Описание технологической схемы

В сушильной камере, выполненной в виде вертикального цилиндра с коническим днищем, непрерывно поступающий жидкий продукт быстро вращающимся диском распыляется, диспергируется на малейшие капельки. С помощью воздухораспределительного устройства в зону распыления подается сушильный агент, который предварительно очищается от пыли фильтром и нагревается в калорифере. За счет теплоты, передаваемой от сушильного агента к каплям, последние теряют влагу и падают на дно камеры в виде мелких твердых частиц, которые по всему диаметру сушилки истираются в вибролотке, откуда попадают в пневмотранспортную линию, где перемещаются потоком холодного воздуха. В процессе транспортирования продукт охлаждается. В пневмотранслинию поступает продукт из батареи циклонов, в которых осуществляется очистка отработанного сушильного агента, а также воздуха из пневмотранспортной линии. Выгрузка готового продукта производится с помощью разгрузочного циклона.

Перед тем, как отправить сгущенный продукт на сушку необходимо подготовить сушильные установки. В случае использования распылительных сушильных установок сушильную камеру 15 минут прогревают, затем включают в работу распылитель и получают горячую воду в течение 5-7 минут. Во время работы распылительной сушильной установки следят за температурным режимом сушки. Основным показателем его является температура входящего и выходящего воздуха.

Расчет

1. Основные параметры влажного материала

конечная влажность

Uк=100 - Xк=100 - 96=4%

начальная влажность

Uн=100 – Xн=100 - 49=51%

2. Материальный баланс по твердому материалу

Производительность по готовому продукту (кг/ч):

а) W=Gн*(Uн – Uк/100 – Uк) → Gн=W*(100 – Uк/ Uн – Uк)

Gн=3676 кг/ч

б) W=Gк*(Uн – Uк/100 – Uн) → Gк= W*(100 – Uн/ Uн – Uк)

Gк=1876,6 кг/ч

Производительность по абсолютно сухому исходному материалу:

Gc=(100 – Uн/100)*Gн

Gc=(100 – 49/100)*3676=1874,76 кг/ч

Удельная масса влаги, удаленная из 1кг готового продукта:

Wуд=W/Gк

Wуд=1800/1876,6=0,96 кг влаги/кг продукта

3. Материальный баланс по сушильному агенту

Влагосодержание воздуха, кг влаги/кг абсолютно сухого воздуха

Xо=0,622*(φ_0*P_н/П-φ_0*P_н),

где φ₀ – относительная влажность воздуха;

P_н =2 кПа–давление насыщенного пара при температуре сушильного агента t₀;

П=99,1 кПа – барометрическое давление;

При t=23,1°С и p=2 кПа

Xо=0,622*(0.885/97.68)=0.0091 кг/кг

4. Тепловой баланс

Энтальпия воздуха, i, кДж/кг абсолютно сухого воздуха:

i=(Cв + Cп*x)*t + r₀*x

где Cв=1,01 кДж/кг*К – средняя удельная теплоемкость водяного пара;

x – влагосодержание воздуха, кг влаги/кг абсолютно сухого воздуха;

t – температура воздуха ( по сухому термометру) С;

r₀ = 2493 кДж/кг*К – удельная теплота парообразования воды при 0 С

а) энтальпия воздуха, поступающего в калорифер:

i₀=(1,01 + 1,97x₀)*t₀ + 2493x₀;

i₀=(1,01 + 1,97*0,0091)*17,6 + 2493*0,0091=40,78 кДж/кг

б) энтальпия воздуха, выходящего из калорифера:

i₁=(1,01 + 1,97x₀)*t₁ + 2493x₀;

i₁=(1,01 + 1,97*0,0091)*175 + 2493*0,0091=202.57 кДж/кг

Расход теплоты на нагревание материала:

q_m=(Gк*Cк*(θ₂-θ₁))/W – C_воды*θ₁

где Cн, Cк, C_воды – удельные теплоемкости исходного материала, высушенного продукта, воды, кДж/кг*К;

θ₂, θ₁ – начальная и конечная температуры материала.

| q_m |=|-141,1 кДж/кг|=141,1 кДж/кг

Потери теплоты в окружающую среду можно принять равными 10% от расхода теплоты на нагрев высушенного материала до конечной температуры материала и на испарение влаги:

q´_пот=0,1(q´_m + q_исп), где

q´_m= (Gк*Cк*(θ₂-θ₁))/W = 27,73 кДж/кг

q_исп= r_θ1 + Cп*(t₂ – θ₁) = 2431,18 кДж/кг

r_θ1 – удельная теплота парообразования

Cп=1,97 кДж/кг – средняя удельная теплоемкость водяного пара

q´_пот=0,1*(28,64 + 2563,9)= 245,9 кДж/кг

Разность удельных расходов теплоты в действительной и теоретической сушилке:

Δ=ΣQ/W= q_пот + q_m, где

q_пот, q_m – расходы теплоты на нагрев материала, потери в окружающую среду кДж/кг испаренной влаги.

Δ = 144,1 + 245,9=390 кДж/кг

Влагосодержание на выходе из сушилки:

x₂=(i₁ + x₀*Δ – t₂*1,01)/(1,97*t₂ + Δ + 2493)=0,041кг/кг

Энтальпия воздуха на выходе из сушилки кДж/кг

i₂=(1,01 + 1,97*x₂)*t₂ + 2493*x₂;

i₂= 189,5 кДж/кг

Баланс влаги в сушильной установке

L*x₂=L*x₀ + W, где L – расход абсолютно сухого воздуха, кг/ч; x₂ – влагосодержание сушильного агента на выходе

Расход абсолютно сухого воздуха, кг/ч:

L=W/(x₂-x₀)=56426,33 кг/ч

Удельный расход воздуха, кг абсолютно сухого воздуха/кг испаренной влаги

l=L/W=1/( x₂-x₀) =31,3 кг/кг

Относительная влажность уходящего воздуха в процентах:

φ₂=x₂*П*100/Pн(x₂ + 0,622), где Pн – давление насыщенного пара при температуре уходящего сушильного агента t₂, кПа

φ₂=0,041*99,1*100/47.4*(0,045 + 0,622)=12.9%

Объем влажного воздуха на выходе из сушилки,м³/ч:

V= (L*Rг*(273 +t₂))/100000*(1 - φ₂)

V= 65655 м³/ч;

где t₂ – температура уходящего сушильного агента

Rг – газовая постоянная для воздуха, равная 287 Дж/кг*К

Удельный расход теплоты в теоретической сушилке при том же конечном состоянии воздуха, что и в действительной:

q_т=(i₂ – i₀)/(x₂ – x₀)= 4662 Дж/кг

Разность удельных расходов теплоты в действительной и теоретической сушилке:

q - q_т=(i₂ – i₁)/(x₂ – x₀)=Δ

Удельный расход теплоты в действительной сушилке, кДж/кг испаренной влаги

q=Q/W==(i₁ – i₀)/(x₂ – x₀)=l*( i₁ – i₀)=5064 Дж/кг

Δ=402

Тепловой коэффициент полезного действия сушилки: η=r/q, где r – удельная теплота парообразования воды, определяемая по температуре материала при сушке (температура мокрого термометра), кДж/кг; удельный расход теплоты в действительной сушилке, кДж/кг испаренной влаги.

θ_н=41 C; r=2405,7 кДж/кг

η=(2405,7/5064)*100=0,475*100=47,5%