Где: Gм1 и Gтр – количество сушимого материала и количество транспортных устройств поступающих в сушильную установку, кг/с;
См1 и Стр1 – теплоемкость материала и теплоемкость транспортных устройств на входе в сушилку, кДж/(кг К);
tм1 и tтр – температура материала и температура транспортных устройств на входе в сушилку, 0С.
Расходная часть теплового баланса:
Поступающая в сушилку теплота расходуется на испарение влаги из материала, нагрев испаренной влаги до температуры уходящего воздуха, нагрев материала, нагрев транспортных устройств, потери теплоты в окружающую среду.
Q2 = L2 I2– теплота теряемая с уходящим воздухом, кВт.
Где: L2 – расход воздуха на выходе из сушилки, кг/с;
I2 – энтальпия воздуха на выходе из сушилки, кДж/кг;
Qм2=Gм2 См2 tм2 –– теплота теряемая с уходящим материалом;
– коэффициент теплоотдачи от поверхности сушилки к окружающей среде, Вт/(м2К);
Fi – площадь соответствующего фрагмента поверхности наружной поверхности сушильной установки, м2.
– ракзность температур поверхности изоляции и окружающей среды,
Влажный материал можно представить состоящим из удаляемой влаги W и транзитной сухой части: Gм= Gc+ W, поэтому тепловой баланс для непрерывно действующей сушилки:
Принимая L0= L2= L,Сс1= Сс2= Сс , Стр1= Стр2= Стри отнеся расход теплоты к 1кг испаренной влаги, получим
,
или
,
Где - расход теплоты для теоретической сушилки;
- расход теплоты на нагрев материала;
- расход теплоты на нагрев транспортных приспособлений;
- потери теплоты в окружающую среду;
- теплота, дополнительно сообщенная в самой сушилке;
- физическая теплота влаги, вносимой с сушимым материалом.
Откуда определяем значение
, кДж/кг влаги
Это уравнение представляет собой как бы внутренний тепловой баланс сушилки без учета роли воздуха как теплоносителя.
Заметим, что
,
При работе действительной сушилки могут иметь место следующие три случая:
а) тогда
т. е. потери тепла компенсируются количеством дополнительной подведенной теплоты; при этом так как , то , т.е. процесс сушки идет при постоянной энтальпии сушильного агента, как и теоретической сушилке;
б) ) ; тогда
т. е. и, следовательно , или ;
в) ; тогда
т. е. откуда или .
Таким образом, в случаях «б» и «в» энтальпия воздуха при выходе из сушилки больше или меньше его энтальпии при входе в нее в зависимости от знака величины .
В зимнее время расход тепла на нагревание материала увеличивается, так как часть влаги в материале находится в замерзшем состоянии. Опытами ВТИ установлено, что в материале замерзает только свободная влага, а связанная остается в переохлажденной жидкой фазе. Например, в подмосковном угле замерзает влага сверх 22%, фрезерном торфе – 33% и в древесине – выше 28-30% влажности на сухую массу. Разморожение требует дополнительного расхода тепла на подогрев льда до 0 0С и таяние (превращение его в воду) при той же температуре. Поэтому в таких случаях указанное выше значение следует увеличить на
кДж на 1 кг влаги,
где – количество замерзшей влаги;
– влажность материала, ниже которой впага не замерзает и выше которой вся влага (вода) находится в состоянии льда.
Коэффициент полезного действия сушильной установки представляет собой отношение расхода теплоты на испарение влаги к количеству подведенной теплоты от внешних источников.
энтальпия насыщенного пара при его парциальном давлении в воздухе/ - удельная массовая теплоемкость воды