Материальный и тепловой баланс сушки в урановой технологии

При анализе процессов сушки обычно используют уравнения материального и теплового балансов, позволяющие установить связь между начальными и конечными параметрами твердого материала и теплоносителя. При этом можно найти количество удаляемой влаги, а также необходимую величину расхода тепла и воздуха.

Материальный баланс сушилки, в которой теплоносителем является подогретый воздух, характеризуется уравнением

где W — количество влаги, удаляемой из материала, кг/ч; G — количество твердого материала (сухого), кг/ч; W2 и W3 — содержание влаги в твердом материале соответственно до и после сушки, %.

Общий расход воздуха, необходимый для удаления из материала заданного количества влаги W, можно найти из уравнения

где L — расход воздуха, кг/ч; X1 и х2 — влагосодержание воздуха соответственно при входе и выходе сушилки, кг/кг сухого воздуха.

Расход воздуха при удалении из материала в сушилке 2 кг влаги (удельный расход воздуха) можно определить по формуле

где х0 — влагосодержание воздуха при входе в калорифер.

Тепловой баланс сушки характеризуется уравнением, из которого можно найти удельный расход тепла:

где I0 и I2 — теплосодержание теплоносителя перед калорифером, где он подогревается, и на выходе из сушилки, ккал/кг; qдоб — удельный расход добавочного тепла, которое может быть введено непосредственно в сушильную камеру, ккал/кг влаги; O1 и O2 — температура материала при входе в сушилку и выходе из нее, °С; см и ст — теплоемкость материала и транспортирующих приспособлений, ккал/кг*град; Gм и Cт — количество высушенного материала и транспортных приспособлений, кг/ч; tвых и tвх — температура транспортных приспособлений на выходе и входе в сушилку, °С.

При изучении закономерностей процесса сушки обычно рассматривают так называемую «теоретическую сушилку», в которой тепло, добавочно введенное в сушильную камеру, должно полностью компенсировать потери тепла в окружающую среду, а также на нагрев сухого материала и транспортных приспособлений. В этих условиях можно принять, что при прохождении нагретого воздуха (теплоносителя) через сушильную камеру его теплосодержание не изменяется.

Тепло в теоретической сушилке расходуется только на испарение влаги и на потери с отходящим воздухом в соответствии с уравнением

где t0 и t2 — температура воздуха перед калорифером и на выходе из сушилки, °С; L2 — теплосодержание водяного пара на выходе из сушилки (при температуре t2).

Расчет теоретической сушилки легко можно выполнить с помощью I—х-диаграммы (рис. 10.3).

По заданной температуре t0 и начальной относительной влажности воздуха перед калорифером ф0 находят на диаграмме точку А. Двигаясь от точки А по линии х0=х1 до пересечения с изотермой t1, находят точку В, а затем, спускаясь по линии у1=у2 до пересечения с изотермой t2, — точку С, которая характеризует конечное состояние воздуха. Зная величины конечного и начального влагосодержания и теплосодержания воздуха, находят его удельный расход по уравнению (10.4), а затем вычисляют и удельный расход тепла, равный

Расчет действительных сушилок — более сложная задача, так как при этом необходимо учитывать добавочные потери тепла и его дополнительный ввод в сушильную камеру. Однако для всех возможных случаев работы действительных сушилок использование диаграммы I—х также позволяет найти правильное решение.