Высота псевдоожиженного слоя.

 

Высоту псевдоожиженного слоя высушиваемого материала определим на основании экспериментальных данных по кинетике как массо-, так и теплообмена:

Равновесное содержание влаги в сушильном агенте х* определяем по I-х диа­грамме как абсциссу точки пересечения рабочей линии сушки с линией постоянной относительной влажности j = 100 %. Величина х* = 0,024 кг/кг.

При этом левая часть уравнения:

, кг/кг

Порозность псевдоожиженного слоя при известном значении рабочей скорости:

Критерий Рейнольдса:

Критерий Архимеда:

, м³/м³

Коэффициент массоотдачи при испарении поверхностной влаги рассчитаем с помощью уравнения:

где

- диффузионный критерий Нуссельта:

- диффузионный критерий Прандтля:

Коэффициент диффузии водяных паров в воздухе при средней температуре в сушилке D=21.9·10^-6 м²/с.

, м²/с

Коэффициент массоотдачи равен:

, м/с

, м/с

Высота псевдо­ожиженного слоя высушиваемого материала:

, м

Проверим правильность определения величины h по опытным данным для тепло­отдачи в псевдоожиженных слоях. Приравняем уравнение теплового баланса и урав­нение теплоотдачи:

где

с - теплоемкость воздуха при средней температуре, равная 1000 Дж/(кг·К);

a - коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2·К);

t - температура газа, °С;

t_м - темпера­тура материала, °С.

t_м =29°С (по H-d диаграмме).

Коэффициент теплоотдачи a, определяем по уравнению:

, т.к. Re=368>200

где

- критерий Нуссельта,

- критерий Прандтля,

λ - коэффи­циент теплопроводности воздуха при средней температуре, Вт/ (м·К)

λ =0.0286 Вт/ (м·К)

c=1.01·10³ Дж/(кг·К)

Коэффициент теплоотдачи для рассматриваемого случая:

, Вт/(м²·К)

Определим высоту псевдоожиженного слоя, необходимую для испарения влаги:

, м

Сравнивая величины, рассчитанные на основании опытных данных по массоотдаче (, м) и по теплоотдаче (, м), можно заключить, что они удовлетворительно совпадают.

Рабочую высоту псевдоожиженного слоя H определяем путем сравнения рассчи­танных величин с высотой, необходимой для гидродинамически устойчивой работы слоя и предотвращения каналообразования в нем. Разница между этими высотами зависит от того, каким (внешним или внутренним) диффузионным сопротивлением определяется скорость сушильного процесса и насколько велико это сопротивление.

Высота слоя H должна быть приблизительно в 4 раза больше высоты зоны гидродинамической стабилизации слоя H_ст, т. е. H≈4H_ст. Высо­та 4H_ст связана с диаметром отверстий распределительной решетки d₀ соотношением H_ст≈20d₀; следовательно, H≈80d₀.

Диаметр отверстий распределительной решетки выбираем из ряда нормальных размеров, установленного ГОСТ 6636—69 (в мм): d₀=2 мм.

Тогда высота псевдоожиженного слоя:

H≈80·2·10^-3=16·10^-2 м.

Число отверстий n в распределительной решетке определяют по уравнению:

где

S - сечение распределительной решетки, численно равное сечению сушилки, м²

F_c - доля живого сечения решетки,

F_c=0.05

Число отверстий в распределитель­ной решетке:

Принимаем расположение отверстий в распределительной решетке по углам равносторонних треугольников. При этом поперечный шаг t' и продольный шаг t" вычисляют по следующим соотношениям:

, м

, м

Высоту сепарационного пространства сушилки с псевдоожиженным слоем H_с принимаем в 4—6 раз больше высоты псевдоожиженного слоя:

H_с = 5H = 5·16·10^-2=0.8 м.