Расчет пневматической сушилки

При пневматической сушке продукт движется в трубе в восходящем пото­ке сушильного агента. Чтобы это ста­ло возможным, скорость движения сушильного агента v_r должна быть больше скорости витания v_BHT частиц продукта. Скорость относительного движения частицы в восходящем по­токе газа v_r — v_BHT, а в нисходящем — v_r + v_BHT. На практике принимают, что v_r = (l,25...1,50)v_BIIT.

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:

Q_x = aFx_cAt,       (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); т_с — 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; d_3K — 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 v_r = фу_вит, где ф = 1,25... 1,50, находят длину (м) участка тру­бы, где происходит сушка (с восходя­щим потоком):

/ = т_с (v_r - v_BHT).   (9.276) Общая длина трубы (м)

К = I + 1_Р,

где /_р = 0,5v_rd_3KB — 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 t_x = 180 С А = 5...6; при t_x = 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; a_v —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); G_c — производитель­ность по сухому продукту, кг/ч; р_сп — плот­ность сухого продукта, кг/м³; F — площадь поперечного сечения камеры, м²; d — средний объемно-поверхностный размер частиц, м; ^увит — скорость витания частиц, м/с; v_r — 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; р_ч — плот­ность влажного материала, кг/м³; р_г — плот­ность сушильного агента, кг/м³; v_H, v_K — 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=0,9r^0>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; G_K — 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; р_ж — 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; р_г — 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

М_д = 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?