Тема 9 План ( 4 часа ) Расчет конвективных сушилок с однократным использованием горячего воздуха Материальный и тепловой балансы сушки Расчет теоретической сушилки по i-d диаграмме Тепловой баланс теоретической сушилки Расчет действительной сушилки Построение процесса для действительной сушилки по i-d диаграмме Якуб Лидия Николаевна к.ф.-м.н.,доцент
15.02.2019 Процессы и аппараты. Тема 9: Расчет сушильных установок 2 Поскольку наибольшее распространение получили конвективные сушилки, мы рассмотрим в лекции расчет конвективных сушилок. Рассмотрим материальный баланс продукта, подвергающегося сушке. В сушильной технике установились два понятия влажности материала: влажность на общий вес, применяемая в тепловых расчетах процессов сжигания топлива влажность на абсолютно сухой вес, применяемая для исследования и контроля процессов сушки 1. Расчет конвективных сушилок с однократным использованием горячего воздуха
15.02.2019 Процессы и аппараты. Тема 9: Расчет сушильных установок 3 Количества испаренной из материала влаги и веса сухого и сырого продукта связаны уравнением баланса сушки. Введем следующие обозначения: G 1 — количество материала, поступающего в сушилку, кг/ч; G 2 — количество высушенного материала (после удаления части влаги, кг / ч); G сух — количество абсолютно сухого материала,, из которого удалена вся влага (свободная и связанная), кг/ч; w 1 0 и w 1 c — начальные влажности материала на общий и абсолютно сухой веса, %; w 2 0 и w 2 c — конечные влажности материала на общий и абсолютно сухой веса, %; W — количество испаренной влаги, кг/ч Расчет конвективных сушилок с однократным использованием горячего воздуха
15.02.2019 Процессы и аппараты. Тема 9: Расчет сушильных установок 4 Пользуясь этими обозначениями, можно написать уравнение материального баланса продукта, подвергшегося сушке: Количества влаги, поступающей в сушилку с сырым материалом и выходящей из сушилки с высушенным материалом, равны: 2. Материальный и тепловой балансы сушки
15.02.2019 Процессы и аппараты. Тема 9: Расчет сушильных установок 5 Количество влаги, испаренной в сушилке Рассчитаем расход воздуха и тепла для испарения 1 кг влаги Принимаем, что присосы и утечки воздуха в сушильной системе отсутствуют L=L 1 =L 2 =L= Const. Количество влаги определенно соотношением Материальный и тепловой балансы сушки
15.02.2019 Процессы и аппараты. Тема 9: Расчет сушильных установок 6 Подставим в уравнение (3) вместо L / W величину l, равную расходу воздуха в кг на 1 кг испаренной влаги, получим выражение для определения расхода сухого воздуха на 1 кг испаренной влаги: Определим расход тепла на 1 кг испаренной влаги. Каждый кг сухого воздуха нагревается от t 0 до t 1, энтальпия при этом увеличивается от I 0 до I 1, то расход тепла на нагревание будет равен: Материальный и тепловой балансы сушки
15.02.2019 Процессы и аппараты. Тема 9: Расчет сушильных установок 7 Теоретической сушилкой называют воображаемую сушилку с предварительным подогревом сушильного агента, в котором отсутствуют потери тепла в окружающую среду и в котором температура материала на выходе и на входе из сушильной камеры равны 0. Тепловой баланс теоретической сушилки: I 0 – энтальпия влажного воздуха, поступающего в подогреватель; I 1 - энтальпия влажного воздуха после подогревателя при входе в сушилку. I 2 - энтальпия влажного воздуха за сушилкой. 3. Расчет теоретической сушилки по I-d диаграмме
15.02.2019 Процессы и аппараты. Тема 9: Расчет сушильных установок 8 Принципиальная схема 1 - сушилка; и 3 – подогреватели; 4 - вентилятор.
15.02.2019 Процессы и аппараты. Тема 9: Расчет сушильных установок 9 Q к – количество тепла, сообщаемое воздуху в подогревателе. При это означает, что в теоретической сушилке процесс сушки идет при постоянной энтальпии влажного воздуха. Процесс в теоретической сушилке на i -d диаграмме показан на следующем слайде. Линия АВ соответствует подогреву воздуха в калорифере от t 0 до t 1. Расчет теоретической сушилки по I-d диаграмме
15.02.2019 Процессы и аппараты. Тема 9: Расчет сушильных установок 10 Процесс теоретической сушилки в i-d диаграмме
15.02.2019 Процессы и аппараты. Тема 9: Расчет сушильных установок 11 Процесс сушки - затрата тепла на испарение влаги и влагообмен между воздухом и высушиваемым материалом - идет по линии i = const и изображается отрезком ВС. Расход воздуха в теоретической сушилке согласно уравнению: где d 2 — d 0 соответствует отрезку DC, a Md — масштаб по оси влагосодержаний. Отрезок D С - выражен в миллиметрах. Расчет теоретической сушилки по i - d диаграмме
15.02.2019 Процессы и аппараты. Тема 9: Расчет сушильных установок 12 Согласно уравнению, расход тепла в калорифере на 1 кг испаренной влаги: Разность I 1 – I 0 на диаграмме выражается длиной отрезка АВ, умноженной на соответствующий масштаб энтальпии. Расчет теоретической сушилки по i - d диаграмме
15.02.2019 Процессы и аппараты. Тема 9: Расчет сушильных установок 13 Основным условием работы теоретической сушилки является равенство I 1 = I 2 = const. При этом расход тепла на подогрев воздуха Далее имеем: d 0 - влагосодержания сушильного агента (кг/кг) сухого воздуха; i 2 и i 0 —энтальпии водяных паров, содержащихся в воздухе 4. Тепловой баланс теоретической сушилки
15.02.2019 Процессы и аппараты. Тема 9: Расчет сушильных установок 14 Теплоемкость сухого воздуха считаем не зависящей от температуры, т. е. принимаем, что с 2 = с 0 = c в Подставив эти величины в уравнение ( 8 ), получим выражение для удельного расхода тепла, представляющее собой по существу уравнение теплового баланса сушилки: Тепловой баланс теоретической сушилки
15.02.2019 Процессы и аппараты. Тема 9: Расчет сушильных установок 15 Из полученного уравнения видно, что в теоретической сушилке имеются следующие расходы тепла: 1) q 1 = i 2 - расход тепла на испарение влаги из материала; 2) q 2 = lc B ( t 2 — t 0 ) - потери тепла с сушильным агентом, входящим в сушилку с температурой t 0 и выходящим из нее с температурой t 2 3) q 3 = l x о ( i 2 — i о ) - потери тепла вследствие увеличения энтальпии транзитной влаги, содержащейся в сушильном агенте при входе в сушилку. Тепловой баланс теоретической сушилки
15.02.2019 Процессы и аппараты. Тема 9: Расчет сушильных установок 16 В действительной сушилке могут иметь место дополнительные потери и подвод тепла, например: нагрев воздуха в калориферах, установленных в самой сушильной камере, тепловыделения при химических реакциях размораживание влаги, находящейся в материале в виде льда, нагрев сушильного агента в вентиляторе и др. 5. Расчет действительной сушилки
15.02.2019 Процессы и аппараты. Тема 9: Расчет сушильных установок 17 Уравнение теплового баланса для действительной сушилки непрерывного действия имеет вид: Расчет действительной сушилки
15.02.2019 Процессы и аппараты. Тема 9: Расчет сушильных установок 18 Отнеся расход тепла к 1 кг испаренной влаги, приняв c w =1; c ' M = с ” м =с 2 и считая L 0 = L= L, получим: Расчет действительной сушилки
15.02.2019 Процессы и аппараты. Тема 9: Расчет сушильных установок 19 где l (I 2 – I 0 ) - расход тепла для теоретической сушилки; q M - расход тепла на нагрев материала; q т р - расход тепла на прогрев транспортных приспособлений; Q 5 - потери тепла в окружающую среду; q доб - тепло, дополнительно сообщенное в самой сушилке; - физическое тепло влаги, вводимой с сушимым материалом. Расчет действительной сушилки
15.02.2019 Процессы и аппараты. Тема 9: Расчет сушильных установок 20 Уравнение теплового баланса для действительной сушилки с однократным использованием воздуха в соответствии с введенными обозначениями можно представить в следующем виде: Это уравнение представляет собой внутренний тепловой баланс сушилки без учета роли воздуха как теплоносителя. Расчет действительной сушилки
15.02.2019 Процессы и аппараты. Тема 9: Расчет сушильных установок 21 При работе действительной сушилки могут иметь место следующие три случая: а) D = 0; потери тепла компенсируются количеством дополнительно введенного тепла, т. е. процесс сушки идет при постоянной энтальпии сушильного агента, как и в теоретической сушилке; б) D = l(I 2 – I 1 ) <0; и следовательно I 1 >I 2 или I 2 = I 1 – D / l в) D > 0; I 1 < I 2 тогда I 2 = I 1 + D / l Расчет действительной сушилки
15.02.2019 Процессы и аппараты. Тема 9: Расчет сушильных установок 22 Таким образом, в случаях «б» и «в» энтальпия воздуха при выходе из сушилки больше или меньше его энтальпии при входе в нее в зависимости от знака величины D. Построение процесса для действительной сушилки на i-d – в диаграмме при наличии тепловых потерь D <0 начинается, с построения теоретического процесса. Затем на изоэнтальпе i = const теоретического процесса выбирается произвольная точка С 0 и вниз от нее откладывается отрезок C 0 E 0 M l = D / l 6. Построение процесса для действительной сушилки на i-d диаграмме
15.02.2019 Процессы и аппараты. Тема 9: Расчет сушильных установок 23 Построение процесса для действительной сушилки на i-d диаграмме
15.02.2019 Процессы и аппараты. Тема 9: Расчет сушильных установок 24 После замены / его значением для условий данной точки С 0 получаем: Построение процесса для действительной сушилки на i-d диаграмме Далее из точки В проводится политропа BE 0 действительного процесса. На линии ВЕ 0 находится конечная точка действительного процесса С, определяемая пересечением этой линии с заданной в расчете линией постоянной влажности или линией температуры t 2, соответствующими состоянию уходящего из сушилки воздуха.
15.02.2019 Процессы и аппараты. Тема 9: Расчет сушильных установок 25 i-d диаграмма
15.02.2019 Процессы и аппараты. Тема 9: Расчет сушильных установок 26 i-x диаграмма
15.02.2019 Процессы и аппараты. Тема 9: Расчет сушильных установок 27 Благодарю за внимание
