KZ_po_VP

Министерство транспорта и связи Украины Одесская национальная академия связи им. А.С.Попова

Курсовая работа По дисциплине «Производственные процессы и устройство объектов автоматизации» На тему «Расчет технологических параметров производственного процесса сушки»

Выполнил:

Студентка 3-го курса

Группы КТ-10

Березовский С.В.

Руководитель:

Подтергера В.Н.

0десса,2010г.

1.Техническое задание

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

2. Содержание пояснительной записки

2.1. Основные зависимости и расчетные формулы

2.2. Решение конкретных задач в соответствии с вариантом задания

2.3. Заключение.

2.1. Основные зависимости и расчетные формулы.

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

и'=100* и/(100- и); и=100* и'/(100 и') (10.1)

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

W=GH*( ин- ик)/(100-ик)или W=Gk*(ин- ик)/(100- ин) ,(10.2)

Где GH и ин- начальная масса и влажность материала, поступающего на сушку;

Gk и ик- конечная масса и влажность высушенного материала.

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

W=Gсух(и'н- и'к)/100, (10.3)

Здесь Gсух - производительность сушилки по абсолютно сухому материалу.

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

х =Мпрп/Мг*(П –рп), (10.4)

где Мп и Мг-мольные массы пара и газа; П- общее давление парогазовой смеси;рп- парциальное давление пара.

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

х=0.622*Рнас/(П - Рнас), (10.5)

где =pn/Рнас.

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

I = (св + сп х )t+г0 х, (10.6)

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

5. 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 кгсухого воздуха) _уд (м³/кг) рассчитывается по формуле:

_уд=R_BТ/( П-Рнас ) (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;-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, Дх/кр 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 сL (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:

(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 — 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

(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 мокротермометраtм:

x = t - t_м (10.29).

Величину к называют также потенциалом сушки.

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

(10.23)

Средняя движущая сила определяется по уравнениям:

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

где (10.35)

Определяющим размером при вычислении критериев Nup и Rе_гявляется длина поверхности испарения / 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)

2.2 Решение конкретных задач в соответствие с вариантом задания.

Задача №1(1)

Во сколько раз больше придется удалить влаги из 1кг влажного материала при высушивании его от 50 до 25%, чем при высушивании от 2 до1% влажности (считая на общую массу).

В обоих случаях поступает на сушку 1 кг влажного материала.

Решение

Найдем кол-во испарений при сушке: для 50-25%:

кг/ч

Для 2-1%:

кг/ч

Исходя из выше написаного получим:

р

Ответ: при высушивание материала от 50 до 25% массой в 1 кг, влаги придется удалить в 33 раза більше.

Задача №2 (8)

Влажный воздух с температурой 130 и =0,3 находится под давлением =7 кгс/см² ( 0,7МПа). Определить парциальное давление воздуха, его плотность и влагосодержание.

Решения

7 МПа=525 мм.рт.ст.

Под давлением насыщенный водяной пар не может иметь температуру выше 100. Поэтому при температуре воздушно-паровой смеси выше 100 = =380 мм. рт. ст.

Найдем парциальное давление:

==380 0,3=114 [мм. рт. ст.]

Найдем плотность влажного воздуха:

(1- )=

1,293) = 0,5551 [кг/м³]

Влагосодержание воздуха найдем следующим образом:

х=0,622 []

Задача №3(18)

Влажный материал с начальной влажностью 33%, критической 17% и равновеной 2%, высушивается при постоянных условиях сушки до 9% влажности в течении 8ч. Определить продолжительность сушки до 3% влажности в тех же условиях. Влажность дана в процентах от массы абсолютно сухого вещества.

Решение :

Определим N-скорость сушки в первом периоде.

Продолжительность первого периода сушки:

₁ = (и'_ни'_кр)N = (0.330.17)N = 0.16N

Продолжительность второго периода:

₂ = = =

Общая продолжительность сушки была 8 ч. Следовательно,

₁+₂ = 8 =,

Откуда N = 0.045 кг/(кг с).

При новых условиях начальной и конечной влажности материала:

₁= =3.56 ч.

₂= ч.

Общее время сушки составит:

= 3.56+9 = 12.56 ч.

Задача №4 (20)

Найти точку росы и относительную влажность воздуха, выходящего из сушилки, по показаниям психрометра: t_с=50, t_м=35.

Решение

Найдем на диаграмме точку пересечения изотермы t_м с линией

=100% (“А” на рис.)

Из точки “А” следуя по линии построинной температуро макротермометра (t_м=const) дойдем до пересечения с изотермой t. В точке пересечения “О” и будет искомое число (значение).

При t=50 и t_м=35 найдем по линии =const :

Чтоб найти точку росы необходимо на диаграмме -х найти точку, соответствующую заданному состоянию воздуха, затем опуститься по линии насыщения.

В данном случае х=0.39, а точка росы соответствует температуре t=33

2. Список используемой литературы

1. Липатов Н.Н. Процессы и аппараты пищевых производств.-М. Экономика, 1987.

2. Шакулин и др. Процессы и аппараты промышленных технологий.-Киев: « Центр учебной литературы», 2008