Лекция №_19_ Расчет действительной сушилки

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.

Тепловой баланс действительной сушилки (для летнего времени)

Наименование статей баланса	Приход	Расход
Тепло, поступающее с воздухом	L0*H0+Qпв	L2*H2
Тепло, поступающее с материалом и влагой материала	M2*cм1*tм1+ W*cw*tм1	M2*cм2*tм2
Тепло, поступающее с транспортными устройствами	Mтр*cтр*tтр1	Mтр*cтр*tтр2
Дополнительный нагрев воздуха в подогревателе в сушильной камере	Qдоб	-
Потери тепла в окружающую среду	-	Q5

В таблице через Qnв обозначено тепло, полученное воздухом перед сушилкой - в выносном подогревателе (калорифере)

Уравнение теплового баланса для действительной сушилки непрерывного действия

Приход: L0*H0+Qnв+ M2*cм1*tм1+ W*cw*tм1+ Mтр*cтр*tтр1Mtr*ctr*tttr1+Qдоб

Расход: L2*H2 + M2*cм2*tм2 + Mтр*cтр*tтр2 +Q5

Отнесем расход тепла в основном подогревателе к 1 кг испаренной влаги, приняв сw=4.19,сm1=сm2=с2, считаем L0=L2=L

q==0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000Qnв/W=L/W*(H1-H0)

q=L/W*(H2-H0)+M2c2/W*(tм2-tм1)+Mтр*cтр/W*(tтр2-tтр1)+Q5/W-Qдоб/W-W*сw*tм1/W=

q=l*(H2-H0)+qм+qтр+q5-qдоб-сw*tм1

Где

l*(H2-H0) – расход тепла для теоретической сушилки;

qм - расход тепла на нагрев металла;

qтр - расход тепла на прогрев транспортных средств;

q5 – потери тепла в окружающую среду;

qдоб – тепло, дополнительно сообщенное в самой сушилке;

tм1 – физическое тепло влаги, вводимой с сушильным материалом.

q = l*(H1-H0) = l*(H2-H0)+qm+qтр+q5-qдоб-cw*tм1,

откуда

qдоб + cw*tм1 - (qм+qтр+q5) = l*(H2-H0) - l*(H1 - H0) = l*(H2-H1)

= l*(H2-H1) = qдоб + cw*tм1 - (qм+qтр+q5)

При работе сушилки возможно:

потери тепла компенсируются количеством дополнительно введенного тепла;

тогда

qдоб + cw*tм1 < (qм+qтр+q5),

т.е. l*(H2-H1) и Н1 > Н2,

тогда

qдоб + cw*tм1 > (qм+qтр+q5),

т.е. l*(H2-H1) и Н1 < Н2,

Т.е. энтальпия воздуха на выходе сушилки может быть меньше или больше энтальпии при входе.

В зимнее время расход тепла на нагрев материала увеличивается.

Построение процесса для действительной сушилки

Построение процесса для действительной сушил­ки на H—d-диаграмме при наличии тепловых потерь (<0, т. е. H2=H1- /l) начинается, как это показано на рис. 6,8,а, с построения теорети­ческого процесса. Затем на изоэнтальпии H₁ = const теоретического процесса выбирается произвольная точка С₀ и вниз от нее откладывает­ся отрезок C₀E₀ = / l

После замены l его значением для условий данной точки С₀ полу­чается:

C₀E₀ =D₀C₀ /1000

Далее из точки В проводится по­литропа ВЕ₀ действительного про­цесса. На линии ВЕ₀ находится ко­нечная точка действительного про­цесса С, определяемая пересечени­ем этой линии с заданной в расчете линией постоянной влажности ₂ или линией температуры t₂, соот­ветствующими состоянию уходяще­го из сушилки воздуха. Определен­ное положение политропы действи­тельного процесса при заданном значении /l, не зависящее от вы­бранного положения точки С₀ на линии H₁ = const, проведенной от точки В, объясняется подобием по­лучающихся при этом треугольни­ков. Из рассмотрения рис. 6-8,а следует, что, например, треугольник C₀E₀D₀ подобен треугольнику C₁E₁D₁. Для большей точности по­строения действительного процесса точку С₀ на линии H = const следует выбирать возможно дальше от точ­ки В.

Из рис. 6-8,а можно заметить, что конечной точке процесса С на линии t₂ = const соответствуют влагосодержание d₂ и энтальпия H₂, меньшие, чем в теоретическом про­цессе, и вследствие этого больший расход воздуха на 1 кг испаренной влаги, так как DC <D₀C_0.

Соответственно этому тре­буется и больший расход тепла на 1 кг испаренной влаги. Таким обра­зом, для действительной сушилки требуются большая производитель­ность вентиляторов, больший рас­ход электроэнергии, больший рас­ход тепла и более значительная по­верхность нагрева калориферов, чем для теоретической сушилки.

При построении на H - d-диаграмме действительного процесса сушки с дополнительными выделе­ниями тепла, превосходящего его потери (>0), политропа процес­са располагается выше линии тео­ретического процесса. Разница в построении этого процесса и про­цесса при  < 0 состоит только в том, что отрезок C₀E₀ следует откладывать от точки С₀ вверх, как показано на рис. 6-8,6.

В этом случае d₂ > d₂^T и расходы воздуха и тепла в основном калори­фере на 1 кг испаренной влаги мень­ше, чем в теоретической сушилке.

Рис. Построение действительного процесса сушки на H - d-диаграмме

Влияние начальных и к о н е ч н ы х параметров

воз­духа на тепловую эконо­мичность процесса сушки

.

H

Рис. 6-1 Построение линий q=const на H—d- диаграмме

Таким образом, теоретические процессы, начальные и конечные точки которых лежат на H—d - диаграмме на одной прямой, имеют одинаковый расход тепла на испа­рение 1 кг влаги. Это положение, высказанное впервые Моллье, дает возможность нанести на H—d-диаграмму линии равных расходов теп­ла q = const. В самом деле, из тре­угольника ABC имеем:

BD = DC_* tg и DA = DC_* tgy.

Поскольку AB = BD + DA,

AB=DC_*tga+ DC_*igy = DC (tga + tgy).

Процессы рассматриваются на H—d-диаграмме, построенной при

 = 45° ( tg = l ), следовательно

AB / DC = 1 + tgy

Таким образом, удельный рас­ход тепла в H—d - диаграмме опре­деляется углом, образуемым пря­мой, соединяющей начальную и ко­нечную точки процесса с горизон­тальной линией, параллельной оси абсцисс, и возрастает с увеличени­ем угла у. Это положение дает возможность для различных на­правлений прямых АС подсчитать и нанести на H—d -диаграмме шкалу удельных расходов тепла, проводя для удобства отсчета прямые в этих направлениях из начала коор­динат диаграммы точки 0, как это показано на рис. 6-1. Если для про­цесса ABC требуется определить удельный расход тепла, то доста­точно соединить точки A и С и про­вести из точки 0 луч ОК, парал­лельный АС, направление которого определит удельный расход тепла по шкале, нанесенной на рамке H—d- диаграммы.

Из изложенного выше следует, что экономичность процесса сушки, тo есть расход воздуха и тепла на 1 кг испаренной влаги, определяется начальными параметрами холодного воздуха и параметрами воздуха после сушильной камеры. Напри­мер, при увеличении ₂ или пониже­нии t₂ при H₁ = H₂ = const линия АС поворачивается вниз, т. е. q умень­шается; с увеличением t₀ или уменьшением ₀ при постоянных конеч­ных параметрах расход тепла так­же уменьшается; повышение темпе­ратуры t₁, а следовательно, и сдвиг линии ВС вправо при постоянных значениях  ₂ или t₂ также вызыва­ют уменьшение расхода тепла.