ВУЗ:
Составители:
5.2.2 Высота псевдоожиженного слоя
Высоту псевдоожиженного слоя высушиваемого материала
можно определить на основании экспериментальных данных по
кинетике как массо-, так и теплообмена. Ниже приведен расчет
высоты псевдоожиженного слоя, необходимой для удаления
свободной влаги (что имеет место в нашем случае), двумя
указанными методами.
Решая совместно уравнения материального баланса и
массоотдачи, получим:
dW = wρ
cв
Sd
x
= β
y
(x*
– x)dF, (5.35)
где W – производительность сушилки по испарившейся влаге,
кг/с; S – поперечное сечение сушилки, м
2
; х и х* – рабочее и
равновесное влагосодержание воздуха, кг влаги/кг сухого
воздуха; F – поверхность высушиваемого материала, м
2
; ρ
cв
–
плотность сухого воздуха при средней температуре в сушилке,
кг/м
3
.
При условии шарообразности частиц заменим поверхность
высушиваемого материала dF на dF = [6 (l – ε) / d
э
] Sdh, где h –
высота псевдоожиженного слоя, м. Разделяя переменные и
интегрируя полученное выражение, при условии постоянства
температур частиц по высоте слоя находим:
(
)
.
16
exp
0
*
2
*
−⋅
⋅−=
−
−
h
dwp
хх
хх
эср
y
ε
β
(5.36)
Равновесное содержание влаги в сушильном агенте х*
определяем по I – х диаграмме как абсциссу точки пересечения
рабочей линии сушки с линией постоянной относительной
влажности φ = 100 %. Величина х* = 0,0438 кг/кг. При этом левая
часть уравнения (5.36) равна:
(х* – x
2
)/ (х* – x
0
) = (0,0438 – 0,035) / (0,0438 – 0,0092) = 0,254.
Порозность псевдоожиженного слоя ε при известном
значении рабочей скорости может быть вычислена по формуле [4]:
ε = [(18Re + 0,36Re
2
) / Ar]
0,21
.
Критерий Рейнольдса
Re = w d
э
ρ
ср
/µ
ср
= 1,0
.
1,35
.
10
-3 .
0,96/ (2,2
.
10
-5
) = 58,9.
Критерий Аr = 7,17
.
10
4
(см. выше). Тогда
ε = [(18
.
58,9 + 0,36
.
58,9
2
) / (7,17
.
10
4
)]
0,21
= 0,486 м
3
/м
3
.
Коэффициент массоотдачи β
у
определяют на основании
эмпирических зависимостей; при испарении поверхностной влаги
он может быть рассчитан с помощью уравнения [7]:
Nu’
у
= 2 + 0,51Re
0 ,.
52Pr′
y
0,33
, (5.37)
где Nu’
у
= β
y
d
э
/D – диффузионный критерий Нуссельта; Pr′
y
= µ/ρD
– диффузионный критерий Прандтля.
Коэффициент диффузии водяных паров в воздухе при
средней температуре в сушилке D (м
2
/с). равен:
D = D
20
[(T
о
+ t
ср
)/ T
о
]
3/2
. (5.38)
Коэффициент диффузии водяных паров в воздухе при 20°С D
20
= 21,9
.
10
-6
м
2
/с [1]. Тогда
D = 21,9
.
10
-6
[(273+95)/273]
3/2
= 3,44
.
10
-5
м
2
/с;
Pr’
y
= 2,2
.
10
-5
/ (0,96
.
3,44
.
10
-5
) = 0,67.
Коэффициент массоотдачи из уравнения (5.37) равен:
(
)
,PrRe51,02
33,0'52,0
y
э
у
d
D
+=
β
(5.39)
()
./145,067,09,5851,02
1035,1
1044,3
33,052,0
3
5
см
у
=⋅⋅+
⋅
⋅
=
−
−
β
Подставляя вычисленные значения в уравнение (5.36),
определим высоту псевдоожиженного слоя высушиваемого
материала h:
210
211
5.2.2 Высота псевдоожиженного слоя Порозность псевдоожиженного слоя ε при известном
Высоту псевдоожиженного слоя высушиваемого материала значении рабочей скорости может быть вычислена по формуле [4]:
можно определить на основании экспериментальных данных по ε = [(18Re + 0,36Re2) / Ar]0,21.
кинетике как массо-, так и теплообмена. Ниже приведен расчет Критерий Рейнольдса
высоты псевдоожиженного слоя, необходимой для удаления
Re = w dэ ρср /µср= 1,0 . 1,35. 10-3 . 0,96/ (2,2 . 10-5) = 58,9.
свободной влаги (что имеет место в нашем случае), двумя
указанными методами. Критерий Аr = 7,17.104 (см. выше). Тогда
Решая совместно уравнения материального баланса и ε = [(18 . 58,9 + 0,36 . 58,92) / (7,17 .104)]0,21 = 0,486 м3/м3.
массоотдачи, получим:
Коэффициент массоотдачи βу определяют на основании
dW = wρcв Sdx = βy(x* – x)dF, (5.35)
эмпирических зависимостей; при испарении поверхностной влаги
где W – производительность сушилки по испарившейся влаге, он может быть рассчитан с помощью уравнения [7]:
кг/с; S – поперечное сечение сушилки, м2; х и х* – рабочее и Nu’у = 2 + 0,51Re0 ,. 52Pr′y0,33, (5.37)
равновесное влагосодержание воздуха, кг влаги/кг сухого
воздуха; F – поверхность высушиваемого материала, м2; ρcв – где Nu’у = βydэ/D – диффузионный критерий Нуссельта; Pr′y = µ/ρD
плотность сухого воздуха при средней температуре в сушилке, – диффузионный критерий Прандтля.
кг/м3. Коэффициент диффузии водяных паров в воздухе при
При условии шарообразности частиц заменим поверхность средней температуре в сушилке D (м2/с). равен:
высушиваемого материала dF на dF = [6 (l – ε) / dэ] Sdh, где h – D = D 20 [(Tо + tср)/ Tо]3/2. (5.38)
высота псевдоожиженного слоя, м. Разделяя переменные и
Коэффициент диффузии водяных паров в воздухе при 20°С D
интегрируя полученное выражение, при условии постоянства
= 21,9.10-6 м2/с [1]. Тогда
температур частиц по высоте слоя находим: 20
β y 6 ⋅ (1 − ε ) D = 21,9 . 10-6[(273+95)/273]3/2 = 3,44 . 10-5 м2/с;
х * − х2
= exp − ⋅ h. (5.36) Pr’y = 2,2.10-5 / (0,96 . 3,44 . 10-5) = 0,67.
х * − х0 wp ср dэ
Коэффициент массоотдачи из уравнения (5.37) равен:
Равновесное содержание влаги в сушильном агенте х*
определяем по I – х диаграмме как абсциссу точки пересечения
рабочей линии сушки с линией постоянной относительной βу =
D
dэ
( )
2 + 0,51 Re 0,52 Pr y'0,33 , (5.39)
влажности φ = 100 %. Величина х* = 0,0438 кг/кг. При этом левая
3,44 ⋅ 10 −5
часть уравнения (5.36) равна:
(х* – x2)/ (х* – x0) = (0,0438 – 0,035) / (0,0438 – 0,0092) = 0,254.
βу =
1,35 ⋅ 10 −3
( )
2 + 0,51 ⋅ 58,9 0,52 ⋅ 0,67 0,33 = 0,145 м / с.
Подставляя вычисленные значения в уравнение (5.36),
определим высоту псевдоожиженного слоя высушиваемого
материала h:
210 211
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 105
- 106
- 107
- 108
- 109
- …
- следующая ›
- последняя »
