Мет_указ [2ч] _022014_ - Рек_К, Сушка, Абсор _фото_

Таблица 5

Температура кипения и составы жидкости и пара водных растворов этилового спирта (760 мм рт.ст.)

31

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ к лабораторной работе №2

1.Порядок выполнения работы.

2.Равновесие в процессе ректификации, влияние температуры идавления на

равновесие. Равновесные линии различных смесей на диаграмме У–X. t–Х–У диаграмма.

3.Закон Рауля и Дальтона, движущая сила процесса.

4.Материальный баланс и уравнения рабочей линии для исчерпывающей и укрепляющей части.

5.Флегма, флегмовое число, коэффициент избытка флегмы. Влияние флег мового числа на число тарелок.

6.Расчет числа тарелок по кинетической кривой.

7.Расчет высоты колонны по числу единиц переноса.

8.Схема ректификационных установок периодического и непрерывного дейст вия.

9.Конструкция тарелок. Виды и характеристики насадок.

33

Лабораторная работа №3 «Исследование конвективной сушки твердого тела»

Цели лабораторной работы:

–построение кривых сушки и скорости сушки;

–определение опытного значения коэффициента массоотдачи и сравнение его с расчетным значением.

Краткие сведения из теории

Сушка – процесс удаления влаги из влажных материалов путем ее испарения и отвода образующихся паров. Весьма распространенным способом проведения этого процесса в промышленных условиях является конвективная сушка, т.е. сушка путем непосредственного соприкосновения сушильного агента (нагретого воздуха, топочных газов) с высушиваемым материалом.

Для расчета и проектирования сушильных аппаратов необходимо знать кинетику сушки, которая характеризуется изменением во времени средней влажности материала u , [(кг влаги / кг сухого вещества) 100%] и его темпера-

туры t . Зависимость влажности материала от времени сушки и f гра-

фически изображается кривой линией (рис. 2), которая носит название кривой сушки. Кривую сушки строят по опытным данным путем взвешивания через определенные промежутки времени образца материала с известной начальной

34

влажностью. На рис. 3-2 приведена также кривая нагрева t f высушивае-

мого материала.

Путем графического дифференцирования кривой сушки может быть определена скорость сушки. Для материала данной влажности скорость сушки выражается тангенсом угла наклона касательной, проведенной к соответст-

вующей точке кривой. Откладывая на графике значения tg ddи , можно по-

строить кривую скорости сушки ddи f и (рис. 3-1). Графическое изображе-

ние процесса в виде кривых сушки и скорости сушки дает возможность установить различные периоды его протекания.

В начале сушки происходит прогрев материала (отрезок АВ) от начальной температуры t до температуры поверхности испарения, соответствующей температуре мокрого термометра tМТ . Влажность материала изменяется при

этом незначительно. Скорость сушки возрастает и достигает к концу прогрева максимальной величины. Этот период является кратковременным и характеризует неустановившийся процесс.

Далее при сушке наблюдается значительное уменьшение влажности за счет интенсивного поверхностного испарения свободной влаги. При этом в теле возникают градиенты влажности. Под их действием из толщи влажного материала влага перемещается к поверхности раздела фаз за счет массопроводности, испаряется и в виде пара отводится в ядро газовой фазы. Подводимое к материалу тепло полностью затрачивается на испарение влаги, и температура материала остается постоянной, равной температуре «мокрого» термометра. Скорость сушки при этом постоянна и не зависит от влажности материала (отрезок ВС).

Влага испаряется из материала на этом этапе сушки так же, как со свободной поверхности жидкости. За счет движущей силы, представляющей собой разность парциальных давлений пара (или разность концентраций) у поверхности материала (насыщенное состояние) и в окружающей среде, влага в виде пара диффундирует через пограничный слой сушильного агента у поверхности материала. Скорость сушки не зависит от сопротивления массопроводности внутри материала и полностью определяется диффузией во внешней среде.

Период равномерно падающей скорости (отрезок СD) – период внутренней диффузии влаги. В этом периоде по мере высушивания подвод влаги к внешней поверхности материала становится недостаточно быстрым для компенсации испаряющейся с нее влаги. С этого момента (т. С) на внешней поверхности материала появляются сухие участки, доля увлажненной поверхности уменьшается, зона испарения углубляется внутрь материала, скорость сушки снижается. Скорость испарения влаги со смоченной части поверхности при этом не изменяется.

35

36

для чисел Рейнольдса в пределах 0…70000 критериальное уравнение имеет вид

– плотность воздуха, кг/м3;

– динамическая вязкость воздуха, н с/м2;

tC – температура воздуха в сушильной камере, 0С;

tМТ – температура поверхности испарения высушиваемого мате-

риала (температура «мокрого» термометра), 0С.

Величина А и n в уравнении (44) зависят от критерия Re (табл. 1).

Таблица 1

Коэффициент массоотдачи Р [кг/(ч м2 Па)] может быть определен также

взависимости от скорости сушильного агента над материалом:

Р 10 4 (1,72 1,31w) .

Кинетический закон для периодов падающей скорости сушки не имеет точного математического выражения ввиду трудности учета большого числа

38

факторов, влияющих на процесс. Поэтому аналитический расчет скорости для этих условий в применении к техническим задачам не проводится.

Описание установки и ее работы

Схема установки (рис. 3-3) включает в себя тепловентилятор 1, сушильную камеру 3, электронные весы 9, термометр сопротивления 7 в комплекте с показывающим прибором 6, пирометр 8, психрометр 10 и ЭВМ 11.

Рис.3-3 – Схема лабораторной установки: 1 – тепловентилятор; 2 – калорифер; 3 – сушильная камера; 4 – высушиваемый образец;

5 – регулятор нагрева; 6 – электронный измеритель температуры; 7 – термометр сопротивления; 8 – пирометр; 9 – электронные весы; 10 – психрометр; 11 – ЭВМ; 12 – компьютерный стол.

Воздух, подаваемый тепловентилятором 1, поступает в сушильную камеру 3 с определенной температурой, где отдает свое тепло образцу высуши-

39

ваемого материала 4 и, насыщаясь водяными парами, выводится наружу. Расход воздуха постоянный, величина его указана в данных методических указаниях или непосредственно на рабочем месте.

Замер температуры в сушильной камере осуществляется термометром сопротивления 7 и электронным прибором ТРМ 200 6. Психрометр 10 служит для измерения температур «сухого» и «мокрого» термометров окружающего воздуха в лаборатории.

Пирометр 8 позволяет непрерывно контролировать температуру поверхности высушиваемого образца в течение всего эксперимента.

Приступить к выполнению работы можно после детального ознакомления с установкой. Пуск установки производится только после разрешения преподавателя или учебного мастера в следующем порядке:

1.Проверить визуально исправность установки.

2.Включить в сеть питание тепловентилятора 1.

3.Включить в сеть питание измерителя ТРМ200 6.

4.Включить в сеть питание пирометра 8.

5.Прогрев установки производить до тех пор, пока не стабилизируется температура в сушильной камере.

6.Включить в сеть питание весов 9, затем нажать кнопку On/ZERO Off. Повторным нажатием этой же кнопки сбросить показание весов.

7.Включить в работу ЭВМ 11.

8.С рабочего стола «Windows» запустить программу «Весы».

9.В программе «Весы» установить COM1 и время 60 с.

10.Взвесить сухой образец вместе с держателем. Затем увлажнить его, опустить в воду на определенное время. Увлажненный образец подвесить к рамке весов и зафиксировать начальный вес. Одновременно с этим в програм-

ме «Весы» нажать кнопку «Старт регистрации».

11.Нажать кнопку на рукоятке пирометра 8 для определения температуры поверхности образца и вручную производить запись её значения через каждые 60 секунд.

40