Материальный и тепловой баланс процесса сушки

При сушке пищевых продуктов начальная влажность ω_н и конечная влажность ω_к обезвоживаемого материала обычно известны. Значения ω_н определяются видом продукта, а величина ω_кзадается принятой технологией.

Из материального и теплового баланса сушилки определяется количество высушенного продукта, количество испаренной влаги и расход воздуха [6].

Рисунок 4.18 – Принципиальная схема конвективной сушилки.

В материальный баланс процесса сушки входят следующие величины:

- G_н и G_к – начальная и конечная масса высушиваемого продукта, соответственно, кг/с;

- W – количество влаги, испаряемой из продукта, кг/с;

- ω_н и ω_к – начальная и конечная влажность высушиваемого продукта, соответственно, %.

G_к определяется из материального баланса, составленного по абсолютно сухому веществу G_с (в процессе сушки эта величина остается неизменной), кг/с:

G_н(100-ω_н)=G_к(100-ω_н) (4.24)

G_с G_с

Отсюда:

G_к= (4.25)

Количество испаренной влаги W определяется из материального баланса, составленного по всему веществу:

W =G_н - G_к(4.26)

или

G_н·ω_н - W = G_к ω_к, W = (4.27)

По количеству испаренной влаги определяется расход воздуха L(кг/с):

(4.28)

Удельный расход воздуха l (кг воздуха/кг влаги):

L = . (4.29)

Полный тепловой баланс сушильной установки:

Q=L(I₂ –I₀) + ΣQ(4.30)

где: Q– количество теплоты, подводимое в процессе сушки, кВт; L(I₂ –I₀) – расход теплоты на испарение влаги, кВт; ΣQ – сумма расходов теплоты на нагрев продукта, транспортных средств и потери в окружающую среду, кВт; I₂, I₀ – энтальпия воздуха на выходе из сушилки и на входе в калорифер.

Если теплота подводится только к калориферу, ее определяют из уравнения:

Q=L(I₁ –I₀) (4.31)

где: I₁ - энтальпия воздуха на выходе из калорифера.

Удельный расход теплоты q:

q = = l(I₁ –I₀) (4.32)

Если пренебречь в уравнении (2.26) величиной ΣQ, то получим уравнение для теоретической сушилки:

Q=L(I₂ –I₀)или q = l (I₁ –I₀) (4.33)

Разность удельных расходов теплоты Δ действительной и теоретической сушилки:

q – q_т= (4.34)

Значение Δ определяют по уравнению:

q_пр + q_тр.ср + q_пот – c_Н2О·θ_н, (4.35)