1. Теоретичні основи
Перепад тиску на шарі зернистого матеріалу у псевдозрідженому стані пропорційний його масі. Тому зміну перепаду тиску можна використовувати для визначення кількості випареної вологи, яка з висушуванням матеріалу зменшується.
Кількість випареної вологи розраховується за формулою :
WH2O = Fд ּΔР, кг,
де Fд – дійсний поперечний перетин шару зернистого матеріалу, м ;
ΔР – перепад тиску, кг/м2 .
Fд=Fּε0, м2
де F – поперечний перетин апарату, м;
ε0 – порозність шару зернистого матеріалу для нерухомого стану.
F=0.785d2,м2
де d - внутрішній діаметр апарату, м.
Поруватість можна виразити також і через густину матеріалу :
де ρн – насипна густина зернистого матеріалу, кг/м3 ;
ρі - істина густина зернистого матеріалу, кг/м3.
Витрати теплоти на сушку визначаються за формулою :
Q = І ּ U ּ τ , Дж . (6)
де: І – сила струму, А; U – напруга, В
Тепловий ККД сушильної установки визначається за формулою:
(7)
де: r – теплота пароутворення при t мокрого термометру, кДж/кг;
q – питомі витрати теплоти, кДж/кг .
2. Опис установки
Установка складається з компресору (1), який за допомогою крану (2), буферної ємкості (3) та ротаметру (4) з'єднай з апаратом псевдозрідження (6), який в свою чергу, з'єднай з u-подібним манометром (7).
Апарат складається з шару силікагелю, який знаходиться на перфорованій перегородці (5), елементу, що нагрівається (8) та термометру (9). Він з'єднай із джерелом струму (10).
3. Виконання роботи
Включають компресор. Повітря з нього надходить в апарат псевдозрідження. Для вирівнювання тиску в апараті встановлена буферна ємкість. За допомогою ротаметру встановлюються витрати повітря і за графіком визначають секундні витрати повітря
Повітря нагрівається за допомогою елементу, який підключається до джерела струму, на якому виставляють задані параметри за силою струму та напругою. Він включається одночасно з компресором, в тон же час засікається початок сушки. В апараті знаходиться зволожений силікагель, який по мірі висушування повністю переходить у псевдозріджений стан. Під час сушки, через кожні 15 хвилин, термометром фіксується температура сушки, а манометром – перепад тиску. Коли рівень рідини у манометрі перестане змінюватись роботу можна вважати закінченою, а матеріал – сухим.
4. Обробка результатів дослідів
За отриманими даними будується графік залежності Р = f (τ). Кількість випареної вологи визначається за формулою (1), причому ΔР знаходиться як різниця між початковим та кінцевим значенням Р : ΔР – Р =Pпоч – Ркін . Дійсний поперечний перетин апарату визначається за формулою (2). Поруватість силікагелю визначається за формулою (4), виходячи з його густини. Насипна густина для силікагелю становить ρн= 650 кг/м3, а істинна густина його – ρі 1100 кг/м3.
Визначаються витрати теплоти на сушку, питомі витрати теплоти, які пішли на випарювання і кг вологи з матеріалу, тепловий ККД сушильної установки. Теплоту пароутворення r знаходять за таблицею LV1I [4, с.549].
Таблиця 1 – Вихідні, дослідні дані та результати розрахунків.
|
Найменування |
Умовні позначення |
Розмірність |
Величина | ||
|
1 |
2 |
3 | |||
|
1.Показники шкали ротаметру |
- |
- |
|
|
|
|
2.Секундні витрати повітря |
Vc |
м3/с |
|
|
|
|
3.Внутрішній діаметр апарату |
d |
М |
|
|
|
|
4.Порозність апарату |
ε0 |
- |
|
|
|
|
5.Сила струму |
I |
А |
|
|
|
|
6.Напруга |
U |
В |
|
|
|
|
7.Час сушки |
τ |
с |
|
|
|
|
8.Теплота пароутво-рення при t мокрого термометру |
r |
кДж/кг |
|
|
|
|
9.Температура сушки |
t |
˚С |
|
|
|
|
10.Опір силікагелю |
P |
кг/м2 |
|
|
|
|
11.Кількість випареної вологи |
WH2O |
кг |
|
|
|
|
12.Питомі витрати теплоти |
g |
кДж/кг |
|
|
|
|
13.Витрати теплоти на сушку |
Q |
Дж |
|
|
|
|
14.Тепловий ККД сушильної установки |
η |
% |
|
|
|