7. Графік розрахунку процесів сушіння в і – d діаграмі.

Розраховуємо початкові параметри теплоносія.

Температура газів при вході в барабан t_н^газ=500⁰С.

Для одержання такої температури, топкові димові гази розбавляємо атмосферним повітрям. Прийнявши к.к.д. топки η=0,9 визначаємо кількість повітря х, необхідного для змішування з димовими газами. Для цього складаємо рівняння теплового балансу топки і камери змішування на 1 кг. палива, що спалюється:

де І_ВОЗ – ентальпія повітря, що надходять для змішування, при температурі 20⁰С;

І_ДИМ. – ентальпії димових газів при t_н^газ=500⁰С дорівнює 714 (див дод. 3)

І_ПОВ. – ентальпія повітря при температурі 500⁰С дорівнює 670 (див. дод.3)

Тоді.

Загальна кількість повітря, необхідна для горіння 1 кг. палива і розведення димових газів до заданої температури складе:

Загальний коефіцієнт надлишку повітря дорівнює:

Визначаємо волого утримання розведених димових газів по формулі:

V_H2O, V_N2, V_O2 – об’єми окремих складових продуктів горіння при α_ЗАГ=2,28.

Розраховуємо об’єм складових продуктів горіння:

таким чином:

робимо побудову теоретичного процесу сушіння на діаграмі Рамзіна (рис. 1). Точка ДО характеризується параметрами І_ГАЗ=2270кДж на 1 кг. сухих газів і d_ГАЗ=70г. на 1 кг. сухих газів, а точка А параметрами навколишнього повітря t₀=10⁰C і φ₀=80%; (d₀=10,6 г на 1 кг сухого повітря).

По відомих початкових параметрах сушильного агента (t_н^газ=500⁰С, С d_Н=45,2г. на 1 кг. сухих газів) знаходимо точку В – початок теоретичного процесу сушіння. Ця точка характеризує параметри сушильного апарату агента (суміш продуктів горіння палива з повітрям), що надходить у сушильний барабан. Співвідношення між топковими газами (точка К) і повітрям (точки А) при змішуванні їх до заданих параметрів (точка В) визначається залежністю:

де n₁ – кількість сухого повітря, необхідного для одержання суміші з температурою t_н^газ=500⁰С.

сухого повітря на 1 кг. димових газів.

Побудова на І-d діаграмі процесу в барабанній сушарці.

Від точки В проводимо лінію І_Н^ГАЗ =const до перетинання з ізотермою t_к^ГАЗ=70⁰С і визначаємо положення кінцевої точки процесу С₀. Теоретичний процес сушіння на І – d діаграмі зобразиться лінією ВС₀. Параметрами точки С на 1 кг. сухих газів є: постійна ентальпія І_Н^ГАЗ=1010кДж і волого утримання d₂=320г.

Витрати сухих газів по масі при теоретичному процесі сушіння

Побудова дійсного процесу в реальній сушарці зводиться до визначення напрямку лінії сушіння, для чого знаходимо питому кількість теплоти, віддана в навколишнє середовище поверхнею сушильного барабана і на нагрівання матеріалу Q_м ,тобто

кДж/год.

Кількість тепла на нагрівання матеріалу складаєQ_м =1139250 кДж/год. Кількість тепла, загубленою сушаркою в навколишнє середовище, визначаємо по формулі

(1)

де α₁ – коефіцієнт тепловіддачі від газів до внутрішньої поверхні сушильного барабана рівний 150

S₁ – товщина стінки барабана, рівна 14_мм;

S₂ – товщина теплоізоляції барабана, рівна 40_мм(діатомітова засипка);

λ₁; λ₂ – Відповідно теплопровідність сталевої стінки = і діатомітової засипки барабана: 0,208г/(м*⁰С).

λ₁ – 58,2 Вт/(м*⁰С) λ₂=0,20 Вт/(м*⁰С)

α₂ – коефіцієнт тепловіддачі від зовнішньої поверхні теплоізоляції в навколишнє середовище, звичайно прийнятий 12 – 15 Вт/(м*⁰С).

S_Б – площа бічної поверхні сушильного барабана.

(t_ср^газ -- t_окр^воз) – різниця температур газів робочого простору барабану і навколишнього повітря, ⁰С(t_окр^воз=25⁰С);

де - середня температура матеріалу в барабані;

отже

Підставляючи числові значення в формулу (1), отримуємо:

Потім, сумуючи числові значення Q_м і Q_п, одержуємо:

кДж/год на 1 кг. Сухих газів.

Тому що частина теплоти губиться, то ентальпія І_к^газ наприкінці процесу буде менше ентальпії І_н^газ газів на початку процесу сушіння тобто І_н^газ>І_к^газ. Знаходимо розмір зменшення ентальпії димових газів:

на 1 кг. Сухих газів.кДж.

Відкладаємо на І-d діаграмі значення І_пот=100 кДж на 1кг сухих газів від точки Со вертикально униз і отримуємо точку D, що з’єднуємо з точкою В. Лінія ВD показує напрямок лінії дійсного процесу сушіння з урахуванням теплових утрат.

Лінія перетинання променя дійсного процесу сушіння з лінією t_к^газ=70⁰С дає точку С – кінця процесу сушіння. При заданій кінцевій температурі процесу t_к=70⁰С весь процес у дійсній сушарці висловиться лінією ВС. Отже, процес піде по більш крутій лінії, і кінцева точка переміститься по вертикалі униз від точки С до точки D на розмір, рівний утраті тепла, віднесеної до 1кг. Сухого газу, що проходить через сушарку. Притому ентальпія зменшується при постійному волого утриманні скільки втрати теплоти знижують температуру газів. Визначаємо на І-d діаграмі кінцеве волого утримання газів для точки С.

d_к=290г на 1кг сухих газів. Дійсна витрата газів по масі на сушіння складе

кг. Сухих газів в 1ч.

Визначаємо кількість тепла на сушіння по формулі

Де І_п=830кДж на 1кг сухих газів – ентальпія суміші газів із повітрям без урахування ентальпії водяних парів продуктів горіння палива або на І-d діаграмі для точки В як для повітря при t_пов=500⁰С і d_о=10,6г на 1кг сухого повітря.

Тоді

Прийнявши К.К.Д. топки η=0,9 визначимо кількість тепла, що підводять в топку:

кДж/ч.

або теплова потужність топки

Витрата палива по масі складає

кг/ч.