Определив длину и диаметр барабана, выбирают стандартный аппарат.

Объем барабана складывается из объема необходимого для сушки Vсуш и объема для прогрева материала.

Vб = Vсуш + Vпрогр (16)

Объем необходимый для сушки материала можно определить по формуле:

, (17)

где Кv – объемный коэффициент массопередачи, с-1

ΔХср – средняя движущая сила массопередачи, кг влаги/м3

Движущую силу массопередачи ΔХср определяем по уравнению:

, (18)

где

ΔХб = Х1* - Х1 – движущая сила в начале процесса сушки, кг/м3

ΔХм = Х2* – Х2 – движущая сила в конце процесса сушки, кг/м3

Δрб = р1* – р1 – движущая сила в начале процесса сушки, Па

Δрм = р2* – р2 – движущая сила в конце процесса сушки, Па

Х1*, Х2* – равновесное содержание влаги на входе в сушилку и на выходе из нее, кг/м3

р1*, р2* – давление насыщенных паров над влажным материалом в начале и конце процесса сушки, Па. Их значения определяются по температуре мокрого термометра сушильного агента в начале tм1 и в конце tм2 процесса сушки.

По диаграмме Рамзина найдем:

tm1 = 57 оC

р1* = 18498 (Па),

tm2 = 56 оC

р2* =17109 (Па);

р1, р2– давление водяных паров в газе в начале и конце процесса сушки, Па. Их определяют по формуле:

, (19)

где Х – влагосодержание на входе или на выходе из сушилки.

Тогда на входе в сушилку

p1 = (0,028/18∙105) / (1/29 + 0,028/18) = 4321 Па

на выходе из сушилки

р2 =(0,11/18∙105) / (1/29 + 0,11/18) = 15054 Па

Δpср = ((18498–4321) − (17109 − 15054)) / ln(16,7) = 6276 Па

Откуда ΔХср по уравнению 18 будет равно:

ΔХср = 6276∙18 / (105∙22,4∙((273 + 190)/273)) = 0,029 (кг влаги/м)

tср = (tвх + tвых) / 2 = 300 + 80 / 2 = 190 0С

В случае сушки кристаллических материалов, т.е. при удалении поверхностной, свободной влаги и параллельном движении материала и сушильного агента, коэффициент массопередачи Кv пропорционален коэффициенту массоотдачи βv.

Для барабанной сушилки коэффициент массотдачи βv может быть вычислен по эмпирическому уравнению:

(20)

где

ρср – средняя плотность сушильного агента, кг/м3

ρср = М∙Т0 / (V0(T0 + tср)) = 29∙273 / (22,4∙(273 + 190)) = 0,763 кг/м3

с – средняя теплоемкость сушильного агента,

с = 1 кДж/(кг∙К)

β – степень заполнения барабана высушиваемым материалом, %

р – среднее парциальное давление водяных паров в сушильном барабане, Па

p = (p1 + p2)/2 = (4321 + 15054)/2 = 9687,5(Па)

ω – рабочая скорость сушильного агента в барабане, м/с

n – число оборотов барабана ( изменяется в реальных барабанах от 2 до 12 об/мин)

Уравнение 20 справедливо для значений:

ωρср = 0,6 … 1,8 кг/м2∙с

n = 1,5 … 5 об/мин

β = 10 … 25 %

Если указанные пределы не соблюдаются, то объем барабана можно рассчитывать по величине объемного напряжения по влаге:

, (21)

где Аv - значение объемного напряжения по влаге

Скорость газов в барабанах выбирается в зависимости от размеров частиц и насыпной плотности высушиваемого материала по таблице 3.

Таблица 3 «Выбор рабочей скорости газов в сушильном барабане».

Степень заполнения барабана зависит от конструкции перевалочных устройств:

подъемно – лопастные допускают β = 12 … 14 %;

распределительные с открытыми и закрытыми ячейками – β = 21 … 27 %

Принимаем:

ω = 2,3 м/с

n = 5 об/мин

β = 12 %

Тогда объем сушильного пространства рассчитывается по формуле 17 и равен:

Vсуш = 0,348 / 0,45∙0,029 = 26,6 м3;

Объем барабана необходимый для прогрева влажного материала определяют по уравнению:

, (22)

где Qп – расход тепла на прогрев материала до температуры tм1, кВт

Qп = GкСм(tм1 – Θ1) + WвСв(tм1 – Θ1 ) (23)

Qп = 3,3 * 0,8 * 37 + 0,348 *4,19 * 37 = 151,63

Кv – объемный коэффициент теплопередачи, кВт/(м3∙К)

Kv = 16(2,3 0,763)0,950,7 120,54 = 0,3127кВт/м3*К

Δtср – средняя разность температур, 0С

Св – теплоемкость вздуха

Θ1 – температура влажного материала

Θ1 = Т0

Для вычисления Δtср необходимо найти температуру сушильного агента tх до которой он охлаждается, отдавая тепло на нагрев высушиваемого материала до tм1 .Эту температуру можно определить из уравнения теплового баланса:

Qn = Lс.г.∙(1+X1 )∙Cг∙(t1 – tх ) (24)

Откуда:

tx =

tx = 267 0С;

Средняя разность температур Δtср равна:

, (25)

Δtср = ((300 – 20) + (267 – 57)) / 2 = 245 0С;

Подставляем полученные значения в уравнение 22:

Vп = 151,63 / 0,3127∙245 = 1,98 м3;

Общий объем сушильного барабана равен:

Vб = Vсуш + Vпрогр = 26,6 + 1,98 = 28,58 м3;

По справочным данным находим основные характеристики барабанной сушилки – длину и диаметр, взяв за основу объем сушильного пространства.