книги из ГПНТБ / Перегудов, В. В. Тепловые процессы и установки технологии полимерных строительных материалов и изделий учебник

ла, изолирована мпнераловатными матами длиной 36 м для произ­ водительности 50 тыс. м5 стеклопастика в год и 10 м для произво­ дительности 20 тыс. м3. В качестве теплоносителя для сушки и от­ верждения может применяться горячий воздух, подготовленный в электрических воздухоподогревателях, или смесь продуктов горе­ ния газового топлива и воздуха. Камера 1 имеет два цепных кон­ вейера— верхний 2 и нижний 3. Устройства конвейеров показаны условно. На нижнем конвейере движется слой стеклянного волок­ на 4, покрытый смолой. Положение верхнего конвейера регули­ руется в зависимости от толщины изделия. На рис. 102 показана, камера, в которой для подготовки теплоносителя используется природный газ или мазут. Топливо сжигается в топке 5, разбав­ ляется отработанным теплоносителем через трубопровод 6. Смесь продуктов горения топлива, отработанного теплоносителя и возду­ ха с температурой 170—180°С через трубопровод 7 поступает в камеру 1, просасывается через слой материала, отбирает от него влагу и переводит смолу в вязкотекучее состояние. Смола пропи­ тывает стекловолокно и затем отверждается.

Теплоноситель проходит сквозь-материал, охлаждается до тем­ пературы 130—140° С и отсасывается вентилятором 8. Часть отра­ ботанного теплоносителя выбрасывается в атмосферу через трубо­ провод 9.

В основу теплотехнического расчета входит определение коли­ чества удаляемой влаги, расхода тепла и сушильного агента (теп­ лоносителя) на испарение 1 кг влаги.

1. Определение количества удаляемой влаги из сушильной ус­ тановки.

Расчет начинают с составления материального баланса установ­ ки. Составление материального баланса преследует цель: устано­

обозначения: масса влажного материала, поступающего в сушил­ ку, — GM ; масса сухого материала — GC .M ; масса влаги, содержа­ щаяся в материале, — GBJl; масса воздуха, поступающего в сушил­ ку,— GB ; масса сухой части воздуха— GC .D ; масса водяных паров, содержащихся в воздухе, — GB.n. •

Для поступающих компонентов в сушилку принят индекс 1; например масса влажного материала, поступающего в сушилку,—• G M J . Для удаляемых из сушилки — индекс 2.

Тогда, используя обозначения, уравнение материального балан­ са процесса сушки в общем виде можно представить:

220

Фо (точка А), нагнетается вентилятором / в воздухоподогреватель 2, где нагревается без изменения влагосодержания. Параметры воз­ духа становятся t\, du J\, $\, причем d\ = d0 (точка В)., Нагретый воздух поступает в сушильную установку, отбирает влагу бт ма­ териала и приобретает параметры t2, d2, J 2 , срг (точка С).

Рассмотрим процесс изменения параметров нагретого воздуха в сушильной установке. Воздух отбирает влагу, следовательно, его

221

влагосодержание увеличивается, поэтому d2>dl. С увеличением влагосодержания растет относительная влажность воздуха: фг>фь Энтальпия воздуха по условиям задачи остается постоянной: / 2 = = J i , т. е. теоретический процесс сушки является изоэнтальпийным.

Изоэнтальпийность процесса требует разъяснения. Допустим, чтсГ в сушилке отсутствуют потери тепла. Сушильный агент заби­ рает только влагу от материала.

Рис. 103. Схема простейшего сушильного про-

~цесса:

•/ — вентилятор для забора холодного воздуха; 2 —возду­ хоподогреватель; 3— сушильная установка; 4 — вентиля­ тор для отбора отработанного теплоносителя

Сушильный агент, удаляемый из сушилки вентилятором 4, обла­ дает энтальпией /г, которая также складывается из энтальпии су­

чество водяных паров в нем увеличивается, то, следовательно, / в . п 2 должно быть больше, чем /в .пь

222

ре влаги от материала энтальпия сухой части сушильного агента уменьшается.

Следовательно, в изоэнтальпийной процессе сушки масса сухо­ го воздуха остается постоянной, а влагосодержание при неизмен­

Расход атмосферного воздуха с влагосодержанием do, потреб­ ный на приготовление сушильного агента для изоэнтальпийной су­ шилки, может быть подсчитан по формуле

« 2 — «б

Удельный расход тепла в ккал на 1 кг испаренной влаги в изо­ энтальпийной сушилке с нагревом воздуха в воздухоподогревателе 2 от ^о-ДО U определяют по формуле

Для более точных расчетов следует помнить, что на процесс оказывает влияние / В л (начальная энтальпия влаги в материале).

Поэтому с учетом энтальпии влаги материала в изоэнтальпий­ ной процессе удельный расход тепла составит

Температура влаги в материале ^Вл численно равна температу­ ре материала гм ь

Действительный процесс сушки. Действительный процесс сушки

тепла в сушильную установку <7ДОб (удельное количество тепла, подводимое в сушильную установку, ккал/кг влаги).

223

Потери тепла в сушильной установке складываются

нагрев остаточной влаги в материале; qz— потери тепла на нагрев

Для расчетов сушильных процессов, в которых теплоносителем яв­ ляются газовоздушные смеси, с достаточной для практики 'точ­ ностью применяют / — с?-диаграмму влажного воздуха.

Так как сам принцип построения /—d-диаграммы изложен в курсе общей теплотехники [22], то здесь разъясняется только по­ строение сушильных процессов в / — d-диаграмме.

На схеме / — d-диаграммы (рис. 104) изображены построения частей, составляющих процессы, которые встречаются при решении задач по сушке.

224

^ А ; dA; С Р А ; J А И is; du\ срд; /я, но так как по условию dA = dn, то ли­ ния, характеризующая этот процесс, может только идти по линии постоянного влагосодержания d. Процесс охлаждения воздуха без сообщения ему влаги будет характеризоваться прямой БА-

Если охлаждение воздуха вести и дальше, то, очевидно, по вер­ тикали дойдем до точки К, которая будет соответствовать темпера­ туре «точки росы» при данном влагосодержании. Относительная влажность в этой точке <р=100%. Если и дальше охлаждать влаж­ ный воздух до точки N, то процесс охлаждения уже пойдет по ли­

жание воздуха от die уменьшится до d^. Этот процесс, для констру­

Процесс охлаждения воздуха с увлажнением без потерь тепла изображается прямой БС, направленной по линии постоянного теплосодержания /. В процессе охлаждения воздуха энтальпия его сухой части, естественно, уменьшается. Так как процесс идет без потерь тепла, то это уменьшение энтальпии сухой части воздуха идет на теплоту парообразования влаги, которую забирает этот воздух, увеличивая свое влагосодержаиие от ds до dc. Эти пары воды, на образование которых пошла часть энтальпии сухого воз­ духа при уменьшении его температуры от tis до tc, остаются в этом же воздухе. Поэтому мы в праве считать, что энтальпия воздуха при его охлаждении с увлажнением остается постоянной.

Этот вывод используют при построении теоретического процес­ са сушки.

Явления смешения воздуха различных состояний в / — (/-диаг­ рамме встречаются очень часто и представляют большой интерес

где J А и J с соответственно энтальпии воздуха,' характеризуемого взятыми точками А и С; dA и dc — соответственно влагосодержа­ иие воздуха для точек А и С.

225

Преобразовав равенства (VIII . 26) и ( V I 11.27), напишем

лежат на прямой, соединяющей точки А и С независимо от пропор­ ции смешения.

Теперь, если на рис. 104 проведем линию смешения теплоноси­ телей, характеризуемых точкой А и точкой С, и на линии смешения выберем точку Мси, то, согласно уравнению ( V I I I . 2 9 ) , можно на­ писать

Следовательно, чтобы смешать воздух или сушильные агенты с

,различными параметрами, достаточно соединить точки, характери­ зующие эти сушильные агенты, и задаться либо каким-нибудь па­ раметром смеси, либо кратностью смешения.

Построение теоретического процесса сушки. Возьмем техноло­

гическую схему сушильного процесса, показанного на рис. 103, и выполним для него построение теоретического процесса сушки на / — rf-диаграмме (рис. 105).

что соответствует точке В, вступает в рабочую камеру сушилки и отбирает влагу без потерь тепла, следовательно, охлаждается до изотермы, на которой находится точка С. Линия ВС является ли­ нией теоретического процесса сушки. Она проходитпо изоэнтальпии.

Количество влаги, которое отбирает сушильный агент от мате­ риала при теоретическом процессе, составит разность его влагосо-

226

держаний в начале и конце процесса. Графически эта разность со­ ответствует отрезку C0D0. Поэтому формулу (VIII . 18) с учетом масштаба / — cf-диаграммы по влагосодержанию Ма можно напи­ сать в виде / = 1000/CoDoMd кг/кг влаги, а. расход окружающего воз­ духа в соответствии с формулой (VIII . 19) составит

Рис. 105. Построение теоретического про­ цесса сушки в / — {/-диаграмме

Удельный расход тепла для теоретического процесса определя­ ется по формуле (VIII . 21)

<7о — l(h— / о ) — *MI.

Переходя к графическому определению, отметит, что /о энталь­ пия воздуха до подогрева на диаграмме, соответствует энтальпии

227

в точке А, а энтальпия Ji соответствует энтальпии в точке В. Сле­ довательно, длина отрезка АВ с учетом масштаба диаграммы соот­

Построение действительного процесса сушки. В действительном процессе сушки, как указывалось, 1\ф12 и отличается на величи­ ну, которую обозначают А; А =

Но /г — / i — длина в масштабе / — ii-диаграммы именно того отрезка, который характеризует, насколько ниже или выше поли­ тропа будет проходить по отношению к изоэнтальпии.

Обозначим этот отрезок С0К, тогда в масштабе диаграммы вех личина отрезка

228

Подставив значение /, получим

CoKMi =

1000

Выполнив преобразования и заменив 1000[Mi/Ma) =т, где т — масштабный фактор диаграммы, определяют длину отрезка С0К.

Следует отметить, что для определения направления политропы необязательно находить точку С, характеризующую окончание тео­ ретического процесса. Можно взять любую точку на изоэнтальпии и, проведя из нее перпендикуляр на АВ, можно найти отрезок, ха­ рактеризующий отклонение политропы, по формуле

т. е. что отношения этих отрезков равны и, что а угол наклона по­ литропы к изоэнтальпии, проведенной из точки В через точку К,

229