Одесская национальная академия связи

им. А. С. ПОПОВА

________________________________________________________________________________________________________________________

Кафедра С и СПС

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине:

Производственные процессы и устройство объектов автоматизации

на тему:

"Расчет технологических параметров производственного процесса сушки "

Выполнила:

студентка 3 курса

группы КТ-3.11

Борисович И.К.

Руководитель:

Подтергера В.Н

Одесса – 2011

1. Техническое задание

Определить параметры процессов, протекающих в сушилках и конструктивные характеристики с заданием.

2. Содержание пояснительной записки.

   1. Основные зависимости и расчетные формулы

   2. Решение конкретных задач в соответствии с вариантом задания.

   3. Заключение

2.1. Основные зависимости и расчетные формулы.

1. Влажность материала может быть выражена в процентах либо от общей массы влажного вещества (u), либо от массы сухого вещества (u').Величины u и u' связаны соотношениями:

u'=100 u/(100- u); u=100u'/(100 +u') (10.1)

2. Количество влаги W, удаляемое из материала в процессе сушки, при изменении влажности материала от u_н до u_к равняется:

W=G_Н*( u_н - u_к)/(100- u_к) или W=G_k*( u_н - u_к)/(100- u_н) , (10.2)

где: G_Н и u_н - начальная масса и влажность материала, поступающего на сушку;

G_k и u_к - конечная масса и влажность высушенного материала.

Если влагосодержание материала дано в процентах от массы сухого вещества u', то:

W=G_сух(u_н'- u_к') /100, (10.3)

здесь: G_сух - производительность сушилки по абсолютно сухому материалу.

3. Паросодержание парогазовой смеси х (в кг пара/кг сухого газа):

х =М_п*р_п/М_г*(П –р_п), (10.4)

где М_п и М_г - мольные массы пара и газа;

П- общее давление парогазовой смеси;

р_п- парциальное давление пара.

Влагосодержание парогазовой смеси х (в кг водяного пара / кг сухого воздуха):

х=0.622*Р_нас/(П - Р_нас), (10.5)

где =p_n/Р_нас. (10.6)

4. Энтальпия влажного воздуха I (в Дж/кг сухого воздуха):

I = (с_в + с_п* х )t+r₀ х, (10.7)

5. Связь между параметрами влажного воздуха легко определяется по диаграмме Рамзина, с помощью которой преимущественно и решаются задачи по статике конвективной воздушной сушки.

6. Плотность влажного воздуха _вл.в. (в кг/м³) при давлении П и температуре Т, выраженной в К, определяется по формуле:

_вл.в= _в+_п, (10.8)

в котором плотность сухого воздуха _в и плотность водяного пара _п взяты каждая при своем парциальном давлении.

5. Удельный объем влажного воздуха (приходящийся на 1 кг сухого воздуха) _уд (м³/кг) рассчитывается по формуле:

_уд=R_BТ/( П-Р_нас ) (10.12)

5. Расход сухого воздуха в сушилке L (в кг/с):

L=Wl, (10.13)

Здесь W— производительность сушилки по испаряемой влаге,кг/с;

l-удельный расход сухого воздуха, кг/кг испаряемой влаги:

(10.14)

5. Расход теплоты в калорифере.Q {в Вт) при нормальном (основном) вариант процесса сушки:

Q=L(l₁-l₀) (10.15)

где l_о иl₁,- — энтальпии воздуха на входе в калорифер и на выходе из него, Дж/кг сухого воздуха.

Из теплового баланса сушильной установки для нормального сушильного варианта следует:

Q=L(I₂-I₀)+∑Q (10.16)

где I₂ — энтальпия воздуха на выходе из сушилки;

∑Q — сумма расходов теплоты на нагрев материала, нагрев транспортных устройств, потери в окружающую среду (см. ниже).

Пренебрегая величиной ∑Q по сравнению с L (I₂ — I_о) — основным расходом теплоты на испарение влаги и нагрев воздуха и пара, — получаем уравнение для теоретической сушилки:

Q=L(I₂-I₀) (10.17)

5. Удельные расходы теплоты q (в Дж/кг испаряемой влаги) в действительной сушилке:

(10.18)

в теоретической сушилке при том же конечном состоянии воздуха

q_т= (10.19)

5. Тепловой к. п. д. сушилки:

η=r/q (10.22)

где — удельная теплота парообразования воды, определяемая по температуре материала при сушке (температуре мокрого термометра), Дж/кг;

q— удельный расход теплоты в сушилке, Дж/кг.

5. При измерении психрометром относительной влажности движущегося воздуха парциальное давление водяного пара в нем может быть рассчитано по психрометрической формуле:

P_п=P'_нас–A(t-t_м)П (10.23)

где: P'_нас — давление насыщенного водяного пара при температуре мокрого термометра;

1_м — разность температур сухого и мокрого термометров;

П — барометрическое давление;

А — коэффициент, зависящий от ряда факторов, из которых основным является скорость воздуха. При w> 0,5 м/с:

(10.24)

13. Скорость испарения воды с влажной поверхности материала (в первом периоде сушки) G в кг/(м²-ч) может быть рассчитана по эмпирическому уравнению:

G=0,4075 (10.25)

14. Продолжительность сушки при постоянных условиях (по воздуху) может быть определена по приближенным уравнениям

а)для периода постоянной скорости:

(10.26)

б) для периода падающей скорости:

(10.27)

Общая продолжительность сушки:

(10.28)

15. Движущая сила процесса сушки (в первом периоде) может быть выражена следующим образом.

а) Как разность температур воздуха / и поверхности влажного материала, которая принимается равной температуре мокрого термометра tм:

x = t - t_м (10.29).

Величину х называют также потенциалом сушки.

б)Как разность влагосодержаний воздуха насыщенного (в поверхностном слое) и ненасыщенного х (в ядре воздушного потока):

(10.30)

16. Скорость сушки N в первом периоде может быть определена либо опытным путем, либо через коэффициент массоотдачи.

Так как количество испаренной влаги (в кг/с)

(10.33)

здесь: β— коэффициент массоотдачи в газовой фазе;

F — площадь поверхности испарения, м²;

x_cp - средняя движущая сила, кг пара/кг сухого воздуха;

ƒ = F/G_cyx— удельная поверхность (на кг сухого вещества), м²/кг.

17. Коэффициент массоотдачи:

N_u=R*(Pr)^Q33Gu – jg⁵ (10.35)

где:

Определяющим размером при вычислении критериев N_up и Rе_г является длина поверхности испарения l в направлении движения сушильного агента.

18. Продолжительность сушки и размеры противоточной сушилки при переменных условиях (по воздуху и материалу) могут быть определены с помощью уравнений (10.36) и (10.38). Для первого периода сушки в противоточной сушилке необходимо обес­печить площадь поверхности материала (в м²)

(10.36)