При пневматической сушке продукт движется в трубе в восходящем потоке сушильного агента. Чтобы это стало возможным, скорость движения сушильного агента vr должна быть больше скорости витания vBHT частиц продукта. Скорость относительного движения частицы в восходящем потоке газа vr — vBHT, а в нисходящем — vr + vBHT. На практике принимают, что vr = (l,25...1,50)vBIIT.
В зависимости от размера и плотности частиц скорость газа выбирают в пределах от 10 до 40 м/с. Целесообразно равномерно измельчать материал до частиц размером 8...10 мм, поддерживать начальную температуру газов 500...550 °С, концентрацию 0,5... 1,5 кг материала на 1 кг газа.
При расчете пневматических сушилок помимо составления балансов влаги и теплоты по заданной производительности и параметрам сушимого материала определяют длину и диаметр трубы. По методике И. М. Федорова, за основу берут уравнение теплообмена между материалом и газом:
Qx = aFxcAt, (9.269)
где Qi — теплота, расходуемая на нагрев материала и испарение влаги, Дж; F — площадь наружной поверхности частиц, м2; а — коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2 ■ К); тс — продолжительность сушки, с; At — средняя разность температур между газом и материалом, К.
|
|
(9.270)
где G — масса частиц, кг; г — число частиц в массе G; d3K — эквивалентный диаметр частиц, м; р — плотность материала частиц, кг/м3.
(9.271)
Коэффициент теплоотдачи а определяют из критериального уравнения
Nu = 0,83Fe0'74 = 0,87Ar0'24, (9.272) где Ar — критерий Архимеда;
(9.273)
Тогда
(9.274)
где X — коэффициент теплопроводности воздуха, Вт/(м ■ К).
Определив F и а, из теплового баланса находят продолжительность сушки (ч)
(9.275)
где At — среднелогарифмическая разность температур, К.
Приняв vr = фувит, где ф = 1,25... 1,50, находят длину (м) участка трубы, где происходит сушка (с восходящим потоком):
/ = тс (vr - vBHT). (9.276) Общая длина трубы (м)
К = I + 1Р,
где /р = 0,5vrd3KB — длина участка разгона частиц, м.
Диаметр (м) трубы сушилки
(9.277)
где V — объемный расход газа, м3/с.
Расчет распылительных сушилок. Объем сушильной камеры V в приближенных расчетах определяют по опытным значениям А [кг/(м3 • ч)], напряжению единицы объема камеры по испаренной влаге:
(9.278)
где G,, в — количество испаренной влаги, кг; т — продолжительность процесса, ч.
Значение А зависит от температуры сушильного агента и вида продуктов. Так, при сушке крови при
*! = 130 °С А = 3...3.5; при tx = 180 С А = 5...6; при tx = 200...250 °С А = = 10...12; при *! = 300...350 °С А = 15.
По методике М. В. Лыкова, объем камеры (м3)
(9.279)
где Qj — расход теплоты, идущей на нагрев продукта и испарение влаги, Дж/с; av —объемный коэффициент теплоотдачи, Вт/(м3 • К); At — средняя логарифмическая разность температур для периодов постоянной и падающей скорости сушки, К.
|
|
Для случая прямотока
(9.280)
где X — теплопроводность газа при его средней температуре, Вт/(м • К); Gc — производительность по сухому продукту, кг/ч; рсп — плотность сухого продукта, кг/м3; F — площадь поперечного сечения камеры, м2; d — средний объемно-поверхностный размер частиц, м; увит — скорость витания частиц, м/с; vr — скорость газа в камере, м/с.
При противоточном движении последний член уравнения принимают
{ 1 Г
равным -----------
V —V
V, вит г у
Диаметр башни (м) при дисковом распылении
D = 2,25S, (9.281)
где S — дальность полета частиц, м.
Дальность полета (м) рассчитывают по формуле Г. А. Кука
где ф — коэффициент сопротивления; рч — плотность влажного материала, кг/м3; рг — плотность сушильного агента, кг/м3; vH, vK — начальная и конечная скорости частиц, м/с.
При Re < 2 (ламинарный режим)
при Re < 1000 (переходный режим)
при Re > 1000 (турбулентный режим)
ф = 0,44. В этих формулах
(9.282)
где v4 — скорость полета частицы, м/с; d — диаметр частицы, м; v — кинематическая вязкость воздуха, м2/с
Начальную скорость для дисков с радиальными каналами находят по формуле А. М. Ластовцева
(9.283)
где (о — угловая частота вращения, с"1; R — внешний радиус диска, м.
Для круглых каналов
A=0,9r0>35v°'25z0'8G-0'8; (9.284) для прямоугольных каналов
А = 0,105b°'35v°'25z0-8G^8, (9.285)
где г, Ъ — радиус и высота канала, м; v — кинематическая вязкость жидкости, м2/с; 2 — число каналов; GK — объемный расход жидкости, М3/с.
Активная высота камеры (м) при дисковом распылении Н = (1,1... 1,25)1), при форсуночном Н = (1,5...2,5)13.
Производительность форсунки (м3/с) с механическим распылением
(9.286) где ц < 1 — коэффициент расхода; F — пло-
щадь выходного отверстия, м2; Ар — напор, Па; рж — плотность жидкости, кг/м3.
При распылении маловязких жидкостей механической форсункой диаметр капель (м)
(9.287)
где к — коэффициент, зависящий от свойств жидкости; а — поверхностное натяжение продукта, н/м; рг — плотность газа, кг/м3; \„ — скорость продукта при выходе из сопла, м/с.
Мощность (кВт), необходимая для распыливания материала в механической форсунке,
(9.288)
где Мф — производительность форсунки по влажному материалу, м3/с; р — давление, создаваемое насосом, Па; г\ — КПД насоса.
Производительность (м3/с) дискового распылителя
Мд = 8,5■ ИГ4со (/г)0'4 V Щ - R{, (9.289)
где со — угловая скорость вращения, рад/с; / — площадь сечения канала диска, м2; г — число каналов; Д2> ^1 — внешний и внутренний радиусы каналов диска, м.
Средний диаметр (мм) капель при дисковом распылении
(9.290)
где п — частота вращения диска, с"1; ст — поверхностное натяжение материала, Н/м; В.% — внешний радиус диска, м.
Мощность (кВт) электродвигателя к дисковому распылителю
(9.291)
где т|п,, — КПД привода диска.
Скорость движения (м/с) воздуха в камере можно приближенно определить из уравнения
(9.292)
где а — объемный расход воздуха, необходимого для сушки продукта, м3/с; D — диаметр камеры, м.
Значение а находят из балансов влаги и теплоты.
Контрольные вопросы и задания. 1. Перечислите виды сушилок, применяемых в мясной промышленности. 2. Для чего используют лопастную мешалку в установке РЗ-ФАР/1? Как работает эта установка? 3. Как устроена двухвальцовая атмосферная сушилка? Какой вид теплоподвода в ней использован? Как определить производительность вальцовой сушилки? 4. Для каких продуктов применяют шнековые сушилки? Через какие поверхности в сушилке подводится теплота? 5. Опишите конструкции дисковой сушилки для шквары. 6. Какие конструкции конвективных сушильных установок используют в мясной промышленности? 7. Какие виды нагрева воздуха применяют в камерных конвективных сушилках? 8. Как устроена ленточная конвективная сушилка с многозонной системой подвода сушильного агента? 9. Какие виды продуктов сушат в пневматической сушилке? Из каких узлов она состоит? 10. Как принципиально организован процесс сушки в установках с виброожижением и инертными наполнителями? Для каких материалов применяют эти процессы? 11. Назовите узлы, из которых состоит сушильная установка 1А-ФМУ. Какие инертные гранулы применяют в установке и как организуют их виброожижение? 12. Каков механизм сушки в распылительных сушилках? 13. Перечислите основные виды распыляющих устройств, используемых в распылительных сушилках. 14. Как устроены центробежные дисковые распылители? Какие виды приводов применяют для их вращения? 15. Как устроены сушильные башни и какие используют виды потоков продукта и сушильного агента? 16. Опишите конструкцию сушильных установок с форсуночным распылением продукта. 17. Чем различаются установки с дисковым распылением материала с прямоточными и смешанными потоками сушильного агента и продукта? 18. Какие способы применяют для удаления сухого продукта из сушильной башни? 19. Какие преимущества имеют сушильные установки с мокрым скруббером? Что такое двухступенчатые распылительные сушильные установки? 20. На каком физическом законе построен процесс сублимационной сушки? Из каких основных узлов состоит сублимационная установка? 21. Какие виды подвода энергии к сушимому продукту используют в сублимационных установках?
|
|
22. Сравните конструкции сублимационных установок периодического действия с радиационным и кондуктивным подводом энергии.
23. Из каких узлов состоит поточно-цилиндрическая сублимационная установка? Как в ней организован подвод теплоты к продукту?
24. Как определить баланс влаги при сушке материалов и расход сухого воздуха? 25. Напишите тепловой баланс сушки. 26. Как опре-
делить производительность шкафной периодически действующей установки? 27. Как рассчитать производительность шкафной или туннельной конвективной сушилки? 28. Что такое скорость витания и как ее вычислить? 29. Как определить коэффициент теплоотдачи в кипящем слое продукта? 30. Каков порядок расчета пневматических сушилок? 31. Как определять объем и размеры сушильной камеры в распылительных сушильных установках? 32. Каков порядок расчета производительности и мощности привода дискового распылителя?
|
|