6. Методичні і довідкові матеріали

6.1. Змістовний модуль 2 «Гідромеханічні процеси»

6.1.1. Перемішування

Витрата енергії при механічному перемішуванні рідини визначають по рівнянню

                                                          .               (6.1)

Безрозмірний комплекс – критерій Ейлера для перемішування, або коефіцієнт потужності

                                                          .               (6.2)

Видозмінений критерій Рейнольдса для перемішування

                                                        .                 (6.3)

У цих виразах:

N - потужність на валу мішалки, Вт= кг м²/с³;

ρ - густина рідини, кг/м³;

n - частота обертання мішалки, об/с;

d - діаметр мішалки, м;

η - динамічний коефіцієнт в'язкості, Па.с=кг/м с;

с і к-постійні величини, що визначаються дослідним шляхом [6].

З метою спрощення розрахунків на основі експериментальних даних для різних типів мішалок В.В. Кафаровим складені графіки залежності від [1, 2, 6, 10]. Користуючись графіком, можна при відомих , знайти , а потім визначити витрата енергії на перемішування в робочий період (для геометрично подібних мішалок). З (6.2) отримаємо:

                                          . (6.4)

При відсутності геометричної подібності мішалок отримане значення N слід помножити на поправочні коефіцієнти [5,11] або використати інші графіки, побудовані для відповідних умов. Поправку вводять також на шорсткість стінок апарату, наявність відбивних перегородок, змійовиків і т.п.

Необхідна потужність електродвигуна (у Вт) для мішалки буде визначаться як

                                   , (6.5)

де: fн - коефіцієнт обліку пускового моменту, fн = 1,3; fn-коефіцієнт урахування висоти рівня Н рідини в апараті діаметром Д; f_Ш - коефіцієнт обліку шорсткості стінок, f_Ш = 1,1 ÷ 1,2; f_з - коефіцієнт обліку наявності змійовика, f_з = 2 ÷ 3; f_r - коефіцієнт обліку наявності гільзи для термометра, f_r = 1,1; η_П - ККД передачі, η_П = 0,8 ÷ 0,85.

Колова швидкість кінців мішалки (м / с)

                                                                  . (6.6)

Оптимальні значення (м/с) для різних типів мішалок складають:

лопатеві - 1,5...5, пропелерні - 3,8...16, турбінні -2,5...12, якірні - 1,5...5.

6.1.2. Осадження

Швидкість осадження частинок в якому-небудь середовищі під дією сил тяжіння визначається виразом

                                                           , м/с (6.7)

де: d-діаметр кулястої частинки, м; ρ- щільність середовища, кг/м³; ρ_ч - щільність частинки, кг/м³; ξ - коефіцієнт опору середовища.

Значення коефіцієнта опору середовища залежить від числа Re і складає,

а) при Re ≤ 2 ξ = 24 / Re (ламінарний режим)

б) при 500 ≥ Re> 2 ξ = 18,5 / Re^0,6 (перехідний режим)

в) при Re> 500 ξ = 0,44 (турбулентний режим)

Число Рейнольдса для частинки, падаючої в якому-небудь середовищі,

, (6.8)

де: η - динамічний коефіцієнт в'язкості середовища Па с. При ламінарному режимі осадження (Re ≤ 2) швидкість осадження визначається за формулою Стокса

. (6.9)

Обчислення швидкості осадження методом функції Re = f (Ar) засновано на критеріальною рівнянні

, (6.10)

де А_r-критерій Архімеда

. (6.11)

де: - кінематичний коєффіцієнт в'язкості середовища.

Після обчислення критерію Архімеда знаходять критерій Рейнольдса:

при Аr ≤ 36 Re = Ar/18;

при 83000> Аr> 36 Re=0,152Ar^0,715

при Аr> 83000 Re=(Ar/0,33)^0,5

Визначивши Re, знаходять швидкість осадження за формулою (6.8). Розрахунок спрощується, якщо використовувати графік Лященко.

Отримане значення є справедливими лише для одиночної частинки кулястої форми. Для частинок неправильної форми швидкість осадження визначають по рівнянню

                                                                 , (6.12)

де: f-коефіцієнт, що враховує форму частинки; f = l для кулястих частинок, f = 0,77 для округлих часток, f = 0,68 для кутастих частинок, f = 0,58 для довгастих частинок, f = 0,43 для пластинчастих частинок.

Чим більше концентрація суміші, тим більше вплив на швидкість осадження надає явище стисненості. Розрахункова швидкість стисненого осадження будь якої частинки буде

                     (6.13)

де: λ - коефіцієнт, що враховує концентрацію суспензії. Він може бути визначений за декількома формулами і графіками, отриманими дослідним шляхом. В [5,6] наведено графік, який зображає залежність від об'ємної частки φ твердої фази в суспензії. Андерсом [6] запропонована формула

                                           . (6.14)

Поверхня осадження відстійника (або пилоосаджувальних камерах) визначається за формулою

                                                        , (6.15)

де: V_o-продуктивність відстійника по освітленої рідини, м³ / с. Залежність між основними розмірами відстійника:

,

де: l-довжина відстійника, м; h-висота освітленого шару, м; τ - час руху рідини вздовж відстійника, с; - швидкість руху частинок вздовж відстійника, м/с; _o - час осадження частинок, с.

При визначенні швидкості осадження частинок неоднорідної системи під дією відцентрової сили (в центрифугах, циклонах, сепараторах) необхідно враховувати фактор розділення.

Фактор розділення - відношення прискорення відцентрової сили до прискорення вільного падіння - являє собою видозмінений критерій Фруда (відцентровий)

.

де: а - відцентрове прискорення, м/с²;  - кутова швидкість обертання барабана, рад / с;  - Окружна швидкість на внутрішньому радіусі барабана, м / с; r - радіус обертання (відстань від центру ваги тіла до осі обертання), м; n - частота обертання відцентрового пристрою (барабана), об/хв.

Якщо частота обертання відцентрового пристрою задана в 1/с, то

.

Швидкість відцентрового осадження може бути визначена як

,

де: _o -швидкість осадження в полі сил тяжіння, м/с.

6.2. Змістовний модуль 3 «Теплові процеси»

6.2.1. Нагрівання, охолодження та конденсація

Перш ніж приступити до вирішення завдань, пов'язаних з тепловим розрахунком теплообмінних апаратів, необхідно усвідомити, що цей розрахунок ґрунтується на спільному рішенні рівняння теплового балансу і рівняння теплопередачі. З рівняння теплового балансу можна знайти кількість теплоти, що витрачається на тепловий процес, а також витрати теплоносіїв (наприклад, граючої пари). Рівняння теплопередачі дозволяє визначити необхідну для проведення теплового процесу площу поверхні теплообміну.

Тепловий розрахунок слід починати з визначення теплового навантаження апарату і витрати гріючого (або охолоджуючого) теплоносія. Тепловим навантаженням називається кількість теплоти, переданої від гарячого теплоносія до холодного. Очевидно, що

Q=Q_гор=Q_хол

В залежності від заданого процесу теплові баланси мають різний вигляд.

Для холодильників рівняння теплового балансу може бути представлено у вигляді

Q = Q_гор = Q_хол;

                                                  , (6.16)

де: G_r - витрата гарячого теплоносія, кг/с;

G_х - витрата охолоджуючої води, кг/с;

c_r - середня питома теплоємність теплоносія, Дж/(кг∙К);

c_х - середня питома теплоємність охолоджуючої води, Дж/(кг∙К);

t₁, t₂ - початкова і кінцева температура гарячого теплоносія, К(С);

t", t' - температура охолоджуючої води на виході з апарату і на вході в апарат, К(С).

Для підігрівачів, в яких нагрів рідкого чи газового середовища здійснюється за допомогою водяної насиченої пари, рівняння теплового балансу має вигляд

, (6.17)

де: G - витрата нагрівається середовища, кг/с; с - середня теплоємність середовища, Дж/(кг^.К); t₁, t₂ - початкова та кінцева температури середовища, відповідно ⁰С; D - витрату гріючої пари, кг/с; i₁ - ентальпія гріючої пари, Дж/кг;

i₂ - ентальпія конденсату, Дж/кг; i₂=с_вt_k=4190t_k; с_в-теплоємність конденсату, Дж/(кг^.К); t_k - температура конденсату, рівна t_п = (2…3) ^оС;

t_п - температура пари, ^оС; х - коефіцієнт, що враховує теплові втрати.

Чисельне значення х можна прийняти х = 0,97…0,98.

Для випарників, в яких нагрів рідини проводиться за зміною її агрегатного стану, тобто рідина переходить в пар, можна записати таке рівняння теплового балансу:

                                          , (6.18)

де: G - витрата рідини, кг/с; с - питома теплоємність рідини, Дж/(кг^.К);

t_s - температура кипіння рідини, С; t_l - початкова температура рідини, С; r - прихована теплота пароутворення рідини, Дж/кг; D - витрату гріючої пари, кг/с; i₁ - ентальпія пари, Дж/кг; i₂ - ентальпія конденсату, Дж/кг.

Для конденсаторів, у яких відбувається процес охолодження гарячого теплоносія зі зміною агрегатного стану (наприклад, пари спирту перетворюються в рідину), можна записати (при відведенні теплоти холодною водою):

 . (6.19)

Тут перший доданок - прихід теплота, що виділяється при охолодженні перегрітих парів від температури до температури, насиченого стану t_s; другий - теплота, що виділяється при конденсації насиченої пари; третій - теплота, що виділяється при охолодженні гарячої рідини від t_s до температури t₂;

W - витрата охолоджуючої води, кг/с; с_в - питома теплоємність води, Дж/(кг^.К);

с_р - питома теплоємність охолоджуваних перегрітих парів при постійному тиску, Дж/(кг^.К); с - питома теплоємність рідкого гарячого теплоносія, Дж/(кг^.К).

Розрахунок температурного режиму теплообмінного апарату складається з визначення середньої різниці температур Δt, обчислення середніх температур теплоносіїв (робочих середовищ), а також визначення температури стінок апарату.

При розрахунку температурного режиму теплообмінника необхідно спочатку встановити характер зміни температури теплоносіїв, вибрати схему руху так, щоб отримати більшу середню різницю температур. Це забезпечить найсприятливіші умови теплопередачі і мінімальну температуру стінок апарату. Для визначення середньої різниці температур між робочими середовищами при прямотоці і противотоці необхідно визначити різниці температур на кінцях теплообмінника Δt_б і Δt_м. Потім слід знайти відношення більшого температурного напору Δt_б, до меншого Δt_м. Якщо Δt_б / Δt_м <2, то середню різницю температур визначають, як середнє арифметичне з температурних різниць

                                               Δt = 0,5 (Δt_б +Δt_м). (6.20)

Якщо Δt_б/Δt_м ≥2, то середню різницю температур визначають, як середнє логарифмічне

                                               . (6.21)

Для мішаного і перехресного струму необхідно визначити середню різницю температур так само, як при протитечії, а потім ввести поправочний коефіцієнт ε, який визначається з графіків, наведених у спеціальній літературі [5].

Δt = εΔt_прот.

Температури поверхонь, що стикаються з робочими середовищами, можна визначити з рівнянь

                                   ; (6.22)

                                           ; (6.23)

де: t_m - температура теплоносія, ⁰С; t_n - температура продукту, ⁰С; k - коефіцієнт теплопередачі, Вт/(м²∙К); α₁ - коефіцієнт тепловіддачі від гарячої середовища до стінки, Вт / (м²∙К); α₂ - коефіцієнт тепловіддачі від стінки до холодної середовищі, Вт/(м²∙К).

При визначенні коефіцієнта теплопередачі слід користуватися формулами:

для плоскої стінки (одношарової)

. (6.24)

У цьому виразі прийняті наступні позначення:

δ - товщина стінки, м;

λ - коефіцієнт теплопровідності стінки, Вт/(м^.К);

α₁ - коефіцієнт тепловіддачі від гарячої середовища до стінки, Вт/(м^2.К);

α₂ - коефіцієнт тепловіддачі від стінки до холодної середовищі, Вт/(м^2.К);

Для теплообмінних апаратів з тонкостінними трубками при значенні d_зовн/d_внутр<l,5 розрахунок коефіцієнта теплопередачі можна проводити за формулою для плоскої стінки. Для підрахунку коефіцієнтів тепловіддачі критеріальне рівняння вибирається за довідниками так, щоб воно можливо точніше збігалося з умовами розрахунку. Коефіцієнт тепловіддачі від стінки до рідини, що нагрівається визначається в залежності від режиму її руху.

при Rе>10000 Nu=0,021Re^0,8Pr^0,43; (6.25)

при 2300<Re< 10000 Nu=0,008Re^0,9Pr^0,43; (6.26)

при Re<2300 Nu=0,17Re^0,33Pr^0,43Gr^0,1(Pr/Pr_ст)^0,25, (6.27)

де Nu, Re, Pr, Gr - відповідно критерії Нуссельта, Рейнольдса, Прандтля, Грасгофа. Рr_ст - критерій Прандтля при температурі стінки. У цих формулах значення фізичних констант слід брати при середній температурі рідини.

Визначальний геометричний розмір - еквівалентний діаметр l =d_е. Для труб круглого перетину d_е = d.

Знаючи величину критерію Нуссельта, можна визначити коефіцієнт тепловіддачі

. (6.28)

Для визначення коефіцієнта тепловіддачі від пари, що конденсується до стінки можна використовувати розрахункове критеріальне рівняння, для випадку плівкової конденсації пари на зовнішній поверхні, вертикальних або горизонтальних труб (при швидкості пара менше 10 м / с), яке має вигляд:

. (6.29)

де: - критерій Галілея; Ku = - критерій Кутателадзе; с -коефіцієнт (дослідний), що дорівнює 1,15-для вертикальних труб та 0,725 - для горизонтальних труб; r-теплота конденсації, Дж/кг; С_в - теплоємність середовища (конденсату), Дж/(кг^.К); Δt-різниця температур насичення і поверхні стінки, град.

Для критеріїв Nu, Ga, Pr, Кu в якості визначальної температури слід приймати температуру насиченої пари, а для критерію Рr_ст-температуру стінки. В якості визначального геометричного розміру можна приймати висоту вертикальної труби або зовнішній діаметр горизонтальної труби в метрах.

Коефіцієнт тепловіддачі буде .

Величина поверхні нагріву теплообмінника визначається з основного рівняння теплопередачі:

Q = kFΔt, (6.30)

де: Q - теплове навантаження апарату, Вт

Зміст конструктивного розрахунку залежить від особливостей обраної конструкції апарату, тобто від того, чим компонується поверхня теплообміну: трубами, змійовиками, спеціально згорнутими листами, пластинами, стінками апарата і т.д.

Для теплообмінників «труба в трубі» діаметр труби слід визначати з рівняння об'ємної витрати рідини

; ,

де: G - витрата рідини, м³ / с;  - швидкість рідини, м / с.

Довжина труби (м) визначається по відомій поверхні нагріву

.

При розрахунку апаратів з трубчастою поверхнею теплообміну визначаються:

площа перерізу трубок одного ходу (м²)

,

де: G - витрата рідини, кг/с; ρ - густина рідини, кг/м³; - швидкість руху рідини в трубках, м / с;

кількість трубок одного ходу

,

розрахункова довжина трубок при одному ході

;

де d_p - розрахунковий діаметр трубки, визначається в залежності від співвідношення α₁ і α₂;

при α₁ ≈ α₂ d_p=0,5(d_зовн+d_вн);

при α₁»α₂ d_p= d_в

при α₁«α₂ d_p= d_н.

Число ходів у трубному просторі

.

Загальна кількість трубок, розміщене на трубній решітці,

.

У трубних решітках труби найчастіше розміщуються по боках правильних шестикутників.

Діаметр корпусу і інші розміри апарату визначаються, виходячи з отриманих даних за таблицями та формулами, наведеними в літературі [ 6, 8]

При розрахунку пластинчастих теплообмінників визначаються:

загальна кількість пластин,

де: G - витрата продукту, м³/с; f_o-перетин каналу, по якому рухається продукт, м²;  - швидкість руху продукту, м/с.

Поверхня теплообміну однієї пластини в апаратах без проміжних листів ,

де: F-загальна поверхня теплообміну, м².

Сумарна довжина каналів в одній пластині (в м)

,

де Р - змочений периметр каналу; z - число каналів на одній стороні пластини.

Діаметри патрубків теплообмінників слід визначати з рівняння об'ємної витрати

.

Звідки

,

де: G - витрата середовища, кг/с; ρ - щільність середовища, кг/м³;  - швидкість руху середовища в патрубку, м/с.

Для пари слід брати = 20…40 м / с, для рідин = 0,5…1,5 м/с.

6.2.2. Випарювання

Перш за все необхідно усвідомити, що існує два види теплових розрахунків випарних установок: проектні та перевірочні. Проектні теплові розрахунки виконують при проектуванні нової випарної установки. Основним завданням таких розрахунків є визначення поверхні нагрівання випарних апаратів при деяких наперед вибраних умовах теплового режиму їх роботи. Основним завданням перевірочних розрахунків є встановлення оптимального режиму роботи чинної випарної установки при відомій, поверхні нагріву випарного апарату. В обох випадках основними розрахунковими рівняннями є рівняння теплового балансу і рівняння теплопередачі.

Матеріальний баланс випарного апарату може бути складений:

по всій кількості речовини

G₁=G₂+W (6.31)

і по розчиненій (сухій) речовині

G₁a₁ =G₂a₂ , (6.32)

де: G₁-маса розчину, що надходить на випарювання, кг/с; G₂ - маса отриманого концентрованого розчину, кг/с; a₁, a₂ початкова та кінцева концентрації розчину,%; W - маса випареної вологи, кг/с.

З спільного вирішення цих рівнянь можна отримати такі формули

,

,

.

Тепловим розрахунком випарних установок визначається витрата теплоти на випарювання і витрату гріючої пари.

Витрата теплоти на випарювання включає три статті теплового балансу (нагрівання, випаровування, втрати теплоти):

Q = Q_нагр+Q_вип+Q_втр=G₁c₁(t_k-t_н) + W(i -ct_k) + Q_втр (6.33)

де G₁-масова витрата розчину, що надходить на випарювання, кг/с;

с₁ - питома теплоємність розчину, Дж/(кг^.К),

t_к - температура кипіння розчину, °С;

W - масової витрата випарюють води, кг/с;

t_н - початкова температура розчину, °С;

i - ентальпія вторинної пари, Дж/кг;

с - питома теплоємність води, Дж/(кг^.К);

Q_втр - теплові втрати, Вт

Ентальпія вторинної пари і температура кипіння розчину визначаються залежно від абсолютного тиску в апараті.

Витрата пари, що гріє (кг/с)

, (6.34)

де i₁ і i₂-ентальпія гріючої пари і його конденсату (визначається в залежності від тиску і температури пари), Дж/кг.

При відсутності теплових втрат і подачі на випарювання розчину, нагрітого до температури t_к отримаємо:

. (6.35)

Питома витрата пари на випарювання можна отримати ставленням загальної витрати пари до кількості випаровуваної води (кг / кг)

. (6.36)

Поверхня нагріву випарного апарату знаходиться з основного рівняння теплопередачі (6.30).

6.3. Змістовний модуль 4 «Масообмінні процеси»

6.3.1. Сушіння

При вивченні процесу сушіння перш за все слід з'ясувати, що матеріал розглядають складається з двох частин: абсолютно сухої речовини і вологи; перша частина в процесі сушіння залишається постійною, друга зменшується внаслідок випаровування:

G = G_с.в. +G_вл, (6.37)

Вологість матеріалу по загальній масі визначається з виразу

 %,

де: G_вол - кількість вологи в матеріалі;

G-загальна маса матеріалу.

Розрахунки продуктивності сушарки по сирому і висушеному матеріалу, а також розрахунок кількості випареній волозі виробляються згідно закону збереження речовини за наступними рівняннями (в кг/с):

; ;

; .

де: G₁ - продуктивність сушарки по сировині, кг/с;

G₂-продуктивність сушарки по висушеному матеріалу, кг/с;

W-кількість вологи, що видаляється, кг/с; ₁, ₂ - початкова і кінцева вологість матеріалу за загальною масою,%.

У наведених рівняннях втратами сухої речовини при сушінні матеріалу внаслідок виносу, розтрушування і т.д. нехтують, приймаючи коефіцієнт збереження матеріалу рівним одиниці. Для перевірки правильності обчислень W і G₂ слід скористатися різними рівняннями.

Відмінність дійсного сушильного процесу, що протікає в сушильній камері, від теоретичного враховується величиною Δ - поправкою для дійсної сушарки, віднесеної до 1 кг випареної вологи. Величина Δ-кількість теплоти, що вноситься в камеру сушарки або яка втрачається нею.

Δ=(q_д+q_в)-(q_м+q_т+q_п), кДж/кг, (6.38)

де: q_д - додаткова кількість теплоти, що підводиться безпосередньо в сушильну камеру; q_в - теплота, що вноситься в сушарку з вологою матеріалу; (qв = cвt1) с_в - теплоємність вологи, кДж/(кг^.К); t₁ температура матеріалу при вході в сушильну камеру, ^оС; q_м - питомі втрати теплоти на нагрівання матеріалу;

q_т - питомі втрати теплоти на нагрів транспортних пристроїв; q_п - питомі втрати теплоти в навколишнє середовище.

Питомі втрати теплоти на нагрівання матеріалу в сушильній камері визначаються за формулою

, (6.39)

де: t₂-температура матеріалу при виході з сушильної камери, ° С; с - питома теплоємність висушеного матеріалу, кДж/(кг^.К).

Питомі втрати на нагрівання транспортних пристроїв обумовлені сумою втрат теплоти, пов'язаних з нагріванням візків, вагонеток, решіт і т. п., і визначаються за формулою

, (6.40)

Де: G_т - маса транспортних пристроїв, що проходять через сушильну камеру віднесена до одиниці часу; с_т - питома теплоємність матеріалу, з якого виготовлені транспортні пристрої, кДж/(кг^.К); - температура транспортних пристроїв при вході в сушильну камеру, °С, приймається рівною температурі повітря в приміщенні; - температура транспортних пристроїв при виході з сушильної камери, °С, приймається рівною температурі матеріалу, що виходить з сушарки.

Питомі втрати теплоти в навколишнє середовище через бічні стінки, стелю, торцеві стінки, двері сушильної камери визначаються за формулою

, (6.41)

де: Q_п- втрати теплоти в навколишнє середовище, кДж/с.

По заданій умові питомі втрати теплоти слід визначити за виразом

, кДж/кг, (6.42)

де: Q_п - теплові втрати сушарки у навколишнє середовище від суми всіх інших доданків теплового балансу,%; q_к- витрата теплоти на випаровування 1 кг вологи.

Питома витрата повітря в сушильній установці визначається рівнянням

, (6.43)

Де: L-загальна витрата сухого повітря, кг/с; х₂ і х₀ - відповідно вологовміст повітря посла сушіння і перед сушінням, кг вологи/кг сухого повітря;

d₂ і d₀ - відповідно вологовміст повітря посла сушіння і перед сушінням, г вологи / кг сухого повітря.

Повний витрата сухого повітря буде

L = W^.l. (6.44)

Питома витрата теплоти на 1 кг випаровуваної вологи для теоретичної сушарки

кДж/кг вологи, (6.45)

де: J - ентальпія повітря після сушіння; J₀ - ентальпія повітря перед калорифером.

Питома витрата теплоти в калорифері для дійсної сушарки

, (6.46)

де: J₁ - ентальпія повітря після калорифера.

Повна витрата теплоти в калорифері для дійсної сушарки

, кВт (6.47)

Ентальпія повітря перед сушаркою визначається за відомою величиною поправки на дійсний сушильний процес Δ.

, ,

При розрахунку витрати пари, що гріє різниця температур гріючої пари і повітря на виході з калорифера можна прийняти рівною 10 ° С.

Витрата пари, що гріє

, кг/с (6.48)

де: r - прихована теплота пароутворення кДж/кг; х - вологість гріючої пари.

Питома витрата гріючої пари (кг пари / кг випареної вологи)

, (6.49)

Побудова процесу сушіння в J–d діаграмі вологого повітря здійснюється наступним чином. За заданим значенням температури і відносної вологості на перетині ізотерми t_o=const і лінії відносної вологості φ₀=const знаходиться точка А, що характеризує стан свіжого повітря. Проведіть через точку А лінії J₀=const і d₀=const , визначте значення ентальпії J₀, і вологовмісту d₀ свіжого повітря.

На перетині ізотерми t₃=const і лінії відносної вологості φ₃=const знаходиться точка С, що характеризує стан повітря після сушіння. Через точку С проводяться лінія J₂ = const і d₂ = const і визначаються значення ентальпії J₂ і вологовмісту d₂ відпрацьованого повітря.

У калорифері процес нагріву повітря проходить при постійному вологовмісті (d = const). Проведемо через точку А вертикальну лінію постійних вологовмістів d₀ = d₁ = const

При теоретичному сушильному процесі тепломісткість повітря до і після сушильної камери залишається постійною, тобто

J₂ = J₁ = const

Тому, проводимо з точки С лінію постійної ентальпії J₂ = const до перетину з лінією d₀ = d₁ = const, отримуємо точку В, яка характеризує стан повітря після підігріву в калорифері. Таким чином, теоретичний сушильний процес в сушарці при заданих умовах зобразиться ламаною лінією ABC. Лінія АВ характеризує процес нагріву повітря в калорифері, а лінія ВС характеризує процес сушіння в теоретичній сушарці.

Положення лінії, що зображує процес сушіння в реальному сушарці (J₂ ≠ J₁), визначається рівнянням

При цьому лінія реальної сушарки, закінчуючись в точці С, пройде вище лінії J₁ = const при Δ> 0 або нижче лінії J₁ = const при Δ <0, Побудова проводиться таким чином. Через довільну точку е на лінії ВС проводиться лінія eF паралельно осі d. Далі паралельно осі J проводиться лінія еЕ. Довжина відрізка її визначається за формулою

, мм

де: eF - довжина відрізка, відповідного відхиленню дійсного процесу від теоретичного по вологовміст повітря, мм; m - відношення масштабів обраної діаграми.

,

При Δ> 0, відрізок її відкладаїте вниз від точки е, при Δ <0 - вгору. Через точки С і Е проводиться лінія дійсного сушіння до перетину з лінією d₀ = d₁ = const. Отримуємо точку В₁, яка характеризує стан повітря після калорифера в дійсній сушарці.

Весь процес, що протікає в дійсній сушарці, зображується ламаною лінією AB₁C При побудові процесу за допомогою J-d діаграми необхідно визначити всі невідомі параметри вологого повітря. Випишіть температуру повітря на виході з калорифера, за її величиною визначте температуру і тиск пари, що гріє. У завданнях необхідно порівняти результати аналітичного і графічного методів розрахунку.

Так, наприклад, ентальпію повітря в точці В₁ можна визначити по викладеній побудові сушильного процесу в J - d діаграмі і за формулою

,

питома витрата теплоти в калорифері

,

Значення вологовмісту повітря можуть бути взяті з J - d діаграми повітря та визначені аналітично за формулами

, г / кг сухого повітря

, кг / кг сухого повітря

Де: Р_н - тиск насиченої водяної пари, яке визначають по термодинамічних таблицями. Па (мм рт ст); Р - барометричний тиск, виражене в тих же одиницях;

φ-відносна вологість повітря.