6. Обробка результатів вимірювань

1. Для кожного виконаного вимірювання при обох режимах сушіння розрахувати і занести в таблицю 4.1 плинні значення вологовмісту, %.

(4.5)

де: m_мі, m_мс – маси, відповідно, вологого матеріалу в даний момент часу і і повністю зневодненого матеріалу. Значення m_мс наведено на стенді. Чисельник виразу (4.5) являє собою масу води, що міститься в матеріалі в і-й момент часу.

Тканина, яка сушиться, натягнута на металевий каркас, тому при безпосередньому зважуванні визначається загальна маса зразка (тканина+каркас).

Оскільки маса каркасу незмінна тоді

(4.6)

де: m_3і – вимірюване плинне значення загальної маси зразка (тканина+каркас); а m_3С – вимірюване значення маси висушеного зразка (тканина+каркас).

2. Визначити загальну масу видаленої вологи Δm в процесах радіаційного і радіаційно-конвективного сушіння

(4.7)

де: m_3П, m_3С – відповідно початкові і кінцеві значення загальної маси зразків (тканина+каркас), значення m_3С наведено на стенді .

Для двох режимів сушіння величини Δm, m_3П можуть відрізнятися.

3. За показаннями цифрового вольтметра, користуючись тарировочною таблицею визначити і занести в таблицю 4.1 середню температуру матеріалу t_мі і температуру повітря на виході вентилятора у відповідні моменти часу t_пі.

4. За отриманими значеннями вологовмісту для відповідних моментів часу W_і(τ) побудувати криві сушіння для радіаційно-конвективного і радіаційного сушіння.

5. Побудувати термограми t_мі(τ) для процесів радіаційного і радіаційно-конвективного сушіння. Для радіаційно-конвективного сушіння також побудувати термограму t_пі(τ) для повітря на виході вентилятора.

6. При рівноважному вологовмісту (так званий повітряно-сухий матеріал при W_р≈10%) визначити по кривим сушіння тривалість радіаційного (τ_р) і радіаційно-конвективного (τ_р.к) сушіння. Тривалість сушіння визначається за точками перетину кривих W_р(τ) з прямою W_р(τ)=10%.

7. За кривими сушіння визначити прямолінійні ділянки, які відповідають сталій швидкості сушіння. Оцінити час початку τ΄_р, τ΄_рк і час закінчення τ˝_р, τ˝_рк, цього періоду сушіння.

8. За термограмою t_м(τ) радіаційно-конвективного сушіння визначити середню температуру матеріалу t_мс в процесі сушіння та середню температуру повітря, що обдуває зразок.

(4.8)

За термограмою сушіння значення t_мс можна визначити, як висоту прямокутника, який має ту саму площу, що й криволінійна трапеція, утворена наступними чотирма відрізками: криволінійним відрізком термограми (в межах від τ =0 до τ=τ_рк, двома відрізками вертикальних ліній τ =0 та τ=τ_рк та віссю абсцис в межах від τ =0 до τ=τ_рк. Аналогічно можна визначити за відповідною термограмою середню температуру повітря.

9. Аналогічно пункту 8 оцінити t_мр– середню температуру матеріалу при радіаційному сушінні.

10. Визначити сумарну потужність теплового потоку випромінювання двох ламп розжарювання Q_дж за формулою (4.1), де F_дж=7,5·10^-4 м² – ефективна поверхня вольфрамових ниток двох лами розжарювання, Т_дж= 2400 К – температура вольфрамової (нитки) cпиралі розжарювання, ε₁=0,3 – ступінь чорноти вольфраму при Т=2400 К, С_о=5,67 Вт/(м²·К⁴) – стала Стефана-Больцмана (коефіцієнт випромінювання абсолютно чорного тіла).

11. Визначити за формулою (4.3) потужність теплового потоку, переданого об’єкту сушіння шляхом випромінювання, Вт. Прийняти ε₂=0,70, φ=0,30 (визначено за геометричними розмірами ламп, сушильної шафи і касети з матеріалом). Прийняти Q_м≈0, оскільки, температури матеріалу і стінок сушильної камери близькі.

12. Для режиму радіаційно-конвективного сушіння оцінити величину відведеної від матеріалу (шляхом вимушеної конвекції) теплоти Q_к за формулою (4.4). Діаметр зразка матеріалу, що висушується, наведений на стенді, необхідно враховувати площу обох сторін матеріалу. Значення t_мc та температури повітря t_п визначено в п. 8. Прийняти α≈20 Вт/(м²·К).

Площа поверхні матеріалу, що висушується (двох сторін зразка) обчислюється з наведеного на стенді діаметру зразка d:

(4.9)

13. Розрахувати кількість підведеної від випромінювача теплоти, необхідної для видалення 1 кг вологи в процесі сушіння, кДж/кг

радіаційного (4.10)

радіаційно-конвективного (4.11)

де τ_р, τ_рк – відповідно тривалість радіаційного і радіаційно-конвективного сушіння, Δm – маса видаленої вологи (див.п.2).

14. Визначити термодинамічні ККД сушарки (в %):

для радіаційного сушіння (4.12)

для радіаційно-конвективного сушіння (4.13)

де r – питома теплота випаровування води при середній температурі матеріалу в процесі сушіння t_мc (визначеної в п.п.8, 9). Можна орієнтовно прийняти r=2250 кДж/кг.

15. Розрахувати кількість електроенергії, необхідної для видалення 1 кг вологи в процесі сушіння, кДж/кг.

Таблиця 4.2 Обробка результатів вимірювань

Найменування величини	Позна-чення	Розмір-ність	Формула	Радіацій-не сушіння	Радіаційно-конвектив-не сушіння
Маса видаленої вологи	Δm	г	(4.7)
Тривалість сушіння	τ	хв	Графік W(τ)
Середня температура матеріалу в процесі сушіння	tмс	оС	Графік W(τ), (4.8)
Середня температура повітря	tпc	оС	Графік W(τ), (4.8)
Потужність теплового потоку випромінювання	Qдж	Вт	(4.1)
Потужність переданого матеріалу потоку випромінювання	Qр	Вт	(4.3)
Кількість теплоти, відведеної конвекцією	Qк	Вт	(4.4)
Кількість теплоти, необхідної для видалення 1 кг вологи	q	кДж/кг	(4.10) (4.11)
Витрата електроенергії на 1 кг вологи	Е	кДж/кг	(4.14) (4.15)
Продуктивність установки за випареною вологою	М	кг/с	(4.18) (4.19)
Термодинамічний ККД установки	η	%	(4.12) (4.13)
Енергетичний ККД установки	ηe	%	(4.16) (4.17)

Радіаційного (4.14)

радіаційно-конвективного (4.15)

де N – виміряна електрична потужність ламп розжарювання, кВт; N_В – потужність вентилятора, кВт, вказана на стенді.

16. Визначити енергетичні ККД сушильної установки, %:

для радіаційного (4.16)

для радіаційно-конвективного сушіння (4.17)

17. Визначити продуктивність сушильної установки за випареною вологою, кг/с:

для радіаційного сушіння (4.18)

для радіаційно-конвективного сушіння (4.19)

де: Δm – маса випареної вологи, кг; τ – час сушіння, с.