При проектировании установок прежде всего необходимо выбрать их тип и определить основные расчетные параметры процесса сушки: относительную влажность сушильного агента, его тепло- влагосодержание, удельный расход воздуха на сушку. По данным технологического расчета определяют основные габаритные размеры сушилки.

Основные размеры барабана определяют в зависимости от потребной производительности по следующим характеристикам: коэффициенту заполнения барабана жомом; скорости сушильного агента в барабане; длительности сушки или заменяющей ее величине – напряжению объема барабана по влаге.

Коэффициент заполнения барабана в основном зависит от физических свойств материала и конструкции распределительной насадки, установленной внутри барабана. Для определения коэффициента заполнения барабана графическим способом определяют отношение площади сечения барабана, заполненной жомом, к общей площади его сечения. Для жомосушильных барабанов коэффициент заполнения β находится в пределах 0,178…0,225, а для сахара-песка – 0,04.

При работе любого сушильного агрегата скорость сушильного агента внутри барабана – величина постоянная для всех частиц жома. Но, поскольку размеры частиц жома колеблются в широких пределах, скорость сушильного агента определяют для самых мелких частиц с таким расчетом, чтобы эта скорость позволила частицам перед выходом из барабана возвращаться в общую массу высушенного жома. Для сушки жома скорость сушильного агента v_a, принимают в пределах 1,5…2,5 м/с.

Третья характеристика, необходимая для расчета основных размеров барабана, - продолжительность сушки. Ее необходимо определять экспериментальным путем, что зачастую затруднительно, поэтому чаще всего пользуются значением напряжения объема барабана по влаге (табл.15.4).

 

15.4. Основные параметры барабанных сушильных установок

Высушиваемый продукт	Теплоноситель	Влажность материала, %		Температура теплоносителя, °С		Влаго-напряже-ние, кг/(м2·ч)	Тип сушилок
		начальная	конечная	начальная	конечная
Сахар-песок	Воздух	0,5	0,1	20	30	0,6…3,0	Однобарабанная
Сахар-песок	Воздух	1,5…1,7	0,5	100…12	75…85	7,0	Двухбарабанная
Жом	Дымовые газы	84	12	750	125	185	Однобарабанная

 

Зная величину напряжения объема барабана по влаге, его объем (м³) можно определить по формуле

V_б = W / A     (15.17)

где W – количество удаляемой из жома влаги в час, кг; А – напряжение объема барабана по влаге, кг/(м³·ч).

 

Существует и другое выражение для определения объем сушильного барабана:

V_б = ((πD²_б) / 4 ) * L_б     (15.18)

где V_б и L_б – диаметр и длина барабана, м

 

Расход сушильного агента (кг/ч):

LV_б  = 3600 *  (πD²_б) / 4 )(1 - β)v_аг      (15.19)

где  V_б – вместимость барабана, приходящаяся на 1 кг сушильного агента, м³;  β – коэффициент заполнения барабана;  v_аг – скорость сушильного агента в конце барабана, м/с.

 

Из уравнения (15.19) получим

D_б = √(4LV_б) / 3600π(1 - β)v_аг  = 0,0188√(LV_б / (1 - β)v_аг )     (15.20)

Зная объем и диаметр барабана, длину его определим из уравнения

L_б = 4V_б / πD²_б      (15.21)

Рекомендованные диаметры барабанов барабанных сушилок 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2200, 2400 и 2800 мм при максимальном отношении длины к диаметру 3,5…7,0.

V_б β = ((G₁ + G_z) / 2p_ср ) * t/60      (15.22)

где β – коэффициент заполнения барабана;  G₁ – производительность барабана по влажному материалу, кг/ч; G_z – производительность барабана по высушенному материалу, кг/ч; t – время пребывания материала в барабане, мин; p_ср – плотность материала, кг/м³.

 

Значение G₁  и G₂, а также W определяют, как и при расчетах сушильных аппаратов для сахара-песка [см. уравнения (15.3), (15.4) и (15.5)].

После преобразования уравнения (15.22) получим выражение для расчет времени сушки

t = 120 * ((βp_ср(w₁ - w₂)) / (A * [200 - (w₁ - w₂)])      (15.23)

Как видно из уравнения (15.23), продолжительность сушки материала при одних и тех же условиях зависит от коэффициента заполнения барабана материалом, его средней плотности, начального и конечного содержания влаги в материале.

Необходимая мощность (кВт) электродвигателя для привода барабана с учетом его КПД

 N = M_крω / 1000η_кр        (15.24)

где  M_кр – крутящий момент, Н·м; ω  – угловая скорость вращения барабана, рад/с; η_кр  – КПД привода (обычно )

 

Определение крутящего момента (Н·м) представляет большую сложность, поэтому в практических расчетах пользуются приближенной формулой

M_кр = L_бGgA + ((πD_б²)/ 4 ) * βpg(L₁x₁ + L₂x₂ + LA)      (15.25)

где  L_б – длина барабана,  м; G – масса 1 кг нагруженного барабана, кг; A – приведенный коэффициент трения, м; D_б – диаметр барабана, м;  β – коэффициент заполнения барабана материалом; p – плотность материала, кг/м³; L₁  и L₂ – длина основной и приемной насадок, м; x₁   и x₂  – расстояние от центра тяжести продукта, расположенного на насадке, до вертикальной оси барабана, м.

 

Приведенный коэффициент трения зависит от диаметра и массы нагруженного барабана и имеет следующие значения:

Dб	100	1200	1400	1600	1800	2000	2200
G	110	130	155	190	210	250	275
A	0,004	0,0042	0,0044	0,0045	0,0046	0,0048	0,009

 

Ориентировочно мощность (кВт), потребная для вращения барабана,

N = 0,0013D_б² * L_бσψn     (15.26)

где  σ – коэффициент мощности, зависящий от типа насадки и коэффициента заполнения барабана (табл. 15.5).

 

15.5. Значения коэффициентов заполнения мощности вращения барабана

Тип насадки	Коэффициент
	заполнения барабана	мощности
Лопастная	0,10 0,25	0,033 0,071
Распределительная	0,10 0,25	0,013 0,044