Тепловой баланс конвективной сушки.

    Сушильный агент, нагретый в калорифере, однократно проходит через сушильную камеру, двигаясь прямо – или противоточно по отношению к материалу.

Рис.5.3. Схема теплового баланса конвективной сушки:

1 – сушильная камера, 2 – калорифер.

Обозначения параметров сушильного агента:

- до калорифера индексом 0 .

- после калорифера индексом -1 .

- после сушильной камеры индексом 2 .

Влажный материал в количестве  при прохождении сушилки меняет свою энтальпию от  до . Считая энтальпию влажного материала аддитивно складывающейся из энтальпии высушенного материала и содержащейся в материале влаги, получим поток теплоты, входящий с материалом в сушилку:

                               (5.31)

Здесь - ,  соответственно теплоемкости высушенного материала и воды, температура материала, поступающего в сушилку.

Поток теплоты с покидающим сушилку материалом:

                                  (5.32)

где температура, высушенного материала, уходящего из сушилки.

Согласно приведенной схеме (рис.5.3) установим статьи подвода и отвода тепла за единицу времени в процессе сушки:

Приход тепла.

С сушильным агентом (воздухом)

                   С влажным материалом

                   В калорифере

Расход тепла.

С сушильным агентом

                            С высушенным материалом

                            Потери тепла в окружающую среду

   Уравнение теплового баланса с учетом зависимостей (5.31) и (5.32) имеет вид:

(5.33)

Иногда устанавливают дополнительный калорифер в сушильной камере . Кроме того, если в сушилке имеются транспортные средства, которые покидают сушилку вместе с материалом, тогда с ними входят и выходят тепловые потоки. Итак, имеем:

        (5.34)

Общий приход теплоты на сушку:

(5.35)

       Разделив уравнение (5.35) на получим выражение для удельного расхода теплоты отнесенной на 1кг испаряемой влаги:

         (5.36)

Удельный расход теплоты в основном (внешнем) калорифере:

                            (5.37)              

Подставляя значение  в уравнение (5.36) получим:

и с учетом (5.30) имеем:

                                         (5.38)

Выражение (5.38) является уравнением линии действительной сушки.

Входящая в уравнение величина Δ выражает разность между приходом и расходом тепла непосредственно в камере сушилки, без учета тепла, приносимого воздухом, нагретом в основном калорифере. Величину Δ часто называют внутренним балансом сушильной камеры.  

Нагрев воздуха в калорифере от исходных параметров  или  до конечного состояния в сушильной камере, характеризуется вертикальной линией АВ (рис. 5.4).

Во время сушки меняются все параметры. В зависимости от Δ линии реального сушильного процесса может занять одно из трех возможных положений (рис.5.4).

Рис.5.4. Изменение параметров сушильного агента по диаграмме Н – х в процессе нагревания и сушки: АВ – в калорифере, BC_i – сушильной камере.

Если  линия ВС,

      линия ВС₁, ,

      линия ВС₂,

Сушка при  возможна в двух случаях:

- при теоретической сушке, когда процесс является адиабатическим, то есть

- случай когда              (5.37)

В условиях теоретической сушки,  влага из материала, находящегося при , испаряется за счет теплоты охлаждающегося газа, энтальпия которого остается постоянной за счет компенсации энтальпии переходящими в газ паров влаги.