Основные процессы и аппараты технологии промышленных взрывчатых веществ - Генералов М.Б.
ISBN 5-94628-130-5
Скачать (прямая ссылка):
Все расходы тепла отнесем к 1 кг испаряемой при сушке влаги и обозначим удельные расходы как
Qk=QkW Qa= Q1JW', q = Q/W= qK + qa, то _ _
qK = UH1 - H0) = (H1 - Н0)/(Х2 - X1),
% = (H2 - H1MX2 - X1) +qM + qT + qn- cJMH,
q=H2- H0KX2 - Xx) + qM + qT + qn~ cJTH,
где H0, H1, H2- энтальпия воздуха соответственно на входе в сушильную камеру, после нагревания в калорифере и после выхода из сушильной камеры, Дж/кг сухого воздуха; qM = [G2cc(TMK - TMH)]fW ; q = = [ G2C1X T1 k - 7\ )]/W (здесь cT - теплоемкость транспортных приспособлений^ Дж/(*?-К); Tm н, Tmk- температуры материала, поступающего соответственно на сушку и после сушки, °С; Ттк, Tth — температуры транспортных средств, соответстенно на выходе из сушильной камеры и при входе в нее, °С).
Если в сушилке отсутствуют транспортные устройства (например, в барабанных сушилках), то qT = 0, При сушке без дополнительного подогрева воздуха после калорифера следует считать, что qa = 0.
Кинетика сушки. Определение времени сушки твердого материала и площади поверхности контакта, обеспечивающее проведение процесса с заданной производительностью до обусловленной выходной влажности твердого материала, составляют предмет кинетики процесса.
Скорость процесса сушки зависит от множества факторов: природы высушиваемого материала и влаги (в общем случае и сушильного агента); температуры и скорости движения потока сушильной среды над поверхностью твердого материала; размеров, формы, а также внутренней структуры и диапазона влажности материала. Удаление влаги различных типов связности с твердым телом имеет свои особенности, которые выявляются при построении кинетических кривых процесса.
¦248 -!•с
ют
й-м*л
dW
dzi
IlO
«ли
ЧЬ-.
-Щі
т
о
с
Рис. 7.7. Кривая скорости сушки
Кривая скорости сушки представляет собой зависимость количества влаги dW, удаляемой с единицы поверхности F в единицу времени dx, т. е. dW/Fdx в зависимости от влажности материала С (кг/кг сухого материала).
Как показывают опыты, при сушке влажных материалов в большинстве случаев скорость сушки существенно зависит от изменения влажности материала. При этом наблюдаются типичные периоды сушки. В начале процесса скорость сушки оказывается постоянной, не зависящей от влажности материала (рис. 7.7). Этот период постоянной скорости или первый период характерен тем, что удаляется лишь свободная влага. Процесс сушки на этом этапе лимитируется законами диффузии влаги от поверхности твердого тела в газовый поток сушильного агента, и в одинаковых условиях кривые скорости сушки совпадают для разных материалов. Первому периоду на рис. 7.7 соответствует горизонтальный участок в диапазоне Ch — Cicp (начальная влажность—критическая влажность); эффекту прогрева материала на начальной стадии сушки соответствует условная линия при C= Сн. Заканчивается первый период времени при достижении некоторой критической влажности C= Cicp, когда диффузионное сопротивление внутри материала становится соизмеримым с диффузионным сопротивлением во внешней газовой области.
Кинетический закон для первого периода выражается следующими уравнениями:
где W- количество испаренной влаги, кг/ч; F- поверхность фазового контакта, м2; Px — коэффициент массоотдачи, кг/(м2 ч кг/кг сухого
W=KRXma-X)
или
W=^FiPms-P),
(7.21)
¦249 воздуха); Pp - то же, кг/(м2ч-Па); Irtiac - абсолютная влажность насыщенного воздуха в условиях сушки, кг/кг сухого воздуха; X — действительная (рабочая) абсолютная влажность воздуха, кг/кг сухого воздуха; риас — парциальное давление водяного пара в насыщенном в условиях сушки воздухе, Па; р — действительное парциальное давление водяного пара в воздухе, Па.
При влажности материала С < С наступает второй период сушки или период уменьшающейся скорости. Для этого периода характерно то, что диффузионное сопротивление во внешней области становится вначале соизмеримым с диффузионным сопротивлением внутри высушиваемого материала, а затем значительно меньше его. На этом периоде скорость процесса сушки определяется скоростью перемещения влаги в твердой фазе (скоростью массопроводности).
Кинетический закон для второго периода часто выражаются уравнением
W= KF(C- Cp), (7.22)
где К — коэффициент скорости сушки, кг/(м2 ч кг/кг сухого материала); F- площадь высушиваемой поверхности, м2; С — влажность материала в данный момент, кг/кг сухого материала; Cp — равновесная влажность материала, кг/кг сухого материала.
Следует отметить, что кинетический закон в форме уравнения (7.22) описывает явление лишь приближенно. Действительное изменение скорости сушки в пределах изменения влажности в диапазоне Cicp-Cp (критическая влажность—конечная, равновесная влажность) может и не следовать линейному закону (штриховые линии на рис. 7.7).
В случаях, когда в процессе сушки поверхность частиц высушиваемого материала покрывается твердой коркой, скорость процесса уменьшается и выражается на графике рис. 7.7 штриховой кривой, расположенной ниже сплошной прямой линии Cxp-Cp. В других случаях, когда в результате сушки происходит растрескивание кусочков (частиц) высушиваемого материала и увеличивается поверхность фазового контакта, скорость сушки возрастает и выражается на графике рис. 7.7 штриховой кривой, расположенной выше прямой Cvn-Cn.
