Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Зерносушение. Учебное пособие
.pdf
31
Рис. 2.1. I-d-диаграмма
32
Основной линией I-d-диаграммы является кривая для
насыщенного воздуха, то есть φ=100 %.
На диаграмме нанесены также параллельные линии t=const
(изотермы) и кривые постоянной степени насыщения φ=const.
Кроме того, в нижней части диаграммы нанесены величины парциального давления водяного пара (Рп), зависящие от влагосодержания (при данном барометрическом давлении).
I-d-диаграмма построена для характеристики влажного воздуха при давлении 993 гПа. Положение любой точки может быть
определено двумя величинами. Эта точка характеризует состояние влажного воздуха по следующим параметрам: I, t, d, Pп, tт, φ.
Методика расчета сушильного процесса при использовании в качестве агента сушки смеси воздуха с продуктами сгорания топлива несколько отличается от просто нагретого воздуха, кроме того,
расчет действительной и теоретической сушилок имеет свои нюансы. Рассмотрим эти варианты.
1. Построение на I-d-диаграмме процесса сушки
при работе нагретым воздухом.
Поскольку в современных зерносушилках не имеется дополнительного источника теплоты, а также отсутствуют потери
на транспортное оборудование, то принимаем, что ∆<0,
где ∆ – сумма сообщений и потерь тепла в сушильном аппарате.
Итак, по данным t0и φ0находим точку А (рис. 2.2) в которой состояние воздуха характеризуется влагосодержанием d0и
теплосодержанием I0. Поступающий наружный воздух необходимо нагреть в калорифере до заданной температуры t. Этот процесс происходит без изменения d0, так как извне влаги не поступает. Поэтому из точки (А) проводим прямую, параллельную оси
ординат до пересечения с изотермой t1в точке В. Прямая АВ характеризует процесс нагрева наружного воздуха от t0до t1. а точка В характеризует состояние нагретого воздуха – агента сушки
перед входом в сушилку. Этому состоянию соответствуют относительная влажность нагретого воздуха φ1и его теплосодержание
I1. Эту информацию дает прямая, проведенная параллельно линии
I=const до пересечения с осью ординат, с одной стороны, и изо-
33
термой t2отработавшего воздуха (или φ2) в точке С0, с другой
стороны.
Тогда линия ВС0характеризует процесс охлаждения агента
сушки, а точка C0– состояние отработавшего воздуха. Таким образом, линия ABC0отражает сушильный процесс теоретической
сушилки, так как в ней отсутствуют потери тепла в окружающую
среду, то есть I1=I2, сушка заканчивается в точке С0с влагосодержанием агента сушки d'0.
Однако в действительной сушилке потери теплоты в окружающую среду неизбежны, например, через ограждающие стены,
поэтому процесс сушки пойдет по другой схеме.
Рис. 2.2. Построение процесса сушки нагретым воздухом
34
На линии ВС0выбираем произвольную точку (е), опускаем пер-
пендикуляр (еЕ), значение которого находим по формуле
еf
Δ
еЕ
500
.
(10)
На практике величину отрезка (ef) принимают равным
50 мм.
Δ= (t1+ q
доп
) - (qпр+ qт+ q5) ,
где t1– температура зерна при входе в сушильную камеру, °С;
q
доп
– дополнительное сообщение теплоты в сушильном аппа-
рате, равно 0;
qпр– потери теплоты с уходящим зерном, Дж/кг исп. влаги
определяется по формуле
19,4
100
100
805,0
10021002
12св
1
12
2
12
22
пр
ttc
W
tt
W
tt
W
W
G
q
,
где G2– масса высушенного зерна за час, кг/ч.
2
1
12
100
100ww
GG
.
W – часовое количество испаренной влаги, кг/ч.
100
2211
wGwGW
.
где w1и w2– влажность зерна до и после сушки, %;
t2– температура высушенного зерна, °С;
qт– потери теплоты на нагрев транспортного оборудования,
перемещающих зерно в сушилке, равно 0;
q5– потери теплоты в окружающую среду, Дж/кг исп. влаги
19,4
W
вср
5
ttKF
q
,
35
где ΣF – суммарная площадь поверхности сушилки, отдающих
теплоту, м2;
К – коэффициент теплопередачи стенок сушилки
кДж/(м2·°С·ч);
tcp– средняя температура агента сушки, °С;
tв– средняя температура воздуха вокруг сушилки, °С.
Соединяем точку (В) с точкой (С) до пересечения с изотермой
t2или кривой относительной влажности φ2. Таким образом, точка
(С) является конечным этапом процесса действительной сушилки. Из построенного на диаграмме процесса можно определить
расход сухого воздуха (I, кг с.в. / кг исп. вл.) на 1 кг испаренной
влаги из соотношения
СД
5000
I
.
Расход теплоты из калорифера qк, Дж/кг исп. вл., находим
по формуле
19,4
СД
АВ
500
к
q
.
Отрезки АВ и СД на диаграмме измеряют в миллиметрах.
2. Построение на I-d- диаграмме процесса сушки
при работе смесью воздуха с топочными газами
Для построения характеристик процесса сушки теоретической сушилки необходимо знать заданное значение температуры
агента сушки перед входом в сушилку t1и его влагосодержание
d1г / кг сух. возд., рассчитанное по формуле
100
WH9A
1
WH910
pрp
0
00
pp
1
L
dL
d
,
где HP, WP, AP– элементы состава топлива (количество водорода,
влажность и зольность топлива), % ;
α – общий коэффициент избытка воздуха, находят по формуле
36
cмcм0
п0
0
cмcм
pp
п
pр
ТТТрв
1000
100
WH9
1
100
WН9
tсI
id
L
tсitсQ
,
где
р
в
Q
- высшая теплотворная способность топлива кДж/кг топ.
р
в
Q
= [81Cp+ 300Hp- 26·(Op- Sp)]·4,19
где Сp, Op, Sp– элементы состава топлива (количество углерода,
кислорода, серы), % ;
ηт– КПД топки;
ст– удельная теплоемкость топлива, кДж/(кг·°С);
tт– температура топлива, °С;
iп– теплосодержание водяных паров смеси при заданной тем-
пературе, кДж/кг;
ссм– теплоемкость смеси топочных газов с воздухом,
кДж/(кг·°С) (ссм≈0,24·4,19);
L0– теоретическая масса воздуха, необходимая для сгорания
1 кг топлива, кг / кг топл. равна:
1000
293,11,1
р
н
0
Q
L
,
где
р
н
Q
– низшая теплотворная способность топлива.
Схема построения диаграммы следующая: по данным t0и
φ0, находим точку А (рис. 2.3). На линии абсцисс наносим значе-
ние влагосодержания смеси топочных газов с воздухом (d1) и из
нее проводим вертикальную линию до пересечения с изотермой
t1. Через точку (В) проводим линию, параллельную теплосодер-
жаниям, характеризующую теплосодержание агента сушки перед
входом в сушилку I1. Прямую (I1В) продолжаем до пересечения с
φ2(или t2) в точке С0.
37
Рис. 2.3. Построение процесса сушки смесью
топочных газов с воздухом
Таким образом, линия (АВ) характеризует процесс нагрева
сушильного агента путем смешения продуктов сгорания топлива
с наружным воздухом, точка (В) – состояние агента сушки перед
входом в сушилку, прямая (ВС) представляет процесс охлаждения отработавшего агента сушки и точка (С0) – окончание сушки
в теоретической сушилке.
38
Для действительной сушилки, характерной потерями тепла,
диаграмма имеет иной вид. На прямой (ВС0) отмечаем произвольную точку (е), из нее опускаем перпендикуляр (еЕ) и опреде-
ляем ее величину по формуле (10). Соединяем точки В и Е и прямую (BE) продолжаем до пересечения с линиями t2(или φ2). В
точке (С) процесс сушки заканчивается. Теперь можно по диаграмме определить удельные расходы сушильного агента и теплоты
CD
I
5000
и
CD
AF
q
500
.
3. Построение на I-d-диаграмме процесса охлаждения
сушильного агента.
По данным t0и φ0наносим точку А (рис. 2.4), через нее
проводим линию (I0) и определяем влагосодержание наружного
воздуха точку А (рисунок 2.4), через нее проводим линию (I0) и
определяем влагосодержание наружного воздуха d0в точке А. На
линии теплосодержания (I0) отмечаем произвольную точку (е),
которую соединяем с точкой (f). Отрезок (ef) должен быть параллельным оси абсцисс (или перпендикулярным линии Ad0). Из
точки (е) проводим вверх вертикаль, на которой откладываем отрезок
500
Δ
еfеЕ
,
где ∆=qnp+t2-q5. Соединяя точку (Е) с точкой (А), в пересечении с
изотермой t3(или φ3) находим точку (С), из которой опускаем
перпендикуляр в точку (D) на продолжении линии d0А.
Таким образом, удельный расход наружного воздуха lх,
кг/кг исп.вл., на охлаждение просушенного зерна определяем по
формуле:
МdCDdd
l
10001000
03
х
,
где Md – масштаб влагосодержания, принимают 1 мм = 0,2 г/кг,
тогда, lх=500/СD.
39
Рис. 2.4. Построение процесса охлаждения зерна
Таким образом, графоаналитические методы наглядны и
просты в вычислениях. I-d-диаграмма позволяет проводить статистические балансовые расчеты, качественно анализировать эффективность различных способов движения и подготовки агента
сушки в сушильной камере. Поэтому эти методы широко используются для приближенных расчетов конвективных сушильных
установок.
40
Глава 3. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ПЕРЕНОСА
ТЕПЛОТЫ И ВЛАГИ В ЗЕРНЕ
Все исследования процесса сушки влажных материалов делятся на три раздела:
1. Статика сушки. Изучает характер связи влаги с материа-
лом.
2. Кинетика сушки. Изучает характер протекания процесса
отдачи влаги.
3. Динамика сушки. Изучает механизм движения влаги.
3.1. Статика сушки
Зерно относится к коллоидным капиллярно-пористым телам, содержащим, главным образом, гидрофильные коллоиды,
способным удерживать огромную водную оболочку. Кроме воды
коллоидные частицы могут адсорбировать молекулы любого другого растворителя и ионы электролитов, которые сообщают коллоидной частице определенный заряд. Коллоидная частица вместе с адсорбционным слоем представляет собой мицеллу. Жидкость может адсорбироваться на внешней поверхности мицеллы
или проникать внутрь нее. В первом случае такая жидкость называется интермицеллярной, во втором – интрамицеллярной.
Вода в составе зерна является той средой, в которой происходят процессы непрекращающихся биохимических превращений. Причем реакционная способность воды в этих процессах
неодинакова и зависит от величины прочности физической и химической связи ее с тканями зерна. Удаляя влагу в процессе сушки, затрачивают определенную энергию на нарушение влаги с
материалом.
В основу современных представлений о формах и видах
связи воды с материалом положена термодинамическая схема
П.А. Ребиндера, построенная по энергетическому принципу, в
котором учитывается интенсивность связи влаги, условия образования и нарушения этой связи.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]