Kinetyka procesu suszenia w suszarce bębnowej

1. Wprowadzenie:

Suszarki bębnowe obok suszarek komorowych są najbardziej rozpowszechnione w praktyce przemysłowej. Stanowią one jedną z pierwszych konstrukcji aparatów suszarniczych o działaniu ciągłym, wprowadzonych do przemysłu. Dzięki wszechstronności, prostocie konstrukcji, dużej przepustowości i stosunkowo dobrej sprawności cieplnej suszarki bębnowe nadają się do szybkiego suszenia wielu materiałów przy niskich kosztach jednostkowych dla dużych partii materiału. Mogą one pracować w zakresie czasów suszenia od 5 do 60 min, ich przepustowość waha się od kilkuset kilogramów do kilkuset ton na godzinę.

Materiał suszony jest w sposób ciągły unoszony przez obrót bębna, a następnie opada w strumieniu gorącego czynnika suszącego, który przepływa przez bęben w współ- lub przeciwprądzie w stosunku do materiału. Bęben jest lekko pochylony, tak że materiał stopniowo przesuwa się wzdłuż suszarki.

2. Cel ćwiczenia:
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie wysokości (długości) jednostkowej wnikania ciepła Hp oraz liczby jednostek wnikania ciepła Np w suszarce bębnowej.

4. Metodyka pomiarów:

a) uruchomić wentylator, włączyć nagrzewnicę, ustawić za pomocą zasuwy odpowiednie natężenie przepływu,

b) przygotować mokre ziarno przez zmieszanie suchego rzepaku z wodą w ilości podanej przez prowadzącego,

c) po ustaleniu się temperatury wlotowej i wylotowej powietrza uruchomić podajnik surowca i wsypać do niego powoli mokre ziarno,

d) po ustaleniu się temperatury wylotowej powietrza odczytać temperatury powietrza na wlocie i wylocie z aparatu ( w przypadku wylotu odczytać także temperaturę termometru mokrego),

e) punkty b) c) i d) powtórzyć dla kilku natężeń przepływu powietrza,

5. Oznaczenia:

Np = ln[(Tp-Tm)/(Tk-Tm)] Hp = (mq*Cp)/αv [m] mq = mp/As [kg/(m^2*s)] As = (π*Db^2)/4 [m^2] mp = wr*Ar*δp [kg/s] Ar = (π*dr^2)/4 [m^2] wr = α*[(2*∆p)/δp]^1/2[m/s] ∆p = ∆h*(δH2O- δp)*g [Pa] αv = Qsusz/(V*∆Tm) [W/(m^3­­*K)] V = L*As [m^3] ∆Tm = (Tk-Tmin)/ln[(Tp-Tm)/(Tp-Tk+Tmin-Tm)] [K] Qsusz = Qc-Qs [W] Qc = mp*Cp*(Tp-Tmin) [W] Qs = mp*Cp*(Tp-Tk) [W] Cp = (0,233*Tpow)+1005 [J/(kg*K)]

dr - średnica rury [m] dzw - średnica zwężki [m] Tp - temperatura na wlocie [K] Tk - temperatura na wylocie [K] Tmin - temperatura minimalna [K] Tm - temperatura mokrego termometru [K] Tpow - temperatura powietrza [K] L - długość bębna [m] Db - średnica bębna [m] ∆h - przeliczone wskazanie mikromanometru [m] Cp - ciepło właściwe powietrza [J/(kg*K)] Qs - strumień ciepła strat [W] Qc - strumień ciepła całkowity [W] Qsusz - strumień ciepła suszenia [W] mp - masowe natężenie przepływu powietrza [kg/s] αv - całkowity, objęt. współczynnik wnikania ciepła [W/(m^2­­*K)] V - objętość bębna suszarki [m^3] ∆Tm - średnia logarytmiczna różnica temperatur [T] Ar - pole powierzchni przekroju rurociągu [m^2] wr - prędkość lokalna [m/s] α - współczynnik przepływu zwężki ∆p - spadek ciśnienia [Pa] δp- gęstość powietrza [kg/m^3] δH2O - gęstość wody [kg/m^3] g - przyciąganie ziemskie [m/s^2] Hp - wysokość jednostkowa wnikania ciepła [m] Np - liczba jednostek wnikania ciepła mq - średnia prędkość masowa powietrza, [kg/(m^2*s)] As - pole powierzchni suszarki [m^2]

9. Wnioski:

Ilość ciepła zużytego do suszenia ziarna w kolejnych pomiarach zmniejszyło się, a związane jest to ze zmniejszeniem się wilgotności ziarna i nieznacznym obniżeniem temperatury na wlocie i wylocie suszarki, zaś temperatura na termometrze mokrym praktycznie nie uległa zmianie. Liczba jednostek wnikania ciepła obniżyła się a wysokość jednostkowa wnikania ciepła wzrosła. Temperatury miały również wpływ na masowe natężenie przepływu i średnią prędkość masową powietrza.

1

---