Лекция №09. Сушка лекция №2

5

Сушка. Лекция № 2.

Материальные балансы сушильного аппарата. Расход абсолютно сухого воздуха. Удельный расход а. с.в. Массовый расход влажного воздуха. Объемный расход влажного воздуха. Поток удаляемой влаги. Расход сухого материала. Связь между относительной и абсолютной влажностью материала.

Выделим сушильный аппарат из схемы сушильной установки и запишем уравнение материального баланса по влаге для 1 контура (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Схема сушильного аппарата.

Запишем уравнение материального баланса по влаге для 1 контура (рис. 1.2).

, откуда - расход а. с.в. (1.2)

Поделим обе части уравнения (1.2) на W

- удельный расход а.с.в. (2.2)

Массовый расход влажного воздуха на входе в калорифер

.

Объемный расход влажного воздуха на выходе из сушильной камеры

.

Запишем уравнение материального баланса по влаге для 2 контура

, откуда . (3.2)

Расход сухого материала может быть найден, если известен расход влажного материала и абсолютная влажность его.

Пусть известно , тогда , откуда

. (4.2)

Абсолютная и относительная влажности связаны между собой следующими выражениями

(5.2)

Тепловой баланс калорифера сушильной установки. Мощность калорифера. Удельный расход теплоты в калорифере. Расход греющего пара в калорифере.

Выделим калорифер из схемы сушильной установки и запишем уравнение теплового баланса для 1 контура, пренебрегая потерями теплоты в окружающую среду (рис. 2.2).

, откуда . (6.2)

Рис. 2.2 Схема калорифера.

[]. (7.2)

Составим уравнение теплового баланса для второго контура (рис. 2.5)

, откуда , (8.2)

где D – расход греющего пара в калорифере.

Тепловой баланс сушильной установки. Основное уравнение статики сушки. Уравнение линии сушки. Идеальная сушка.

Составим уравнение теплового баланса для сушильной установки (см. рис. 3.2), пренебрегая потерями тепла в окружающую среду

, где (9.2)

Рис. 3.2. Схема сушильной установки.

- дополнительный подвод теплоты в сушильный аппарат, потери теплоты в окружающую среду, потери теплоты с транспортом.

Преобразуем полученное уравнение, учитывая выражение (6.2)

.

После сокращений и с учетом группировки членов уравнение, содержащих G_c, получим

, где (10.2)

- потери теплоты с материалом.

Поделив обе части уравнения (10.5) на W, получим

, (11.2)

где - параметр сушки, который равен сумме удельных потерь теплоты.

Пусть , тогда , а . Сушильная установка, в которой каждая из составляющих удельных потерь теплоты равна нулю, носит название «идеальной сушки». Для такой сушилки линия процесса сушки совпадает с линией I = const диаграммы Рамзина (см. рис. 4.2)

идеальной сушки (I₂ = I₁)

.

Рис. 4.2. Изображение на диаграмме Рамзина линии процесса сушки идеальной сушилки.

Почему процесс сушки идеальной сушилки совпадает с линией I = const?

Поток сушильного агента (СА) отдает свою теплоту в сушильном аппарате. Казалось бы, такой процесс должен сопровождаться снижением энтальпии. Однако, эта теплота, в случае идеальной сушилки, идет исключительно на испарение влаги, а влага в виде паров присоединяется к потоку СА, возвращая тем самым затраченную теплоту.

Преобразуем уравнение (11.2) до вида

, а теперь заменим параметры СА на выходе из аппарата на текущие параметры СА в произвольном сечении аппарата (т.е. на ). Тогда получим

. (12.2)

Уравнение (12.2) может быть названо уравнением линии сушки.

Реальный процесс сушки. Заданы параметры т.т. «0» и «2».

Пусть . Построим линию нагревания С А в калорифере и линию идеальной сушки в диаграмме “I – x” до их взаимного пересечения (т. см. рис. 5.2.)

Воспользуемся уравнением статики сушки в виде .

По условию задачи известны величины: . Для определения положения линии сушки реального процесса перепишем последнее уравнение в виде

. Но, а поэтому I₁ больше I₂ на . От т. 1_ид откладываем вверх отрезок равный . Таким образом, находим положение точки начала процесса сушки реального процесса (окончания процесса нагревания СА в калорифере реального процесса)

Рис.5.2. Изображение процессов нагревания С А и сушки в “I – x” диаграмме.

Линия «1 – 2» - линия сушки реального процесса в случае, если (линия изменения параметров СА в процессе реальной сушки). Так как , то и мощность калорифера реальной сушки больше мощности калорифера идеальной сушки.

Аналогичные рассуждения можно повторить для случая, когда , и провести соответствующие построения (см. рис. 5.2).