 |
Высота псевдоожиженного слоя
|
|
|
|
Высоту псевдоожиженного слоя высушиваемого материала можно определить на основании экспериментальных данных по кинетике как массообмена, так и теплообмена.
Решая совместно уравнения материального баланса и массоотдачи, получим:
где W – производительность сушилки по испарившейся влаге, кг/с; S – поперечное сечение сушилки, м2; x и x* - рабочее и равновесное влагосодержания воздуха, кг влаги/кг сухого воздуха; F – поверхность высушиваемого материала, м2; ρсв – плотность сухого воздуха при средней температуре в сушилке, кг/м3.
При условии шарообразности частиц, заменим поверхность высушиваемого материала dF на 
, где h – высота псевдоожиженного слоя, м. Разделяя переменные и интегрируя полученное выражение, при условии постоянства температур частиц по высоте слоя находим:
Равновесное содержание влаги в сушильном агенте 
определяем по I – x диаграмме как абсциссу точки пересечения рабочей линии сушки с линией постоянной относительной влажности φ = 100%. Величина 
.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
Вычисляем порозность псевдоожиженного слоя ε при известном значении рабочей скорости:
Критерий Рейнольдса:
Критерий 
(см. выше). Тогда:
Коэффициент массоотдачи βy определяют на основании эмпирических зависимостей; рассчитаем его значение при испарении поверхностной влаги:
(1)
где 
– диффузионный критерий Нуссельта, 
–диффузионный критерий Прандтля.
Коэффициент диффузии водяных паров в воздухе при средней температуре в сушилке D (м2/с), равен:
(2)
Коэффициент диффузии водяных паров в воздухе при 20 ℃ 
[1]. Тогда:
,
Коэффициент массоотдачи из уравнения (1) равен:
|
|
|
Определим высоту псевдоожиженного слоя высушиваемого материала h.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
Откуда 
Проверим правильность определенной величины h по опытным данным для теплоотдачи в псевдоожиженных слоях. Приравняем уравнение теплового баланса и уравнение теплоотдачи:
(3)
где c – теплоемкость воздуха при средней температуре, равная 
; 𝛼 – коэффициент теплоотдачи, 
; t – температура газа, ℃; 
– температура материала, ℃.
Сделав приведенные выше проеобразования, получим:
Сначала определим высоту псевдоожиженного слоя, необходимую для испарения поверхностной влаги материала. Принимая модель полного перемешивания материала в псевдоожиженном слое, можно считать температуру материала равной температуре мокрого термометра. Последнюю находим по параметрам сушильного агента с помощью I – x диаграммы. Она равна tм = 42 ℃.
Коэффициент теплоотдачи α определяют на основании экспериментальных данных. Можно воспользоваться следующими уравнениями [3]:
Для Re<200
, (4)
Для Re≥200
, (5)
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
– критерий Нуссельта; 
– критерий Прандтля; 
– коэффициент теплопроводности воздуха при средней температуре, 
[1].
Коэффициент теплоотдачи для рассматриваемого случая 
равен:
Определим высоту псевдоожиженного слоя, необходимого для испарения влаги:
откуда h = 2,8 ∙ 
м.
Сравнивая величины, рассчитанные на основании опытных данных по массотдаче 
и по теплоотдаче (h = 2,8 ∙ м), можно заключить, что они удовлетворительно совпадают.
Рабочую высоту псевдоожиженного слоя H путем сравнивания рассчитанных величин с высотой, необходимой для гидродинамически устойчивой работы слоя и предотвращения каналообразования в нем. Разница между этими высотами будет зависеть от того, каким (внешним или внутренним) диффузионным сопротивлением определяется скорость сушильного процесса и насколько велико это сопротивление.
|
|
|
В случае удаления поверхностной влаги (первый период сушки) гидродинамически стабильная высота обычно значительно превышает
рассчитанную по кинетическим закономерностям. При этом высоту
псевдоожиженного слоя H определяют, исходя из следующих предпосылок. На основании опыта эксплуатации аппаратов с
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
Высота 
связана с диаметром отверстий распределительной решетки 
соотношением 
.
Диаметр отверстий распределительной решетки выбирают из ряда нормальных размеров, установленных ГОСТ 6636–69 (в мм): 2,0; 2,2; 2,5; 2,8; 3,2; 3,6; 4,0; 4,5; 5,0; 5,6.
Выберем диаметр отверстий распределительной решетки 
Тогда высота псевдоожиженного слоя 
Число отверстий n в распределительной решетке определяют по уравнению:
(6)
где S – сечение распределительной решетки, численно равное сечению сушилки, 
; 
– доля живого сечение решетки, принимаемая в интервале от 0,02 до 0,1.
Приняв долю живого сечения 
найдем число отверстий в распределительной решетке:
Расположение отверстий в распределительной решетке рекомендуется применять по углам равносторонних треугольников. При этом поперечный шаг 
и продольный шаг 
вычислим по следующим соотношениям:
(7)
(8)
Откуда:
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
|
|
|
|
