4. Сушка

Сушка – процесс термического обезвоживания материалов, при котором часть содержащейся в исходном влажном материале влаги испаряется, а образующиеся пары отводятся из зоны сушки.

1. Материальный баланс конвективной сушилки непрерывного действия состоит в равенстве массы поступающего ма­териала G_H сумме масс высушенного материала G_K и удаляемой из материала (из аппарата) влаги W:

G_H = G _K + W. (4.1)

Еще одно балансовое соотношение соответствует равенству мас­сы абсолютно сухого материала G_СУХ на входе и на выходе из сушиль­ного аппарата:

G_Н(l - и_Н) = G_K(l - u_K) = G_CУХ. (4.2)

где и_Н и u_K – влажность материала начальная и конечная.

Влажность материала может быть выражена либо в про­центах от общей массы и, либо в процентах от массы сухого ве­щества и'. Величины эти связаны соотношениями:

и

2. Количество удаляемой из материала влаги W, кг/с, может быть определено по различным соотношениям, следующим из балансовых равенств (4.1), (4.2):

(4.3)

Если значения и и и' выражены не в долях от единицы, а в процентах, то в формулах (4.2) и (4.3) вместо единицы следует использовать 100, а в пересчетных соотношениях для влагосодержаний и влажностей - добавлять множитель 100.

3. Паросодержание паро - газовой смеси:

кг пара/кг сухого газа (4.4)

где М_П и М_Г – молекулярные массы пара и газа;

П – общее давление паро-газовой смеси, мм рт. ст. или Па·с;

p_П – парциальное давление пара.

Влагосодержание паро - воздушной смеси:

кг водяного пара/кг сухого газа

где 0,622 – отношение молекулярных масс водяного пара и воздуха.

φ – относительная влажность воздуха:

;

где p_П – парциальное давление водяного пара в воздухе (при температуре термометра);

P_НАС – давление насыщенного водяного пара при той же тем­пературе (размерность такая же, как и для П, прил. 9 и 10).

4. В большинстве технологических процессов термического обезвоживания материалов (тепловой сушки) в качестве сушильного агента используют воздух или смесь воздуха с продуктами сгорания топлива. Для определения параметров влажного воздуха, изменяющихся в процессе сушки, может быть использована диаграмма Л. К. Рамзина (рис. 4.1), на которой в координатах энтальпия (Н) - влагосодержание (х) нанесены линии постоянной относительной влажности (φ = const), изотермы (t = const) и линия зависимости парциального давления водяного пара от влагосодержания воздуха. Диаграмма построена для среднегодового давления центральных районов России (р = 100 кПа). Чтобы обеспечить корректное выполнение линий φ = const (не допустить их слияния), угол между осями координат составляет 135°, т.е. линии постоянной энтальпии наклонены под таким углом к оси влагосодержаний.

Кроме того, на диаграмме имеются пунктирные линии, которые соответствуют постоянной температуре мокрого термометра. Чтобы определить температуры мокрого термометра, необходимо рассмотреть изобарно-адиабатическое испарение при контакте воздуха с поверхностью жидкости.

Эту температуру в изобарно-адиабатическом процессе называют температурой адиабатического насыщения газа. Процесс адиабатического увлажнения воздуха идентичен с про­цессом, происходящим в сушилке без потерь (уравнение 4.10б). После достижения равновесия при адиабатическом испарении воды температура ее остается постоянной в течение всего про­цесса испарения; при φ = 100% температура воздуха становится равной температуре воды . На диаграмме I– х (рис. 4.1) линии — линии адиабатического насыщения воз­духа, или постоянной температуры мокрого термометра.

5. Энтальпия воздуха:

, Дж/кг сухого воздуха (4.5)

где с_В = 1,01 кДж/(кг·К) – средняя удельная теплоёмкость сухого воздуха (при постоянном давлении);

с_В = 1,97 кДж/(кг·К) – средняя удельная теплоёмкость водяного пара;

х – влагосодержание воздуха, кг/кг сухого воздуха;

t – температура воздуха, °С;

6. Влагосодержание смеси, составленной из наружного воздуха с влагосодержанием х₀ и отработанного воздуха (вышедшего из сушилки) с влагосодержанием х₂, рассчитывается по уравнению:

х_СМ = тх₀ + (1 — т) х₂ кг/кг сухого воздуха (4.6)

где т – массовая доля сухой части наружного воздуха;

(1 - т) – массовая доля сухой части отработанного воздуха.

7. Аналогичным образом определяется энтальпия смеси:

I_см = mI₀ + (1 — т)I₂ Дж/кг (или ккал/кг) сухого воздуха (4.7)

где I₀ и I₂ – энтальпии наружного и отработанного воздуха.

8. Удельный расход сухого воздуха в сушилке определяется уравнением:

кг/кг испаряемой влаги (4.8)

где х₀ и х₂ – соответственно начальное и конечное влагосодержания воздуха.

Расход сухого воздуха:

L = W·l кг/с,

где W – производительность сушилки по испаряемой влаге, кг/с.

9. Удельный расход тепла в сушилке определяется из уравнения:

, Дж/кг испаряемой влаги (4.9)

где I₀ – энтальпия воздуха до калорифера;

I ₁ – энтальпия воздуха при входе в сушилки.

10. Расход тепла:

Q = L (I₁ – I₀), Вт (4.10)

а) Для действительной сушилки:

Q = L(I₂ - I₀) + G_Kc_K ( ₂ - ₁) + G_ТРc_ТР ( ₂ - ₁) + Q_ПОТ - Q_ДОП - W·с_{В 1} (4.10а)

где I₂ и I₀ – энтальпии выходящего из сушилки и атмо­сферного воздуха, Дж/кг сухого воздуха;

G_K и G_TР – количество высушенного материала и масса транспортных устройств, кг/с;

с_В, с_К и с_ТР – теплоемкость воды, высушенного материала и транспортных устройств, Дж/(кг· град);

Q_ПОТ и Q_ДОП – потери тепла в окружающую среду и коли­чество тепла, дополнительно введенное в су­шилку, Вт;

₁ и ₂ – начальная и конечная температура материала, °С

б) Для сушилки без потерь, в которой Q_П0T = 0, Q_ДОП = 0,

Q=L (I₂ - I₀) - Wc_{В 1} (4.10б)

в) Для теоретической сушилки, в которой Q_П0T = 0, Q_ДОП = 0, .

Q = L(I₁ - I₀) = L (I₂ - I₀) (4.10в)

Следовательно, I₁ = I₂ и удельный расход тепла:

, Дж/кг испаряемой влаги (4.10г)

Потери тепла в сушилке, отнесенные к 1 кг испаренной влаги, можно определить из выражения, полученного на основании уравнений (4.10) и (4.10а):

, (4.10д)

где ; ;

11. Относительная влажность воздуха определяется по уравнению:

где р_П – парциальное давление водяного пара в воздухе при температуре сухого термометра;

Р_НАС – давление насыщенного пара при температуре сухого термометра (прил. 9 и 10).

12. Продолжительность сушки при постоянных условиях (по воздуху) может быть определена по приближенным уравнениям:

а) для периода постоянной скорости

; (4.11)

б) для периода падающей скорости

, (4.12)

где К – коэффициент сушки, выражаемый числом килограммов испаренной в 1 секунду влаги, приходящимся на 1 кг сухого вещества;

и'_Н, и'_КР, и'_К, и'_Р – начальное, критическое, конечное и рав­новесное влагосодержание материала (на сухое вещество).

Общая продолжительность сушки:

τ = τ ₁ + τ ₂

Вследствие неравномерного омывания материала воздухом, наличия «мертвых» зон и других причин в формулы (4.11) и (4.12) для теоретического времени сушки приходится вводить поправоч­ный коэффициент, равный 1,5—2.

Приближенное уравнение для определения продолжитель­ности сушки (без учета равновесного влагосодержания) имеет вид:

(4.13)

13. Движущая сила процесса сушки (в первом периоде) может быть выражена разностью температур воздуха и поверхности влажного материала. Температура материала принимается равной темпе­ратуре мокрого термометра (κ = t - t_М). Величину κ также называют потенциалом сушки. Движущую силу можно выразить разностью влагосодержаний насыщенного (в поверхностном слое) и ненасыщенного воздуха (в ядре воздушного потока): ∆х = х_НАС - х.

Средняя движущая сила определяется из выражений:

(4.14)

(4.15)

где κ₁ = t₁ - t_М ; κ₂ = t₂ - t_М; ∆х₁ = х_НАС – х₁; ∆х₂ = х_НАС - х₂

Примеры

1. Определить количество влаги, подлежащей удале­нию при сушке 1 т влажного материала в час от и_Н = 40% до и_К = 2%. Влажность дана в про­центах от общей массы.

Решение. Эта задача ре­шается при помощи уравнения (4.3) материального баланса.

Подставляя в уравнение (4.3) соответствующие числовые зна­чения, получим:

кг/ч.

2. Найти энтальпию и влагосодержание влажного воздуха при 60 °С и φ = 0,3.

Р ешение. По диаграмме I—х для влажного воздуха (рис. 4.1) отыскиваем точку пересечения изотермы 60 °С с линией φ = 0,3. Этой точке соответствуют: энтальпия I ≈ 163 кДж/кг сухого воздуха, влагосодержание х = 0,04 кг/кг сухого воздуха (схема решения показана на рис. 4.2).

3. Найти относительную влажность воздуха при 90 °С и влагосодержании 0,047 кг/кг сухого воздуха.

Решение. По диаграмме I—х (рис. 4.1) находим точку пересечения изотермы 90 °С с линией постоянного влагосодержания х = 0,047 кг/кг сухого воздуха;

этой точке соответствует отно­сительная влажность воздуха φ = 0,1.

4. Определить парциальное давление водяного пара в паро-воздушной смеси при 80 °С и энтальпии I = 250 кДж/кг сухого воздуха.

Решение. По диаграмме I—х (рис. 4.1) находим точку пересечения изотермы 80 °С с линией I = 250 кДж/кг сухого воз­духа и эту точку проектируем на линию парциального давления водяного пара, которая находится внизу диаграммы; полученную точку проектируем слева направо на ось ординат, на которой на­несены парциальные давления водяного пара (в мм рт. ст.).

При t = 80 °С и I = 250 кДж/кг сухого воздуха р_П = 69 мм рт. ст.

5. Определить расход воздуха и тепла в теоретической сушилке для удаления из влажного материала 100 кг/ч влаги, если начальное состояние воздуха (до калорифера) следующее: t_o= 15 °С, φ_о=0,8, а на выходе из сушилки: t₂=44 °С, φ₂ = 0,5.

Решение. По диаграмме I—х находим: х₀ = 0,009 кг/кг и х₂ = 0,03 кг/кг, а затем из уравнения (4.8) получаем удельный расход сухого воздуха:

кг/кг испаряемой влаги.

Удельный расход тепла находим из уравнения (4.10г), предварительно сняв значения энтальпий по диаграмме I—х (рис. 4.1).

В условиях данного примера I₂ = 121,5 кДж/кг; I₀ = 40 кДж/кг.

, Дж/кг испаряемой влаги.

Соответственно, часовой расход воздуха составляет:

L = W·l = 100·47,6 = 4760 кг/ч

Количество тепла:

Вт

6. В сушилку вводится смесь из свежего воздуха при t₀=25 °С и φ₀=0,5 и отработанного воздуха при t₂=50 °С и φ₀=0,8 в массовых отношениях 1:3 (считая на сухой воздух). Найти состояние смеси перед калорифером и после подогрева её в калорифере до 80 °С.

Решение: По диаграмме I – х определяем влагосодержание и энтальпию свежего и отработанного воздуха при заданных t и φ.

При t₀=25 °С и φ₀=0,5 → х₀ = 0,01 и I₀ = 50 кДж/кг,

а при t₂=50 °С и φ₀=0,8 → х₂= 0,069 и I₂ = 228 кДж/кг,

Следовательно, влагосодержание смеси, согласно (4.6), составляет:

х _СМ = 0,25·0,01 + 0,75·0,069 = 0,0542 кг/кг,

а энтальпия по уравнению (4.7):

I_СМ = 0,25·50,0·10³ + 0,75·228·10³ = 183,5·10³ Дж/кг = 183,5 кДж/кг

Далее находим на диаграмме точку пересечения линий:

х_СМ= 0,0542 и I_СМ = 183,5 кДж/кг

Этой точке соответствуют:

t_СМ=45 °С и φ_СМ = 0,85

Нагревание смеси в калорифере не сопровождается изменением влагосодержания, т. е. х_СМ= const.

Следовательно, точка пересечения х_СМ = 0,0542 кг/кг с изотер­мой 80 °С даст нам состояние смеси после калорифера. Этой точке соответствуют: I_СМ = 147 кДж/кг и φ_СМ = 0,018.

7. Найти точку росы для влажного воздуха при t = 40 °С и φ = 0,8.

Решение. Как известно, точка росы соответствует той температуре, при которой паро-воздушная смесь с данным влагосодержанием оказывается насыщенной водяным паром. При охлаждении влажного воздуха ниже этой температуры проис­ходит конденсация водяного пара. Следовательно, для определе­ния точки росы необходимо па диаграмме I - х найти точку, соответствующую заданному состоянию воздуха, затем передвинуться по линии х = const до пересечения с кривой φ = 1, т. е. до ли­нии полного насыщения. В нашем случае х = 0,039 кг/кг и точка росы соответствует температуре t = 36 °С.

8 . Найти температуру материала, выходящего из сушилки, если его влажность выше критической и воздух на выходе из сушилки имеет t₂ = 100 °С и х₂ = 0,0135 кг/кг.

Решение. В данном случае температура влажного ма­териала приблизительно равна температуре насыщенной пленки воздуха. Найдя на диаграмме I—х (рис. 4.1б) точку, соответ­ствующую заданному состоянию воздуха, идем вниз по линии до пересечения с линией полного насыщения, т. е. φ = 1 (рис. 4.3). Точке пересечения этих линий соответствует температура .

Ввиду того что значения х_НАС, а также при температуре воздуха ниже 140 °С, мало отличаются от соответствующих ве­личин, определяемых не по линии , а по линии I = const, можно находить значения t_M = θ также по линии I =const. Поэтому на диаграмме 4.1а линии не проведены.

9. Найти дви­жущую силу сушильного процесса ∆х_СР и κ_СР для тео­ретической сушилки при сле­дующих условиях: t₀ = 22 °С, t₂ = 50 °С, φ₀=0,75, φ₂ = 0,45

Решение. По диаграм­ме I—х (рис. 4.4) находим: х₁ = 0,0125 кг/кг, х₂ = =0,037 кг/кг; х_НАС=0,043 кг/кг; .

кг/кг,

°С.

Контрольные задачи

1. Во сколько раз больше придется удалить влаги из 1 кг влаж­ного материала при высушивании его от 50 до 25%, чем от 2 до 1 % влажности (считая на общую массу). В обоих случаях поступает на сушку 1 кг влажного материала.

Ответ: в 33 раза.

2. Температура воздуха по сухому термометру 50 °С, по мокрому 30 °С. Найти все характеристики воздуха.

Ответ: х = 0,02 кг/кг; I = 105 кДж/кг; t_Р = 24 °С; φ = 0,25; р_П = 23 мм рт.ст.

3. Найти влагосодержание и энтальпию воздуха, покидающего сушилку при t = 50 °С и φ = 0,7.

Ответ: х = 0,06 кг/кг; I = 209 кДж/кг.

3. Найти влагосодержание и относительную влажность паровоздушной смеси при 50 °С, если известно, что парциальное давление водяного пара в смеси 0,1 aт или 73,5 мм рт. ст.

Ответ: х = 0,069 кг/кг; φ = 0,8.

3. Какое количество влаги уносит с собой воздух, поступающий в сушилку в количестве 200 кг/ч (считая на абсолютно сухой воздух) с температурой t₁ = 95 °С (П = 745 мм рт. ст.) и φ₁ = 5 % и уходящий из сушилки с t₂ = 50 °С и φ₂ == 60 %? Определить также удельный расход воздуха.

Ответ: 4,6 кг/ч; 43,5 кг/кг.

3. Найти содержание водяного пара в смеси а) с воздухом, б) с водородом, в) с этаном (считая на 1 кг сухого газа) при t = 35 °С и φ = 0,45. Общее давление П_АБС = 1,033 ат.

Ответ: а) 0,0159 кг/кг; б) 0,231 кг/кг; в) 0,0154 кг/кг.

7. Общее давление (абсолютное) паро-воздушной смеси при 150 °С и относительной влажности φ = 0,5 составляет 745 мм рт. ст. Найти парциальное давление водяного пара и воздуха и влагосодержание воздуха.

Ответ: р = 372,5 мм рт.ст.; р_ВОЗД = 372,5 мм рт.ст.; х = 0,622 кг/кг.

8. Влажный воздух с температурой 130 °С и φ = 0,3 находится под давлением Р_АБС = 0,7 МПа. Определить парциальное давление воздуха, плотность и влагосодержание.

Ответ: х = 0,083 кг/кг; р_В = 6,06·10⁵ Па; ρ = 5,68 кг/м³.

9. Влажный воздух с температурой 130 °С и φ = 1 находится под абсолютным давлением П = 0,7 МПа. Найти парциальное давление водяных паров, плотность влажного воздуха и влагосодержание.

Ответ: х = 0,404 кг/кг; р_П = 270,3 к Па; ρ = 5,05 кг/м³.

10. Определить производительность вытяжного вентилятора для сушилки, в которой из высушиваемого материала удаляется 100 кг/ч влаги при следующих условиях t = 15 °С, φ₀ = 0,8, t₂ = 45 °С, φ₂ = 0,6, П = 750 мм рт. ст.

Ответ: 3230 м³ влажного воздуха/ч.

10. Воздух перед поступлением в сушилку подогревается в калорифере до 113 °С. При выходе из сушилки температура воздуха 60 °С и φ₂ = 0,3. Определить точку росы наружного воздуха. Процесс сушки идет по линии I = const.

Ответ: 25 °С.

10. Определить часовой расход атмосферного воздуха и тепла в сушилке с рециркуляцией части отработанного воздуха при следующих условиях:

Характеристика воздуха (считая на су­хой воздух)

атмосферного I₀ = 50 кДж/кг; φ₀ = 0,7

отработанного I₂ = 260 кДж/кг; φ₂ = 0,8

Количество возвращаемого воздуха 80 % (от выходящего из сушилки)

Влажность материала (считая на общую массу)

начальная и_Н= 47 %

конечная и_К = 5 %

Производительность сушилки (по влажному материалу) G_H= 1,5 т/ч

Ответ: 9700 кг/ч; 566 кВт.

13. Найти необходимое для ведения процесса сушки количество воздуха и расход тепла на калорифер при следующих условиях:

Характеристика воздуха

атмосферного х₀ =0,01 t₀ =20 °С

отработанного х₂ = 0,028 t₂ =34 °C

Влажность продукта (считая на общую массу)

начальная и_Н =50 %

конечная и_К =13 %

Производительность сушилки

(по абсолютно сухому материалу) G_С = 1т/ч

Потери тепла с материалом, транспортными средствами и в окружающую среду (за вычетом теплоты, вносимой влагой) ∑Q_С = l5 % от общего количества тепла.

Ответ: 47200 кг/ч; 910 кВт.

14. Определить к. п. д. теоретической сушилки, если состояние воздуха меняется от φ₀ = 0,7 и t₀ = 20 °С до φ₂ = 0,6 и t₂ = 50 °С Влага испаряется при температуре мокрого термометра.

Ответ: 71,3 %.

14. Найти средний потенциал сушки в теоретической сушилке при t₀ = 20 °С, φ₀ = 0,7 и t₂ = 50 °С, φ₂ = 0,4. Испарение идёт при температуре мокрого термометра.

Ответ: 35,8 °С.

14. В теоретическую сушилку поступает воздух с температурой 85 °С; при этом потенциал сушки составляет 43 °С. Потенциал сушки воздуха, покидающего сушилку, 8 °С. Найти парциальное давление водяного пара в воздухе, уходящем из сушилки, и объемный процент водяного пара в нем, если П = 750 мм рт. ст.

Ответ: 7,4 кПа; 7,4 %.

14. Влажный материал с начальной влажностью 33 %, критической 17 % и равновесной 2 % высушивается при постоянных условиях сушки до 9 % влажности в течение 8 ч. Определить продолжительность сушки до 3 % влажности в тех же условиях. Влажность дана в процентах от массы абсолютно сухого вещества.

Ответ: 16,5 ч.

14. Определить поверхность нагрева вальцовой вакуум-сушилки производительностью 200 кг/ч (по высушенному материалу). Начальная влажность 50 %, конечная 5 % (считая на общую массу). Коэффициент теплопередачи 350 Вт/(м²·град); температура сушки 60 °С; теплоёмкость сухого материала 1,26· 10³ Дж/(кг·град); начальная температура материала 20 °С; давление греющего пара Р_АБС = 0,15 МПа. Потери тепла составляют 10% от общего количества тепла, отдаваемого греющим паром.

Ответ: 5,81 м².

19. Найти точку росы и относительную влажность воздуха, выходящего из сушилки, по показаниям психрометра: t_С = 50 °С, t_М= 35 °С.

Ответ: 33 °С; 0,39.

20. Найти температуру влажного материала в теоретической сушилке (в первом периоде сушки), если атмосферный воздух поступает в калорифер при t₀ = 15 °С и φ₀ = 0,8 и нагревается до t₁ = 123 °С.

Ответ: 38 °С.

21. В сушилке производительностью 1 т/ч (по влажному материалу) высушивается материал от 55 до 8 % влажности (на общую массу). Атмосферный воздух имеет параметры t₀ = 20 °С, φ₀ = 0,75 и нагревается в калорифере до t₁ = 110 °С. Потенциал сушки на выходе из сушилки χ₂ = 10 °С. Определить расход воздуха и греющего пара, если давление пара Р_АБС = 2,5 aт, а степень сухости его 95 %.

Ответ: L = 20800 кг/ч; G_Г.П. = 950 кг/ч.

21. В сушилке производительностью 500 кг/ч (по абсолютно сухому продукту) высушивается материал от 42 до 9 % влажности (на абсолютно сухое вещество). Температура воздуха, поступающего в калорифер, t₀ = 20 °С, а его точка росы t_p = 8 °С. Процесс сушки идет при I = 125 кДж/кг. Температура воздуха на выходе из сушилки t₂ = 45 °С. Нормальный сушильный вариант. Определить расход греющего пара и поверхность нагрева калорифера, если давление греющего пара 0,2 МПа и влажность 5 %, а коэффициент теплопередачи К = 31,5 Вт/(м²·град). Потери тепла составляют 15 % от расхода теплоты в теоретической сушилке.

Ответ: 320 кг/ч; 132 м².

21. Воздух с t = 60 °С и φ = 0,2 охлаждается холодной водой в трубчатом противоточном теплообменнике до точки росы. Охлаждающая вода нагревается от 15 до 25 °С. Определить количество охлаждаемого воздуха, парциальное давление водяного пара и его объемный процент в воздухе, а также количество охлаждающей воды, если поверхность теплообменника 15 м², а коэффициент теплопередачи К = 46,4 Вт/(м²·град).

Ответ: L = 1710 кг/ч; G_В = 950 кг/ч; р_П = 30 мм рт.ст.; 3,95 %.

21. Найти температуру и влагосодержание воздуха, уходящего из теоретической сушилки, если средний потенциал сушки χ_СР = 41 °С. Воздух поступает в калорифер при t₀ = 15 °С, φ₀ = 70 %. Энтальпия воздуха, поступающего из калорифера в сушилку, I = 144,2 кДж/кг. Определить также температуру влажного материала (в первом периоде сушки).

Ответ: ; t₂ = 53 °С; х₂ = 0,035 кг/кг.

25. Определить температуру поступающего в теоретическую сушилку воздуха, если средняя движущая сила сушильного процесса ∆χ_СР = 0,0192 кг/кг, температура уходящего из сушилки воздуха t₂ = 45 °С, а его относительная влажность φ₂ = 60 %.

Ответ: 127 °С.

26. Определить расход воздуха, расход греющего пара и требуемое его давление для противоточной воздушной сушилки, работающей по нормальному сушильному варианту. Производительность сушилки 600 кг/ч влажного материала, начальная влажность которого 50 % (считая на общую массу), а конечная 9 %. Воздух, поступающий в калорифер, имеет t₀ = 10 °С, φ₀ = 80 %; воздух, выходящий из сушилки, имеет t₂ = 50 °С, φ₂ = 50 %. Температуру греющего пара выбрать. Влажность греющего пара 6 %.

Расчет произвести: а) для теоретической сушилки, б) для действительной сушилки, принимая в ней температуру материала на входе 16 °С, на выходе 55 °С. Теплоемкость высушенного материала 1,68 кДж/(кг·град). Масса транспортного устройства (сталь­ной транспортер), несущего часовую загрузку сырого материала, 450 кг. Потери тепла в окружающую среду 10 % от количества тепла, передаваемого воздуху в калорифере.

Ответ: L = 7400 кг/ч; G_Г.П.= 590 кг/ч; Р_АБС =8 кгс/см².

27. В теоретическую сушилку, работающую с промежуточным (ступенчатым) подогревом воздуха, поступает 1800 кг/ч влажного материала с и_Н = 39 % и и_К = 8 % (считая на общую массу). Воздух на выходе из сушилки имеет температуру 45 °С. Температура атмосферного воздуха 20 °С. Всего в сушильной установке три калорифера, в каждом воздух нагревается до 70 °С. После, каждого калорифера воздух в сушилке насыщается водяным паром до φ = 0,7. Определить расход сухого воздуха и греющего пара. Давление греющего пара Р_АБС = 0,3 МПа, влажность его 5 %. Дать схему процесса на диаграмме I—х.

Ответ: L = 16200 кг/ч; G_Г.П.= 960 кг/ч

27. Расход пара в калорифере сушилки при давлении Р_ИЗБ = 0,2 МПа и влажности 10 % составляет 200 кг/ч. Потери тепла калорифером равны 10 % от расхода тепла в теоретической сушилке, поверхность нагрева калорифера 41 м². Атмосферный воздух имеет t₀ = 25 °С и точку росы t_P = 10 °С,. Процесс сушки идет при I₂ = 100 кДж/кг. Парциальное давление водяного пара в воздухе, покидающем сушилку, 25 мм рт. ст.

Определить коэффициент теплопередачи калорифера и произ­водительность сушилки по влажному материалу, если поступаю­щий в сушилку материал имеет влажность 60 %, а выходящий из сушилки 10 % (считая на общую массу).

Ответ: 34 Вт/(м²·К); 156 кг/ч.

29. В сушилке производительностью 500 кг/ч (по высушенному материалу) высушивается материал от 70 до 10 % (считая на общую массу). Показания психрометра атмосферного воздуха 15 и 20 °С. Из сушилки воздух выходит с температурой 45 °С и относительной влажностью 50 %. Потери тепла составляют 8 % от расхода тепла теоретической сушилке.

Определить поверхность нагрева калорифера, если греющий пар имеет давление Р_АБС = 0,2 МПа и влажность 5 %. Коэффициент теплопередачи калорифера 34,8 Вт/(м²·град).

30. 1000 кг/ч влажного материала с начальной влажностью 50 % высушивается до конечной влажности 8 % (считая на общую массу). Высушивание производится: а) в вакуум-сушилке при температуре материала во время сушки 40 °С; б) в атмосферной воздушной сушилке при той же температуре материала (в первом периоде). Атмосферный воздух имеет t₀ = 20 °С, φ₀ = 0,7; уходящий из сушилки воздух имеет t₂ = 55 °С. В обоих случаях влажный материал поступает в сушилку при 15, а выходит при 40 °С. Теплоемкость сухого вещества в высушиваемом материале 1,26·10³ Дж/(кг·град). Пренебрегая потерями тепла в окружающую среду и на нагрев транспортных средств, определить удельные расходы тепла в обеих сушилках.

Ответ: а) 2545 кДж/кг; б) 3685 кДж/кг.

31. В теоретической сушилке производительностью 600 кг/ч абсолютно сухого материала высушивается материал от влажности 35 до 8 % (считая на общую массу). Показания психрометра, установленного в помещении, из которого поступает воздух в калорифер, следующие: t₀ = 18 °С, t_М = 15 °С. Выходящий из сушилки воздух имеет t₂ = 40 °С и φ₂ = 0,65.

Определить расход греющего пара на калорифер и его по­верхность нагрева, если давление пара Р_АБС = 0,2 МПа и К = 32,5 Вт/(м²·град). Потери тепла калорифером составляют 15 % от тепла, расходуемого в сушилке.

Ответ: 150 м²; 401 кг/ч.

32. Определить расход воздуха, расход греющего пара, требуемое его давление и поверхность калорифера для сушилки (К = 34,8 Вт/(м²·град)), производительность которой равна 600 кг/ч влажного материала с начальной влажностью 50 % и конечной 9 % (считая на общую массу). Показания психрометра для воздуха, поступающего в калорифер, 10 и 5 °С. Воздух на выходе из сушилки имеет t₂ = 50 °С, φ₂ = 50 %. Температуру греющего пара принять на 15 °С выше температуры воздуха на выходе из калорифера. Влажность греющего пара 6 %. Расход теплоты на 10 % больше расхода теплоты в теоретической сушилке.

Ответ: L = 6840 кг/ч; G_Г.П.= 565 кг/ч; Р_АБС = 10 кгс/см²; F = 135 м².