Материальный баланс сушки.
Материальный баланс по высушиваемому материалу является общим для всех видов сушки.
Обозначения:
G1 - массовый расход поступающего на сушку материала, кг/с;
G2 - массовый расход высушенного материала, кг/с;
w1 и w2 - начальная и конечная влажность материала (на общую массу), соответственно, %;
W - масса влаги, удаляемая при сушке из материала, кг/с.
Уравнение
материального баланса будет иметь вид:
по всему материалу, поступающему на
сушку
,
по
абсолютно сухому веществу
Из
этих уравнений следует:
и
.
Количество
удаляемой влаги из материала
или 
При
расчете конвективных сушилок помимо
баланса по высушиваемому материалу
составляют материальный баланс по влаге
для сушильного агента.
Обозначим через L (кг/с) - массовый расход абсолютно сухого воздуха с влагосодержанием x0 , поступающего на сушку.
Тогда
уравнение материального баланса по
влаге для воздуха будет иметь вид:
,
а расход воздуха на сушку определяется
как
. Удельный
расход воздуха на испарение из материала
1 кг влаги будет равен
.
Обозначим
влагосодержание воздуха, нагретого в
калорифере и поступающего в сушильную
камеру, через x1
. Проходя через калорифер воздух не
отдает и не поглощает влаги, поэтому x1
= x0.
Соответственно уравнения примут
вид:
, 
.
Тепловой баланс конвективной сушилки.
Рис. .3
На рис..3 показана схема конвективной сушилки непрерывного действия, где обозначено: 1 - вентилятор; 2 - сушильная камера; 3 - основной калорифер; 4 - добавочный калорифер (расположен в сушильной камере); 5 - направление движения высушиваемого материала, L - массовый расход абсолютно сухого воздуха, кг/с; I, t, , x - теплосодержание, температура, относительная влажность и влагосодержание воздуха (0 - поступающего в сушилку, 1 - поступающего в сушильную камеру, 2 - уходящего из сушилки); G1, w1, - массовый расход, влажность и температура влажного материала, поступающего на сушилку; G2, w2, - массовый расход, влажность и температура высушенного материала.
Дополнительно к перечисленным введем следующие обозначения; СМ - теплоемкость высушенного материала (тепловой баланс для материала мы будем рассматривать как сумму теплот, вносимых высушенным материалом и испаряемой влагой); Gт - массовый расход транспортных приспособлений (например, транспортера, на котором расположен материал); Ст - теплоемкость транспортных приспособлений; t'т ,t"Т - начальная и конечная их температура; Св - теплоемкость влаги, находящейся в материале; Qк - тепло, подводимое в сушилку от основного калорифера; Qg - тепло, подводимое добавочным калорифером; Qn - потери тепла сушилкой в окружающую среду.
Согласно приведенной схеме (рис. 3) установим статьи подвода и расхода тепла в процессе сушки.
Тепло приходит Тепло уходит
1. С наружным воздухом LI0 1. С отработанным воздухом LI2
2. С сухим материалом G1CМ 2. С высушенным материалом G2CМ
3. С влагой, удаляемой из материала WCв 3. С транспортными приспособлениями GтСтt"Т
4. Потери тепла в окружающую среду Qn 4. С транспортными приспособлениями GтСтt"Т
5. От основного калорифера Qk
6. От добавочного калорифера Qg
Для установившегося процесса сушки тепловой баланс будет:
Общий приход в сушилку тепла от калориферов Qk+Qg будет равен его расходу
Разделив
обе части последнего равенства на W,
получим выражение для удельного расхода
тепла (на 1 кг испаренной влаги):
,
где
- коли-чество тепла (с учетом всех видов
его прихода и расхода), приходящегося
на 1 кг испаренной влаги;
-
удельный расход тепла на нагрев
высушенного материала;
- удельный расход тепла на нагрев
транспортных приспособлений;
- энтальпия 1 кг влаги, поступающей в
сушилку с материалом;
-
удельные потери тепла сушилкой в
окружающую среду.
Удельный
расход тепла в основном калорифере (см.
рис.2) равен
Подставляя
значение qk
в уравнение, находим
или
.
Обозначим
.
Тогда
, 
. Величина
выражает разность между приходом и
расходом тепла в камере сушилки, без
учета тепла, приносимого и уносимого
воздухом, нагретым в основном калорифере.
Поэтому величину
называют внутренним тепловым балансом
сушильной камеры.
Подставляя
в уравнение значение
получим
.