Энтальпия загруженного влажного материала

СУШИЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

9.1. ПРИМЕНЕНИЕ И ЗНАЧЕНИЕ СУШИЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ В ХПБАВ.

Этим термином мы будем обозначать машины и аппараты для высушивания твёрдых (главным образом - дисперсных) материалов, каковыми являются большинство полупродуктов и субстанций.

Специфическим видом данного класса процессов является сушка органических растворителей от воды. В этой сфере используют следующие виды процессов.

1. Азеотропная дистилляция и ректификация.

Как известно, многие органические вещества (бензол, толуол, дихлорэтан, хлорбензол) образуют гетероазеотропы с водой. При этом азеотропными являются и тройные системы «вещество»-спирт-вода. Это даёт возможность осушать (абсолютировать) многие низшие спирты путём азеотропной ректификации тройной системы. В частности, это основной метод получения абсолютного этанола, содержащего не более 0,5 % воды.

2. Солевая дистилляция и ректификация.

Добавки сильногидратируемых неорганических солей (CaCl₂; Na₂SO₄; CaSO₄; K₂CO₃) – зачастую позволяет разрушить азеотроп. В частности, введение CaCl₂ в водный спирт в количестве 100 г/л делает систему «этанол-вода» полностью неазеотропной. Поэтому солевая ректификация также находит применение для абсолютирования растворителей, особенно в лабораторной практике.

3. Хемосорбционная сушка.

Ряд силикатных сорбентов – цеолиты – обладают большой сорбционной ёмкостью и избирательностью по отношению к воде. Дегидратация их происходит при температурах порядка (500…700) ^ОС. Это позволяет организовывать обратимый замкнутый цикл и сушить не только жидкости, но даже газы.

4. Химическая (реакционная) сушка.

Для очень глубокой сушки многих апротонных жидкостей используют щелочные металлы, которые необратимо реагируют с водой, образуя щёлочи.

9.5. МАТЕРИАЛЬНЫЙ И ТЕПЛОВОЙ БАЛАНСЫ СУШКИ.

9.5.1. МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС

Материальный баланс складывается в общем случае из расходов влажного и сухого материала, сушащего газа и влаги.

G₀(w₀-w_К) = G_Г(w_Г-w_Г0) + G_ПОТ (1)

Где G₀ – расход (масса) сухого материала, кг/с (кг);

w₀, w_К – начальное и конечное влагосодержание материала;

G_Г – расход (масса) сухого газа, кг/с (кг);

W_Г, w_Г0 – начальное и конечное влагосодержание газа;

G_ПОТ - потери, кг/с (кг).

Формула (1) непосредственно относится к процессам конвективной сушки, в т.ч., сушки во взвешенном слое. В сушилках с естественной конвекцией движение газа вызывается, как правило, действием вакуумной системы (натёк

газа). Расходом газа-носителя в таких случаях можно пренебречь; газом является сама испаряемая влага.

G₀(w₀-w_К) = G_ВЛ + G_ПОТ (2)

Потери продукта в процессах сушки, почти исключительно являются механическими (просыпание, унос с газом). При правильной организации процесса доля потерь не превышает (0,01…0,1) %.

Формула (1) выражает общее соотношение расхода сушащего газа и высушиваемого материала. Для пневмосушилок с псевдоожижением расход газа определяется не столько термическими, столько гидродинамическими условиями, - т.е. необходимостью обеспечить либо режим псевдожижения (аэрофонтанные и вихревые сушилки), либо режим уноса (трубные, циклонные и трубно-циклонные сушилки).

Для режима псевдожижения

Для режима уноса

Где - критерий Архимеда

9.5.2. ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС

В общем случае тепловой баланс сушки записывается аналогично балансу ХТП.

Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₉ = Q₄ + Q₅ + Q₆ + Q₇ + Q₈

Энтальпия загруженного влажного материала

Q₁ = G₀(C₀ +w₀C_B)t₀, - + G_ГH_Г0 Вт (Дж);

C₀ – теплоёмкость сухого материала, Дж/(кг.К);

C_В – теплоёмкость влаги, Дж/(кг.К);

G_Г – расход сушащего газа, кг/с (кг);

H_Г0 – начальная энтальпия сушащего газа, Дж/кг.