Глава 27. Тепловой расчет сушилок

Применяя методику, приведенную в гл. II, по заданной производительности и температурному режиму сушки составляют материальные и тепловые балансы сушильной установки. В результате расчета определяют количество испаряемой влаги W (в кг/ч), расход газов L (в кг/ч), расход топлива и т. д. Температурный режим сушки конкретного материала должен быть определен экспериментально. Следует заметить, что для одного и того же материала допустимая начальная температура газов в сушилках с кипящим слоем значительно ниже, чем в сушил­ках с параллельным движением материала и агента сушки (распылительные, барабанные, пневмотрубы). В установках с кипящим слоем существует зона повы­шенных температур около решетки, а добиться идеального перемешивания мате­риала в промышленных аппаратах невозможно. Поэтому при переходе от лабора­торной установки к промышленной необходимо делать поправку на начальную температуру газов в сторону ее уменьшения.

Интересно отметить, что если для двух установок с площадью решеток .соот­ветственно 1 и 15 м² принять одинаковый съем с 1 м² решетки по материалу и влаге и отношение l/b = const, то скорость потока материала во второй сушилке будет примерно в 4 раза больше, чем в первой. Это указывает, в частности, на немоделируемость кипящего слоя. Температура газов под решеткой должна быть на несколько градусов ниже температуры плавления или размягчения материала. Температура отходящих газов и слоя зависит от свойств высушиваемого мате­риала и требуемой конечной влажности продукта. С достаточной точностью можно допустить, что влажность материала однозначно определяется температурой слоя. Температуру в слое обычно принимают от 40 до 110° С, в зависимости от начальной температуры газов и влажности продукта. В прикидочных расчетах для определе­ния h можно пользоваться /—d-диаграммой, задаваясь влажностью отработанных газов. Последняя влияет на конечное влагосодержание гигроскопичных про­дуктов. Это влияние особенно ярко выражено при сушке высоковлажных мате­риалов или растворов. Скорость кипения — наиболее важный фактор в уста­новках с кипящим слоем. Ее оптимальное значение, определяемое эксперимен­тальным путем, зависит от свойств материала и требований, предъявляемых к про­цессу. Так, при сушке термочувствительных материалов оптимальное значение скорости кипения определяется хорошим перемешиванием, предотвращающим перегрев отдельных частиц. При сушке полидисперсных частиц следует исполь­зовать такие скорости, чтобы крупные частицы находились в зоне повышенных температур. В случае сушки и сепарации оптимальное значение скорости опре­деляется условиями уноса определенной фракции частиц. Необходимо отметить, что скорость кипения является моделируемой величиной и может быть достоверно определена на лабораторной установке.

Желательно знать характер зависимости скорости кипения частиц от их влажности. Интересно, что для некоторых материалов влажность влияет на ско­рость кипения только начиная с предельной  гигроскопической влажности.

Для ориентировочных расчетов значение скорости кипения можно принимать из соотношений и_к = (3—6) и_кр или и_к = (0,1—0,3) и_п. Скорости м_Кр и и_в определяют по уравнениям (III-18), (111-20), (III-33) и (111-39).