 от поверхности мельницы; t_к и t_в – соответственно средняя температура теплоизлучающей поверхности и температура окружающего воздуха, ˚С; t_к обычно равна 70 – 110 ˚С.

[м²]

[Дж/кг вл.]

8. Удельные потери тепла, связанные с политропными превращениями сушильного агента, определяются по эмпирической формуле:

, [Дж/кг вл.]

где Т₁ и Т₂ – абсолютные температуры сушильного агента на входе и на выходе из помольно-сушильной установки, К; Т₁= t₁+273 и т. д.

К

К

[Дж/кг вл.]

       Подставляя значения Н₁, х₁ и Δ в общее уравнение теплового баланса помольно-сушильной установки и решая его относительно х₂, определяем влагосодержание сушильного агента на выходе из помольно-сушильной установки:

 Дж/кг влаги

кг/кг газа

 

9. Удельный расход сушильного агента:

[кг/кг вл.]

10. Часовой массовый расход сушильного агента:

[кг/час]

11. Часовой объемный расход сушильного агента:

[нм³/час]

12. Часовой расход топлива:

[кг топл./час]

13. Удельный расход топлива на 1 кг высушенного материала:

[кг топл./кг]

где Q – заданная производительность агрегатно-поточной линии, т/час.

14. Удельный расход тепла на сушку 1 кг материала:

[кДж/кг]