Мет_указ [2ч] _022014_ - Рек_К, Сушка, Абсор _фото_
.pdf12. Измерить температуры «сухого» и «мокрого» термометров для воздуха, всасываемого тепловентилятором.
13.Сушку и замеры продолжать до достижения образцом постоянного веса. По окончании опыта в программе «Весы» нажать кнопку «Стоп регистрации», а затем произвести выгрузку данных в формате Excel нажатием кнопки «Экспорт данных» в меню «Файл» программы. Сохранить файл на флешнакопитель.
Структура файла данных эксперимента имеет вид, представленный в таблице 11. Столбец «температура образца» заполняется вручную.
Все измеренные величины занести в табл. 2.
41
Таблица 2
Опытные результаты
Название работы: «Конвективная сушка твердого тела» Дата выполнения работы:
Ф.И.О.
|
|
|
|
|
|
Полученные данные |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Температура в сушильной камере (tc): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С |
|||||||
|
Температура входящего воздуха: - «сухой» термометр: |
|
|
|
|
С |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
- «мокрый» термометр: |
|
|
|
|
С |
|||||||
|
Вес сухого образца (с держателем): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
г |
|||||||
|
Масса металлического держателя образца |
|
|
56,75 |
г |
|||||||||||||
|
Масса сухого материала (без держателя): |
|
|
|
|
|
|
г |
||||||||||
|
Влагосодержание воздуха х: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кг/кг |
|||||||
|
Влагосодержание воздуха хн: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кг/кг |
|||||||
|
|
|
|
|
|
Принять для расчёта: |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Внутренний диаметр сушильной камеры (D): |
|
|
|
110 |
мм |
||||||||||||
|
Размеры образца: |
|
|
|
|
|
|
|
|
90×80×5 |
мм |
|||||||
|
Скорость воздуха в сушильной камере ( ): |
|
|
|
2,5 |
м/с |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Время |
|
Вес |
|
|
Температура |
|
|
Время за- |
|
|
Вес |
|
|
|
Температура |
|
|
|
замера, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
образца, г |
|
|
образца, С |
|
|
мера, мин |
|
|
образца, г |
|
|
образца, С |
|
|||
|
мин |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Порядок расчета
Построение кривых сушки и скорости сушки
1. Рассчитать для каждого замера влажность высушиваемого образца u
( |
кг_ влаги |
100% ). |
кг_ сухого_ вещества |
2. Определить изменение испаряемой влаги за установленный интервал времени замера (1 мин.): u ui ui 1 кг/кг.
3. |
Для каждого интервала времени найти скорость сушки u/ . |
||
4. |
Полученные расчетные результаты занести в табл. 3 |
||
5. |
Построить графики кривых u f ( ) , |
u |
f (u) и T f ( ). |
|
|||
|
|
|
|
42
|
|
Расчетные результаты |
Таблица 3 |
|||
|
|
|
|
|
||
Номер |
Влажность |
Интервал |
Изменение |
Скорость сушки |
||
точек |
образца u , |
времени |
влаги |
u / |
|
, |
|
|
|||||
|
кг/кг |
, мин |
u , кг/кг |
кг/(кг мин) |
||
|
|
|
|
|
|
|
Расчет опытного значения коэффициента массоотдачи ОП для
периода постоянной скорости сушки
1. По графикам u f ( ) , |
u |
f (u) определить период постоянной |
|
|
|||
|
|
скорости суши, т.е. uНАЧ , uКОН и НАЧ , КОН . На каждом графике отметить
периоды сушки. Посчитать продолжительность периода постоянной скорости
С , с.
2.Рассчитать количество влаги W (кг), испаряемой в течение этого пе-
риода.
3.По диаграмме Рамзина найти, зная температуры «сухого» и «мокрого» термометров, влагосодержание окружающего воздуха x (кг пара / кг сухого воздуха).
4.По этой же диаграмме определить температуру поверхности испарения высушиваемого материала tМТ (0С), т.е. температуру «мокрого» термометра в
условиях сушильной камеры, а по ней (на пересечении изотермы с кривой =100 % – влагосодержание насыщенного воздуха xН (кг пара / кг сухого воз-
духа).
5.Рассчитать поверхность испарения F (м2), равную боковой поверхности образца.
6.По уравнению (1) найти опытное значение коэффициента массоотдачи
ОП .
Расчет теоретического значения коэффициента массоотдачи Т
1. По уравнению расхода рассчитать скорость воздуха вдоль поверхности образца при рабочей температуре (м/с):
|
w |
|
VГ |
|
|
tС 273 |
|
|
Sкамеры Sобразца |
||||||
|
|
||||||
|
|
273 |
|
||||
где VГ = |
V 0.785 D2 – |
расход воздуха, м3/ч; |
|||||
D – |
диаметр сушильной камеры, м; |
|
|
|
|||
tС – |
температура в сушильной камере, 0С. |
||||||
43
2. Вычислить плотность воздуха (кг/м3): 0 tС273273 ,
где 0 – плотность воздуха при нормальных условиях, равная 1,29 кг/м3. 3. Определить динамическую вязкость воздуха, н с/м2:
|
|
273 с |
t |
С |
273 |
1,5 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
0 (tС 273) c |
|
|
273 |
|
|
|
||
где 0 – динамическая вязкость воздуха при нормальных условиях,
равная 1,73 10 –5 н с/м2; |
|
|
|
|
|
|
с – постоянная Сатерленда, с |
= 124. |
|
||||
По уравнению (6) рассчитать критерий Рейнольдса, в котором в качестве |
||||||
определяющего линейного размера принять высоту образца. |
||||||
Вычислить коэффициент молекулярной диффузии водяного пара в возду- |
||||||
хе (м2/с): |
|
|
|
|
|
|
D D |
t |
С |
273 |
1,5 |
|
|
|
|
|
|
, |
||
|
|
|
||||
0 |
|
|
273 |
|
||
где D0 – коэффициент молекулярной диффузии при нормальных условиях, равный 2,19 10 –5 м2/c.
6.По уравнению (7) рассчитать диффузионный критерий Прандтля.
7.По уравнению (8) определить параметрический критерий Гухмана.
8.Из критериального уравнения (4), используя данные табл. 10, найти диффузионный критерий Нуссельта.
9.По критерию Нуссельта определить теоретический коэффициент мас-
соотдачи Т и сравнить его с опытным значением ОП . 10. Результаты расчетов занести в табл. 4.
В отчет включить схему установки, расчеты определяемых величин, кривые кинетики сушки, табл. 2, 3, и 4, анализ полученных результатов.
Таблица 4
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчетные результаты |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С |
, |
W , |
x , |
x |
Н |
, |
t |
МТ |
, |
F , |
|
ОП |
Re |
Pr |
Д |
Gu |
NuД |
|
Т |
|
|
кг |
кг/кг |
|
|
|
|
м2 |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
c |
|
кг/кг |
|
0C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
44
Пример пользования диаграммой Рамзина
Температура «сухого» термометра для воздуха равна 20 0С, «мокрого» – 15 0С. Воздух нагревается в калорифере до 140 0С.
Определить влагосодержание окружающего воздуха x , влагосодержание насыщенного воздуха xН и температуру поверхности испарения высушивае-
мого материала tМТ для периода постоянной скорости сушки.
Решение. Находим на диаграмме точку, отвечающую условиям «мокрого» термометра. Она лежит на пересечении изотермы t = 15 0C и линии насыщения
= 100 %. Через эту точку проводим линию, идущую параллельно линиям температур «мокрого» термометра (пунктирные линии), до точки пересечения
еес изотермой t = 20 0С. Полученную точку проектируем на ось абсцисс, по которой отсчитываем значение x = 0,009 кг пара / кг сухого воздуха.
Нагревание воздуха в калорифере происходит при постоянном влагосодержании, т.е. при x = const. Следовательно, состояние нагретого воздуха оп-
ределяется точкой В пересечения вертикальных линий x = 0,012 кг/кг с изотермой t = 140 0C. Через эту точку проводим линию, параллельную линиям температур “мокрого“ термометра (пунктирная линия), до точки пересечения
еес линией полного насыщения = 100 %. Изотерма, проходящая через полу-
ченную |
точку, |
дает значение температуры поверхности испарения |
||||||
(tМТ |
= |
39 0С). |
Проектируя |
эту |
точку на ось абсцисс, |
получим |
значение |
|
xН = 0,048 кг/кг (см. рис. 3-4). |
|
|
|
|||||
|
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
120 |
В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
=100% |
|
|
|
|
|
|
|
40 |
|
|
|
|
|
А |
|
30 |
|
|
|
|
|
20 |
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Pн |
|
||
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
P |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
xн |
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
Рис. 3-4 Схема определение параметров воздуха на диаграмме Рамзина |
||||||||
45
Диаграмма Рамзина
46
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ к лабораторной работе №3
1.Порядок выполнения работы.
2.Способы сушки, равновесие в процессе сушки, связь влаги с материалом.
3.Абсолютная и относительная влажность. Температура точки росы и темпе ратура мокрого термометра.
4.Процессы нагревания и охлаждения воздуха на I–X диаграмме. Осушка воздуха.
5.Изображение теоретической и действительной сушка на I–X диаграмме.
6.Кинетика сушки, уравнение скорости сушки, движущая сила.
7.Сушка топочными газами; с промежуточным подогревом; с рециркуляцией части отработанного газа, с замкнутой циркуляцией газа.
8.Конструкции сушилок (применение, сравнение, особенности, преимущест ва и недостатки).
47