книги из ГПНТБ / Морозов, С. В. Сушка лубоволокнистых материалов учебник

чина т —2095. Следовательно, величину отрезка ЕК можно опре­ делить из выражения

Величины Ai в двух последних уравнениях будут иметь раз­ личные численные значения.

6.ВАРИАНТЫ ПОСТРОЕНИЯ ПРОЦЕССОВ В СУШИЛЬНОЙ КАМЕРЕ

СРЕЦИРКУЛЯЦИЕЙ ВОЗДУХА

Для более гибкого и экономичного режима сушки применяют сушильные машины, работающие с рециркуляцией воздуха. Как видно из схемы (см. рис. 20), при выходе из сушильной машины часть отработавшего воздуха с параметрами h, ф2, d2, /2 выбрасы­

с наружным воздухом. Взамен выброшенного воздуха Lyx подают

рециркуляционного воздуха, ко­ торая характеризуется пара­ метрами tcM, фсм» dCM, / см) по­ дают в калорифер, нагревают в нем, и с параметрами tu фЬ di, 11 эта смесь поступает в су­ шильную камеру.

Следовательно, в сушиль­ ной машине с рециркуляцией воздуха происходит смешива­ ние наружного и рециркуляци-

Рис. 26. Графическое построение кри­ вых процесса сушки в сушильной ма­ шине с рециркуляцией при Д > 0 :

AM — процесс подогрева и увлажнения све­ жего воздуха; СМ —«процесс охлаждения и осушения отработавшего воздуха; МВ — процесс нагрева смеси в калорифере; ВСо— теоретический процесс сушки в камере; ВС — действительный процесс сушки мате­

риала

62

онного воздуха, подогрев полученной смеси в калорифере и сушка материала в камере.

Построение процессов в сушилке с рециркуляцией воздуха представлено на / — d-диаграмме (рис. 26). Точка С характери­ зует отработавший влажный воздух с параметрами t2, фг, d2, 12;

цесс сушки материала.

Необходимо отметить, что в сушильной камере с рециркуляцией воздуха процесс сушки протекает при более низком перепаде тем­ ператур, благодаря чему уменьшается неравномерность сушки ма­ териала. Для расчета и графического построения в I — d-диа­ грамме процессов сушки с рециркуляцией воздуха необходимо иметь пять параметров воздуха и значение величины A(Aj). При построении процессов сушки возможны следующие сочетания па­ раметров воздуха:

63

Построим процессы изменения состояния воздуха по третьему

ичетвертому вариантам.

Тр е т и й в а р и а н т . Известно t0, сро, h, ф2, п. Построение про­ цессов на / — d-диаграмме и расчеты ведут в следующей последо­

и d2 по формуле (26) определяют влагосодержание смеси dCM. На / — d-диаграмме проводят линию dCM= const, которая при пересечении с линией АС дает точку М, характеризующую состоя­ ние смеси. Из точки С проводят горизонтальную прямую до пере­

чае A(Ai)>0 отрезок СК будут откладывать вниз. Через точку К

находят точку А, характеризующую состояние наружного воздуха. По параметрам ti, cpi — точку В, характеризующую состояние воз­ духа при входе в сушильную камеру. Через точку В проводят ли­

точку Е, из которой проводят горизонтальную линию до пересече­

характеризующую состояние отработавшего воздуха. Соединяют прямой линией точки А н С; пересечение линии смеси АС с линией di = dCM= const определяет положение точки смеси М. Все про­ цессы, определяемые отрезками AM, СМ, МВ, ВС, к расчеты, свя­ занные с определением количества воздуха и тепла, аналогичны третьему варианту.

Построение процессов по остальным вариантам рекомендуется провести учащимся.

64

7.РАСЧЕТНАЯ СХЕМА МНОГОЗОННОЙ СУШИЛЬНОЙ МАШИНЫ

ИТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ЕЕ ГРАФОАНАЛИТИЧЕСКИМ СПОСОБОМ

Многозонные сушильные машины относятся к сушильным ма­ шинам с промежуточным (ступенчатым) подогревом воздуха и представляют собой последовательно расположенные сушильные зоны (камеры). Цель ступенчатого подогрева — уменьшить мак­ симальную температуру подогрева воздуха. Действительно, если

циркуляцией воздуха. Материал входит в первую зону и выходит из третьей зоны. Свежий воздух с параметрами t0, ср0, do, /0 в ко­ личестве Lo входит в третью зону, смешивается с отработавшим воздухом с параметрами t2- ш, Ф2- 111, d2-m, / 2-111 этой зоны. Смесь воздуха с параметрами /См-ш, фсм-ш, йсм-ш, /см-ш вентилятором направляется в калорифер, нагревается и проходит через мате­ риал. Часть отработавшего воздуха третьей зоны продолжает цир­ кулировать в ней, а другая часть в количестве L0 подсасывается вентилятором второй зоны. Подобная схема циркуляции воздуха повторяется в каждой зоне. Из первой зоны выбрасывается часть отработавшего воздуха в количестве L0, и вместо него подсасы­ вается такое же количество отработавшего воздуха из второй зоны. Параметры воздуха и материала, выходящих из одной зоны, яв­ ляются начальными для последующей зоны. Указанную законо­ мерность можно охарактеризовать следующими соотношениями

65

других параметров воздуха. Влагосодержание воздуха d возрастает от первой (по ходу движения воздуха) зоны к последующей.

Тепловые расчеты многозонных сушильных машин ведут по каждой зоне отдельно при согласовании параметров воздуха и материала на стыке зон. Методика теплового расчета отдельной

Рис. 29. Расчетная схема трехзонной противоточной сушильной машины с ре­ циркуляцией воздуха:

/ — вентиляторы циркуляционные; 2 —калориферы

зоны многозонной сушильной машины аналогична расчету сушиль­ ной камеры.

Многозонные противоточные сушильные машины с рециркуля­ цией воздуха рассчитывают для каждой зоны, так же как и для камерной сушильной машины с рециркуляцией, а для всей су­ шильной машины в целом,— как для многозонной сушильной ма­ шины, с промежуточным подогревом воздуха. Каждая зона рас­ сматривается как самостоятельная сушильная камера с рецирку­ ляцией воздуха. Исходными данными для расчета многозонной су­ шильной машины являются ее производительность и режим сушки, кривая сушки, эскиз и расчетная схема сушильной машины, а так­ же необходимое-число параметров воздуха.

На рис. 30 показаны процессы, происходящие в многозонной противоточной сушильной машине с рециркуляцией воздуха в со­ ответствии с ее схемой (см. рис. 29).

Расчет ведут по ходу движения воздуха, начиная с третьей зоны, по исходным данным, аналогичным для многозонной су­ шильной машины без рециркуляции воздуха. Но для расчета мно­ гозонной сушильной машины с рециркуляцией воздуха необходимо иметь пять независимых параметров для первой зоны (по ходу

66

движения воздуха) и по два независимых параметра для последую­ щих зон. Таким образом, для этой сушильной машины должно быть задано или выбрано 5+ 2{т— 1) =2т + 3 параметров (т — число зон).

Рис. 30. Графическое построение процессов суш­ ки в многозонной противоточной сушильной ма­ шине с рециркуляцией воздуха:

вая процесса охлаждения и сушки отработавшего воз­ духа за счет смешивания со свежим; М3В3— кривая процесса нагрева смеси в калорифере; В3С3— кривая процесса сушки материала

Для определения влагосодержания смеси и отработавшего воз­ духа по зонам используются выражения (26) и (28), которые имеют следующий вид:

В каждой зоне кривые процессов строят по одному из вариан­ тов для камерных сушильных машин с рециркуляцией воздуха.

Построим кривые процессов для трехзонной противоточной су­ шильной машины с рециркуляцией воздуха по следующим извест­ ным параметрам воздуха: U, <ро — для третьей зоны; tu — для каж-

67

дон зоны (количество воздуха L и степень рециркуляции п — по­ стоянные для всех зон). Известны производительность сушильной машины, режим сушки и кривая сушки.

Порядок расчетов и построения процессов на / — d-диаграмме следующий. На основании заданного режима по кривой сушки подсчитывают количество влаги Wвл.г, испарившейся из мате­ риала в каждой зоне. Определяют потери тепла с материалом Q3, с транспортными приспособлениями Q4, во внешнюю среду через ограждения сушилки Q5, а также значения Д(Д4) по зонам. По параметрам /о, фо (см. рис. 30) определяют положение точки А, которая характеризует состояние наружного воздуха при входе в зону охлаждения. В зоне охлаждения нагревается наружный воздух до известной температуры t'o при постоянном влагосодер-

рают точку Е3. Через нее проводят горизонтальную прямую до пе­

которая при пересечении с линией dCM in = di_ni = const дает точку

М3. Точки М3 и В3 соединяют прямой линией, совпадающей

с dCM-iii = di-ш = const.

Точка С3 характеризует отработавший воздух третьей зоны и начальные параметры свежего воздуха второй зоны, для которой,

и расчеты параметров воздуха второй и первой зон аналогичны

68

Ввиду того что обычно количество испаренной по зонам влаги

личество циркулирующего сухого воздуха в каждой зоне сушиль­ ной машины определяют по формуле (28):

^ в л .- П Г Л ^ л . - П = ^ в л . - 1 .

Количество сухого входящего наружного и уходящего отрабо­ тавшего воздуха

L0 = Lух ■ п -f- 1

а количество сухого рециркуляционного воздуха

nL.

п + 1

Соответствующие объемы влажного воздуха определяют по формуле (9).

Количество необходимого тепла в каждой зоне определяют по

второй — Q k- xi =1,1 LM2B2 H1 ] для первой — QK—i=1,1 LMiBi|xj.

Удельные расходы тепла на 1 кг испаренной влаги в каждой зоне подсчитывают по формуле (34) с учетом соответствующих величин данной зоны. Удельный расход тепла для всей сушильной машины

= i' + rx. Величина х~0,95. Теплосодержание конденсата iK обычно соответствует теплосодержанию жидкости i'.

Другие варианты построения процессов изменения состояния воздуха в многозонных сушильных машинах с рециркуляцией воз­ духа аналогичны процессам камерных сушильных машин с рецир­ куляцией воздуха.

69

8. РАСЧЕТНАЯ СХЕМА И ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ГАЗОВОЙ СУШИЛЬНОЙ МАШИНЫ ГРАФОАНАЛИТИЧЕСКИМ СПОСОБОМ

Сушильные машины, работающие на смеси топочных газов с воздухом, применяют для сушки льняной и конопляной тресты, стеблей и волокон кенафа, джута, канатника.

При сушке дымовыми газами допускается использование тепло­ носителя с более высокой температурой, более простое оборудо­ вание и материалы с меньшей металлоемкостью. Коэффициент по­ лезного действия установок повышается.

Топочные газы обычно получают в топках, работающих на жидком топливе, газе или низкосортном топливе (костре).

Рис. 31. Принципиальная схема газовой сушильной машины с рецирку­ ляцией газа

На рис. 31 представлена принципиальная расчетная схема га­ зовой сушильной машины с рециркуляцией газа. Топочные газы из топочного пространства 1 проходят через циклон-искрогаситель 2 в смесительную камеру 3, в которой к ним примешивается до­ бавочный наружный воздух, а затем и отработавший (рециркуля­ ционный) воздух из воздуховода 5. Полученная смесь вентилято­ ром 4 направляется в сушильный коридор 6. При отсутствии ре­ циркуляционного воздуха схема будет представлять газовую сушильную машину без рециркуляции.

В газовых сушильных машинах топочные газы обычно в значи­ тельной степени разбавляют воздухом. Свойства полученной смеси при этом близки к свойствам воздуха. Это позволяет использовать в практических тепловых расчетах дымогазовых сушильных ма­ шин (при температуре до 800° С) таблицы и I — d-диаграмму влажного воздуха.

Влажные дымовые газы представляют собой механическую смесь сухих дымовых газов с перегретым паром. Их состав зави­ сит от вида топлива и количества подводимого воздуха. Топливо, которое подвергается сжиганию, имеет следующий рабочий состав:

Ср + Нр + Ор -f- Np -ТSp + Ар + Wp = 100%.

70

Элементарный состав различного вида топлива и соответствую­ щие расчетные формулы для определения массы газа, воздуха и пара приведены в соответствующей литературе*.

Дымогазовые сушильные машины заводов первичной обра­ ботки обычно работают при температуре, не превышающей 300° С. Поэтому теплоемкость и теплосодержание смеси при больших из­ бытках воздуха с достаточной точностью можно вычислить по формулам (10) и (11) влажного воздуха.

Тепловой баланс дымогазовой сушильной машины по высшей теплотворной способности топлива

и соответствует количеству тепла, подведенному к сушильному коридору. Тепло на испарение влаги из топлива при его сжигании определяют по формуле

Тепловой баланс дымогазовой сушильной установки составляют с учетом потерь тепла в окружающую среду стенками всех каналбв, подводящих топочные газы к сушильной машине q^-,, потерь тепла на химический недожог qx„, механический недожог qMu, а также топкой в окружающую среду q5т

Величина Qc.y соответствует количеству тепла, которое подво­ дится к топке.

Для камерных топок при сжигании твердого топлива химиче­

льнопенькозаводов, имеющих искрогасительные камеры, берут большие значения потерь тепла топкой. Механический недожог жидкого и газового топлива значительно меньше твердого.

Расчеты и построение процессов в дымогазовой сушильной машине проводят в следующей последовательности. Определяют состояние газов в смесительной камере. Для этого строят кривую процесса смешивания топочных газов с добавочным наружным воздухом. По известным параметрам U, фо, tT, dr и tCK на I—cl- диаграмме (рис. 32) находят точку А (по t0, фо), характеризую­ щую состояние наружного воздуха, и точку В (по tr, dT), характе­ ризующую состояние топочных газов. Точки А и В соединяют линией, характеризующей процесс смешивания топочных газов и наружного воздуха. Пересечение линии АВ с изотермой tCK опре­

* Рапс С. М. «Основы термодинамики и теплотехники». М., «Высшая школа», 1968.

71