Пример решения задачи
Теоретическая сушилка работает при следующих параметрах воздуха: состояние воздуха перед калорифером – летние условия города N, состояние воздуха после сушилки t2, φ2. как изменяется расходы теплоты и воздуха, а также температура и потенциал сушки, если сушилку перевести с нормального режима сушки на режим с частичной циркуляцией отработанного воздуха? Принять, что на 1 кг свежего воздуха в сушилку возвращается n кг отработанного. Решение выполнить с помощью диаграммы I-x (I-d).
На основе анализа результатов выполненного решения дать сравнительную характеристику рассмотренных вариантов сушки.
Дано:
N – Баку;
t2=60 ºС;
φ2=35 %;
n=1,2 кг/кг.
Решение
Решение задачи производим графически с помощью I-x диаграммы.
Определяем параметры свежего и отработанного воздуха для города Баку.
т. А – t0=25.3 ºС, φ0=65 %, х0=0,011 кг/кг, I0=12.5 ккал/кг=52.38 кДж/кг,
т. С – t2=60 ºС, φ2=35 %, х2=0,048кг/кг, I2=44 ккал/кг=184.36 кДж/кг.
Строим график теоретической сушилки с нормальным режимом сушки для этого проводим из точки А прямую постоянного влагосодержания, а из точки С – постоянной энтальпии. Получили ломанную прямую АВС. Участок АВ характеризует нагрев воздуха в калорифере, а ВС – процесс теоретической сушки.
т. В – t1=153 ºС, х1=0,011 кг/кг, I1=44 ккал/кг=184.36 кДж/кг.
Определим удельный расход воздуха (l), тепла (q), температуру (t1) и потенциал сушки (ε).
кг/кг,
кДж/кг,
t1=153 ºС
ºС.
Рассмотрим сушилку с частичной циркуляцией отработанного воздуха.
Точка М, характеризующая смесь, лежит на отрезке АС. Определяем энтальпию смеси из уравнения теплового баланса.
кДж/кг=29.68 ккал/кг.
По Icм определяем положение точки М
т. М – tсм=44 ºС, φсм=49 %, хсм=0,031 кг/кг, Iсм=29.68 ккал/кг=124.37 кДж/кг.
Для определения температуры нагрева воздуха в калорифере строим процесс сушки на диаграмме: АМ – процесс смешивания чвежего и отработанного воздуха; МВ΄ – процесс нагрева воздуха в калорифере; В΄С – сушка.
Определим удельный расход воздуха (l), тепла (q), температуру (t1) и потенциал сушки (ε).
кг/кг,
кДж/кг,
t1΄=102 ºС
ºС.
Из анализа полученных данных можно сделать вывод, что при рециркуляции продукт сушится при более низких температурах, чем в сушилке с нормальным режимом работы. Вместе с тем сушка происходит в среде более влажного воздуха. Такой режим сушки желателен для материалов, которые при неравномерной сушке воздухом с низкой влажностью при высоких температурах могут подвергнуться разрушению. Однако сушилки с рециркуляцией требуют больший расход энергии на вентилятор и большие капитальные затраты.
Перегонка и ректификация
Перегонка и ректификация широко применяются в спиртовой и гидролизной промышленности для разделения жидких однородных смесей, состоящих из нескольких летучих компонентов, обладающих различной летучестью при одной и той же температуре.
Перегонка – процесс, включающий частичное испарение разделяемой смеси и последующую конденсацию паров. В результате конденсации получают жидкость, состав которой отличается от состава исходной смеси.
Для бинарной, т. е. состоящей из двух компонентов смеси, получаемый при перегонке пар содержит большее количество легколетучего или низкокипящего компонента (НК), а неиспарившаяся жидкость – труднолетучий или высококипящий компонент (ВК). Эта жидкость называется остатком, а жидкость, полученная в результате конденсации паров, – дистиллятом или ректификатом. Следовательно, в процессе перегонки жидкая фаза обедняется, а паровая фаза обогащается НК.
Существуют два вида перегонки: простая перегонка (дистилляция) и ректификация.
Простая перегонка – процесс однократного частичного испарения жидкой смеси и конденсации образующихся паров. Она применима только для разделения смесей, летучести компонентов которых существенно различаются.
Ректификация – процесс более полного, многократно повторяемого разделения гомогенных смесей летучих жидкостей путем двустороннего массо- и теплообмена между неравновесными жидкой и паровой фазами, имеющими различную температуру и движущимися относительно друг друга. Разделение осуществляется при контакте фаз. При каждом контакте из жидкости испаряется преимущественно НК, которым обогащаются пары, а из паровой фазы конденсируется ВК, переходящий в жидкость. Обмен компонентами между фазами позволяет получить пары, представляющие собой почти чистый НК.