Глава 09. Определение габаритов сушилки

Из статического расчета известно количество тепла, которое необходимо передать материалу, чтобы снизить влажность продукта до заданной, а также известны количество агента сушки (газа) и его параметры. На основании опытных работ определен! оптимальные температурный и гидродинамический режимы сушки обеспечивающие получение продукта высокого качества. Для определения габаритов сушилки по имеющимся данным необходим рассчитать поверхность материала, через которую происходит пере нос тепла и испарение влаги, или соответственно длительное сушки материала.

Для любой сушилки справедливо следующее соотношение

F — поверхность материала, находящегося в зоне сушки, через которую происходит тепло- и массообмен, м²;

F₄ — часовая поверхность материала, м²/ч;

G₃ — количество материала, единовременно находящегося в зоне сушки (заполнение сушилки), кг;

G₁ и G₂ — производительность сушилки соответственно по влажному и сухому материалу, кг/ч.

Поверхность материала обусловлена его формой, методом сушки и транспортирования продукта через сушилку, способом подвода тепла и т. д. Например, при кондуктивной сушке она равна рабо­чей поверхности обогреваемого вальца; при сушке инфракрасными лучами — поверхности облучения материала; при конвективном подводе тепла — поверхности материала, омываемой агентом сушки, и т. д. Часовая же поверхность, например для дисперсных материалов с шарообразными частицами, равна:

Длительность сушки при заданных краевых условиях промыш­ленной сушилки было бы наиболее правильно определять путем решения системы дифференциальных уравнений тепло- и массопереноса и динамики движения частиц (при сушке дисперсных материалов во взвешенном или полувзвешенном состоянии). Од­нако в большинстве интересующих нас случаев эти решения не могут быть получены по следующим причинам. Во-первых, коэф­фициенты переноса тепла и массы внутри тела в процессе сушки значительно меняются, причем характер изменения их пока еще не исследован. Во-вторых, недостаточно исследовано влияние мо­лекулярной структуры тела на протекание процесса сушки. Для сушки во взвешенном состоянии не изучена динамика движения частиц. Поэтому в расчетах сушилок обычно исходят из установив­шихся процессов сушки с большим количеством допущений и ус­ловностей и используют эмпирические критериальные уравнения, полученные для промышленных или модельных установок.

Длительность сушки или средняя условная интенсивность ис­парения влаги за весь процесс зависят от условий подвода тепла к материалу и от миграции влаги и тепла внутри тела. В одном случае доминирующим фактором, обусловливающим длительность сушки, является внешний тепло- и массообмен. В другом, наоборот, Все зависит от интенсивности протекания процесса переноса тепла и массы внутри тела, когда значительны градиенты температуры и важности внутри материала (для материалов с большим внутренним сопротивлением переносу тепла и массы). Для этих двух случаев следует рекомендовать различные методы инженерных расчетов сушильного аппарата.