К выбору рабочей скорости газов в сушильном барабане w

Для полидисперсных материалов с частицами размером от 0,2 до 5 мм и насыпной плотностью = 800–1200 кг/м³ обычно принимают скорость газов в интервале 2–5 м/с. В данном случае размер частиц высушиваемого материала от 1 до 2 мм, насыпная плотность 1200 кг/м³ [1]. Принимаем скорость газов в барабане w = 2,4 м/с. Плотность сушильного агента при средней температуре в барабане t_cp= (300+100) / 2 = 200 °С практически соответствует плотности воздуха при этой температуре:

кг/м³.

При этом = 2,4∙0,747 = 1,8 кт/(м²·с), что не нарушает справедливости уравнения (2.17).

Частота вращения барабана обычно не превышает 5–8 об/мин; принимаем n = 5 об/мин.

Оптимальное заполнение барабана высушиваемым материалом для разных конструкций перевалочных устройств, различно. Наиболее распространенные перевалочные устройства показаны на рисунке 2.3. Для рассматриваемой конструкции сушильного барабана = 12 %.

Рис. 2.3. Типы перевалочных устройств, применяемых в барабанных сушилках, и степень заполнения барабана : 1 – подъемно-лопастного = 12 %; 2 – то же, = 14 %; 3 – распределительные, = 20,6 %; 4 – распределительные с закрытыми ячейками, = 27,5 %

Процесс сушки осуществляется при атмосферном давлении, то есть при Р₀ = 10⁵ Па. Парциальное давление водяных паров в сушильном барабане определим как среднеарифметическую величину между парциальными давлениями на входе газа в сушилку и на выходе из нее.

Парциальное давление водяных паров в газе определим по уравнению

(2.18)

Тогда на входе в сушилку

Па;

на выходе из сушилки

Па.

Отсюда

Па.

Таким образом, объемный коэффициент массоотдачи равен:

Движущую силу массопередачи определим по уравнению

(2.19)

где – движущая сила в начале процесса сушки, кг/м²; – движущая сила в конце процесса сушки, кг/м³; – равновесное содержание влаги на входе в сушилку и на выходе из нее, кг/м³.

Средняя движущая сила Р_ср, выраженная через единицы давления (Па), равна:

(2.20)

Для прямоточного движения сушильного агента и высушиваемого материала – движущая сила в начале процесса сушки, Па; – движущая сила в конце процесса сушки, Па; , – давление насыщенных паров над влажным материалом в начале и в конце процесса сушки, Па.

Значения и определяют по температуре мокрого термометра сушильного агента в начале и в конце процесса сушки. По диаграмме I–х найдем: =57 °C, = 56 °C; при этом = 17302 Па, = 16500 Па [1].

Тогда

Па.

Выразим движущую силу в кг/м³ по уравнению (5.19):

кг/м³.

Объём сушильного барабана, необходимый для проведения процесса испарения с учетом объема всего сушильного аппарата, требуемого на прогрев влажного материала, определяется по уравнению (2.16):

м³.

Объем сушилки, необходимый для прогрева влажного материала, находят по модифицированному уравнению теплопередачи:

(2.21)

где – расход тепла на прогрев материала до температуры , кВт; – объемный коэффициент теплопередачи, кВт/(м³ К): – средняя разность температур, град.

Расход тепла равен:

(2.22)

кВт.

Объемный коэффициент теплопередачи определяют по эмпирическому уравнению [5]:

(2.23)

Вт/(м³ К) = 0,321 кВт/(м³К).

Для вычисления необходимо найти температуру сушильного агента , до которой он охладится, отдавая тепло на нагрев высушиваемого материала до . Эту температуру можно определить из уравнения теплового баланса:

(2.24)

откуда t_x = 269 °C. Средняя разность температур равна:

(2.25)

ºС.

Подставляем полученные значения в уравнение (2.21):

м³.

Таблица 2.3