Лекция №10. Сушка лекция №3

Сушка. Лекция №3

1.3. Реальный процесс сушки в простой сушильной установке. Заданы параметры т.т. «0» и «1». Точка 2 задана одним параметром, φ₂.

Пусть . Построим линию нагревания СА в калорифере и линию идеальной сушки в диаграмме “I – x” до пересечения этой линии с линией (т. см. рис. 1.3.).

Рис.1.3. Изображение процессов нагревания СА и сушки в “I – x” диаграмме.

Для построения линии сушки воспользуемся уравнением линии сушки в виде

_{Преобразуем уравнение линии сушки}

. (1.3)

Зададимся произвольным значением влагосодержания x на участке «» (см. рис. 1.3).

Подставим это значение влагосодержания в формулу (1.3). Найдем, таким образом, второй параметр влажного воздуха в произвольной точке линии реальной сушки, I. Найдем точку пересечения параметров влажного воздуха x и I в поле диаграммы Рамзина. Соединим т. 1 с произвольной точкой линии реальной сушки и продолжим ее до пересечения с линией . Линия «1 – 2» - линия реальной сушки. Линия реальной сушки при заданном значении параметра сушки () проходит ниже линии идеальной сушки (см. рис. 1.3). Влагосодержание влажного воздуха на выходе из сушильной установки реального процесса сушки меньше x_2ид. Следовательно, удельный расход а.с.в. в реальном процессе выше удельного расхода а.с.в. в идеальном процессе сушки. В таком же соотношении находятся и удельные расходы тепла в калорифере реальной сушильной установки и идеальной.

Аналогично может быть построена линия сушки для случая .

2.3. Сушка с частичным возвратом отработанного воздуха (с рециркуляцией отработанного воздуха). Схема установки. Построение линий смешения, нагрева и сушки для идеального варианта. Коэффициент рециркуляции. Сравнение с простой сушильной установкой.

Процессы сушки протекают с большей скоростью при повышенных температурах и пониженных влажностях СА, иначе – при высокой движущей силе процесса. Однако на практике часто необходимо вести процесс сушки медленно, т.е. в мягких условиях (при меньшей температуре и большем значении влагосодержания СА). Такая сушка применяется в случае высушивания термолабильного материала или в случаях неравномерного высушивания влажного материала: чрезмерно высушивается у поверхности контакта с СА и недостаточно во внутренних зонах.

Для обеспечения смягчения условий сушки в сушильной установке часть отработанного воздуха возвращается на вход в установку, где смешивается со свежим воздухом. Далее эта смесь направляется на нагрев в калорифер, после чего поступает в сушильный аппарат (см. рис. 2.3)

Рис. 2.3. Схема сушильной установки с рециркуляцией отработанного воздуха.

Рис. 3.3. Изображение процессов смешения СА, нагревания его и изменения его параметров в процессе сушки в поле диаграммы Рамзина (идеальный вариант процесса).

Коэффициент рециркуляции показывает, какая масса отработанного воздуха возвращается в процесс на каждый кг свежего воздуха, .

Пусть известны: параметры воздуха свежего и отработанного, параметры точки смешения воздуха свежего и отработанного. Построим линии: смешения, нагрева и сушки в “I – x” диаграмме.

Построение начинают с проведения линии смешения – это прямая, соединяющая т.т. «0» и «2» (ниже будет доказано, что линия смешения действительно прямая в координатах “I – x”). Зная параметры т. смеси (т. «М»), проводят линию нагрева воздуха в калорифере (х = const) до пересечения с изоэнтальпией I₁ =I₂ (так как процесс сушки идеальный, поэтому линия сушки «1 – 2» совпадает с линией I = const.), таким образом определяя положение т. «1».

Докажем, что на самом деле, по сравнению с простой сушильной установкой, установка рассматриваемая обеспечивает понижение температуры и повышение влагосодержания С А на входе в сушильный аппарат.

Построим линию нагрева С А в простой сушильной установки, начиная от т. «0» до пересечения с линией идеальной сушки этой установки, как продолжение линии «1 – 2» сушки с рециркуляцией отработанного воздуха (на рис. 3.3. эти линии обозначены пунктирно). Точку пересечения обозначим символом «». Сравним температуру и влагосодержание в т.т. «» и «1». Действительно .

3.3. Расход циркулирующего СА. Удельный расход циркулирующего СА. Баланс по влаге узла смешения. Тепловой баланс узла смешения. Уравнение линии смешения.

Составим баланс узла смешения по а.с.в. (см. рис. 4.3)

, откуда , . (2.3)

Поделим обе части уравнения (2.6) на W

. (3.3)

Составим баланс по влаге узла смешения

, или , или

. (4.3)

Составим тепловой баланс узла смешения

, откуда . (5.3)

Приравняем правые части уравнений (4.3) и (5.3)

. (6.3)

Уравнение (6.6) представляет собой уравнение прямой линии в отрезках в координатах “I – x”. Следовательно, действительно, линия смешения в диаграмме Рамзина – прямая линия.

Рис. 4.3. Схема узла смешения.

4.6. Материальный баланс сушильного аппарата. Расход циркулирующего воздуха. Удельный расход циркулирующего воздуха. Удельный расход свежего воздуха.

Выделим сушильный аппарат из схемы сушильной установки с рециркуляцией отработанного С А (см. рис. 5.3) и составим уравнение материального баланса по влаге

для контура 1.

,

откуда . (7.3)

Поделив обе части уравнения (7.3) на W, получим

, (8.3)

где l_ц – удельный расход циркулирующего воздуха.

Приравняем правые части уравнений (3.3) и (8.3) и найдем удельный расход свежего воздуха в установке с частичным возвратом отработанного воздуха, принимая во внимание уравнение (4.3)

, или , или .

С учетом того, что , получим

, т.е. удельный расход свежего воздуха в сушильной установке с рециркуляцией отработанного воздуха равен удельному расходу свежего воздуха в простой сушильной установке.

Рис.5.3. К уравнению материального баланса сушильного аппарата.

5.3. Тепловой баланс калорифера сушильной установки с рециркуляцией отработанного воздуха.

Составим уравнение теплового баланса калорифера сушильной установки (см. рис. 6.3)

, откуда . (9.3)

Но , а , поэтому

, с учетом того, что для идеальной сушки I₂ = I₁,

, т.е. мощность калорифера в сушильной установке с рециркуляцией отработанного воздуха равна мощности калорифера в простой сушильной установке.

Рис. 6.3. К уравнению теплового баланса калорифера.