PAKhT_LABI / Лабораторна робота №6

Кафедра "Процеси і апарати хімічної технології"

Лабораторна робота ТУ № 6

"Експериментальне визначення матеріального і теплового балансів"

Виконав:

ст гр. ХТ-35

Іванкевич Р.

Львів 2007

МЕТА РОБОТИ

Вивчити процес сушки в радіаційно-конвективній сушарці і структуру матеріального й теплового балансів; скласти матеріальний і тепловий баланси радіаційно-конвективної сушарки.

1. ОСНОВНІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

Радіаційно-конвективний метод сушіння з допомогою електровипромінювачв (інфрачервоними променями) є найбільш ефективним для сушіння тонкостінних виробів з кераміки. Він забезпечує рівномірність і велику інтенсивність сушіння порівняно з конвективним методом і до того ж періодична радіація дає найкращі результати.

Матеріальний баланс сушарки складається для визначення кількості виділеної вологи з матеріалу і повітря (теплоносія), здатного поглинути цю вологу при заданому режимі.

Маса виділеної за час досліду вологи знаходиться за різницею між масами вологого G₁ і висушеного G₂ матеріалів, кг:

, (1)

Абсолютна волога визначається як відношення маси вологи, що знаходиться в матеріалі, до маси абсолютно сухого матеріалу:

, (2)

З умов матеріального балансу по волозі:

, кг,

звідки

, кг, (3)

де L_M – кількість повітря, здатного поглинути W кг вологи при вологовмісті повітря при вході в сушарку d₀ і виході із неї d₂ .

Подана вентилятором кількість повітря визначається залежно від напруги, що подається на електродвигун, з допомогою вольтметра і перевідного графіка.

Витрата сухого повітря на 1 кг випаруваної вологи, кг:

, (4)

Тепловий баланс складається з витрат теплоти на випаровуванні вологи, витрати теплоносія, теплового ККД сушарки. Тепловий баланс зрівноважує кількість підведеної до сушарки теплоти і затраченої на випаровування вологи і компенсує витрати.

Рівняння теплового балансу даної сушарки, приведене до часу досліду, має вигляд:

, (5)

З рівняння (5) можна визначити Q_Н – кількість теплоти, яка повинна бути виділена нагрівачами (лампами) сушарки:

, (6)

Після перетворення (3):

, (7)

Позначення й методи знаходження величин у рівняннях (5)-(7):

1.  теплота винесена теплоносієм з сушарки, визначається як різниця її тепловмістів при вході в сушарку і виході з неї; L_g  витрати повітря за час досліду, кг.

Тепловміст атмосферного повітря, кДж/кг_{сух. пов.},

, (8)

або знаходиться за діаграмою I-d при відомих t₀ і  (відносна вологість повітря на вході й виході з сушарки);

2.  теплота, витрачена на випаровування W вологи з матеріалу; W – розраховується за формулою (1); і = 2493 – прихована теплота пароутворення, кДж/кг вологи; С_вол = 4,2 – теплоємність води, кДж/кг при температурі матеріалу, що надходить у сушарку;

3.  теплота, витрачена на підігрівання вологого матеріалу; G₁ і G₂ – маса матеріалу, що надійшов, і висушеного, кг; С_М^', С_М^''  теплоємність вологого матеріалу при температурі на вході в сушарку t₁ і виході з сушарки t₂ , кДж/(кг°С),

, (9)

С_с – теплоємність абсолютно сухого матеріалу. Для керамічної плитки С_с = 0,84 кДж/(кг°С), W_a – абсолютна вологість матеріалу, визначається за (2);

4.  теплота, витрачена на нагрівання транспортної сітки, G_m = 0,25 кг на погонний метр маси транспортної сітки, C_m = 0,452 кДж/(кг°С)при t < 100°С, t₁^', t₂^' – температура сітки на вході й виході із сушарки;

5.  втрати теплоти в навколишнє середовище; _заг = 8,4 + 0,06t, Вт/(м²°С) – коефіцієнт загальної тепловіддачі від зовнішньої поверхні у повітря; F – площа поверхні стінок сушарки із запасом 20 %, F = 1,9 м²; t_ст, t_пов – середня температура відповідно стінки і повітря навколишнього середовища.

Загальні витрати теплоти нагрівачами з урахуванням ефективності їхньої роботи, кДж:

, (10)

де Q_H – теплота нагрівачів, розрахована за (6), а – коефіцієнт багаторазового відбиття ламп (а = 1,08), ₁  енергетичний ККД лампи (₁ = 0,8), ₂ =0,75 – коефіцієнт ефективності ламп.

Потрібні витрати електроенергії нагрівачів, кВтгод:

, (11)

Фактична витрата енергії розраховується показниками лічильника за час досліду:

, (12)

N_кін, N_поч – кінцевий і початковий показ лічильника.

Питомі витрати енергії на випаровування 1 кг вологи з урахуванням витрат потужності вентилятором, кДж:

, (13)

Енергетичний ККД сушарки:

, (14)

2. ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

1. Ознайомитися з обладнанням і роботою експериментальної установки, перевірити її справність і правильність підключення.

2. Установка складається із сітчастого конвеєра з привідним і натяжним барабанами, редуктора і електродвигуна. Конвеєр поміщений в робочій камері 9 сушарки. Для підводу повітря під сітку вмонтований вентилятор 7 з розподільчим обладнанням 8. Над сіткою встановлено електричні нагрівачі-лампи інфрачервоного світла 11. Для відведення повітря з камери вмонтований патрубок, в якому знаходиться датчик 15 для вимірювання температури, останній з'єднаний з МСРІ-0117. Над патрубком встановлений психрометр 13 для вимірювання відносної вологи. Для вимірювання швидкості може бути використана трубка Піто з мікроманометром або вольтметром 5. Температуру корпуса, сітки й плитки вимірюють приладами 19 і 20 з термопарами. Для вимірювання витрати енергії встановлений електролічильник (рис.1).

Рис.1

3. За п'ять хвилин до початку досліду ввімкнути у мережу нагрівачі (лампи) і привід вентилятора.

4. Зважити заздалегідь підготовлені зразки сирих керамічних плиток. Одну частину плиток вмістити в сушильну шафу для визначення початкової абсолютної вологи плитки висушуванням до постійної маси, 2-3 плитки вмістити на конвеєр-сітку перед сушильною камерою.

5. Водночас увімкнути привід конвеєра і прилад МРСІ для вимірювання температури вихідного повітря приладами 19, 20 для вимірювання температури поверхні сушарки й сітки.

6. Через задані проміжки часу фіксувати покази: температура вихідного повітря, сітки, корпуса, покази лічильника, психрометра й анемометра.

7. Як тільки плитки 10 підійдуть до виходу з камери 9, вимкнути нагрівачі (лампи), привід вентилятора і конвеєра.

8. Виміряти температуру плитки на виході t° і записати кінцеві покази приладів, після чого вимкнути їх,

9. Зважити плитки після 5...7 хв. охолодження.

10. Усі результати вимірів занести до табл.1, 2.

11. Зробити розрахунки по матеріальному й тепловому балансах за формулами 1-14. Результати занести до табл.1 і зробити висновки.

Таблиця 1

Вологість матеріалу, %		Маса матеріалу, кг			Час досліду, год.	Швидкість повітря, м/с	W, кг
Wп	Wк	G1	G2	Gc
14,65	6,476	53,65103	50,92103	48,95103	0,292	0,6104	7,16103

Кількість повітря, кг		Відносна вологість, %
LM	Lg	0	2
0,6	8,37102	12,476	5,649

Температура матеріалу, С		Теплота нагрівачів, кДж		Вологовміст, г/кг сух. пов.		Енергія, кВтгод		q, кДж/кг	e
t1	t2	QH	QHзаг	d0	d2	Eп	Eф
11	60	3,234105	5,81105	0,75	0,9	1,61103	0,3	89,3	0,2448

Таблиця 2

Температура, С			Номер лічильника, кВт
Повітря t2	Камери tпов	Сітки t2''	Nпоч	Nкін
28	20	18	512,5	512,8