Тепловой баланс установки

Так как теплообмен в сублиматоре определяется довольно сложными процессами массообмена, целесообразно расчёт вести по количеству подводимой в сублиматор теплоты.

Примем, что поверхность нагревательных элементов равна поверхности загрузки сублиматора.

Таким образом, обеспечивается равномерное распределение теплоты над высушиваемым материалом.

Таким образом, тепловой расчёт сублиматора сводится к нахождению тепловых потоков, которые должны создаваться нагревательными элементами для поддержания заданных температур и режимов сублимации.

В сушильную камеру поступает теплота, кДж, от нагревателей и из окружающей среды за счёт теплопритока через стенки камеры

где – теплота, выделяемая нагревателями, – теплоприток через стенки камеры.

При электрическом подогреве

= 0,24 , кДж

где τ – продолжительность работы нагревателя.

При циркуляции горячего теплоносителя через полые плиты количество теплоты, выделяемой в камеру, равно

где – вес циркулирующего теплоносителя; – теплоёмкость теплоносителя; – температура теплоносителя на входе в сублиматор; – температура теплоносителя на выходе из сублиматора.

Тогда вся теплота, вводимая в сушильную камеру в единицу времени

или

где K – коэффициент теплопередачи через стенку камеры; – наружная поверхность камеры; t – разность температуры помещения и камеры.

Эта теплота расходуется на испарение влаги и на нагревание высушиваемого материала, а также на прогрев всей массы камеры. В период сублимация удельный расход теплоты на удаление 1 кг влаги различен для процессов сублимации (на начальной стадии сушки) и испарения (в конце сушки).

Рассчитаем количество сырья, загружаемого в один сублиматор, кг,

Определяют количество влаги, кг, удаляемой при сублимации

На этом участке температура меняется от начальной до = 0 °С, соответственно меняются и значения р – теплоты сублимации, значение теплоты сублимации определяется по средней температуре продукта.

Таблица 5.2

Значения теплоты сублимации от температуры продукта

-30	2903,4	-18	2876,3
-28	2898,3	-16	2871,7
-26	2892,3	-14	2866,7
-24	2888,9	-12	2862,1
-22	2884,3	-10	2857,5
-20	2880, 19	0	2834,1

Тогда количество теплоты, кДж, затраченное на процесс сублимации, определяется:

Количество влаги, кг, удалённое путём испарения:

На этом участке температура меняется от начальной до = 20 °С.

В период досушивания на испарения влаги и нагрев материала расходуется

,

где R – среднее значение теплота испарения воды; r – среднее значение теплота плавления льда в продукте.

Полный расход теплоты в одном испарителе:

Максимальное количество теплоты, необходимой для подвода к продукту в начальный период сублимации льда с поверхности

,

где ρ_max – максимальное значение теплоты сублимации, определяется по начальной температуре продукта; – время сублимации; – количество влаги, удаляемой при сублимации.

Выбор вакуумного насоса. Объем, подлежащий вакуумированию [5]:

(569)

где V_c – объем сублиматора, м³; V_к – объем конденсатора, м³; V₁ – объем, занимаемый теплоподводящими элементами и продуктом, м³; V₂ – объем охлаждающих поверхностей, м³; V₄ – объем воздуха, содержащегося в продукте, V₄ = 0,63 м³; V₅ – объем азота, м³.

(5.70)

Требуемая производительность вакуумного насоса

, (4.71)

где τ – длительность откачки, ч, p – барометрическое давление, Па; p₀ – предельное давление, обеспечиваемое вакуум-насосом, Па; p₁ – необходимое давление в вакуумированном объеме, Па.

.

Выбираем вакуумный насос ВН – 75 – 1.