Пример решения

Исходные данные: адсорбируются пары этилового спирта; τ = 133 мин; D=2м; H = 1,0 м; w = 0,41 м/с; = 0,029 кг/м³; = 0,0002 кг/м³.

Решение: Площадь поперечного сечения аппарата:

/4 = 3,14·2² = 3,14 м².

За один период через адсорбер проходит парогазовой смеси:

= 24,6·3,14·133=10273 м³.

Адсорбируется паров этилового спирта:

G_сп = 10273(29 – 0,2)/1000 = 296 кг

или

G_сп = 296/46 ≈ 6,43 кмоль.

В адсорбер загружается активного угля:

SHρ_нас = 3,14·1,0·500 = 1570 кг,

что составляет 1570/6,43 ≈ 244 кг угля/кмоль.

Воспользоваться данными табл. П1.18 (прил.1) здесь нельзя, т.к. она составлена из расчета поглощения 1 кмоль на 500 кг угля. Поэтому теплоту адсорбции рассчитаем по формуле:

q = maⁿ. (1.14)

Количество адсорбированного пара а на 1 кг угля составляет

а = 6,43·22,4·1000/1570 ≈ 92 л/кг.

Числовые значения m и n берутся из табл. П1.19 (прил.1): m = 3,65·10³, n=0,928.

По формуле (1.14) на 1 кг угля выделяется теплоты:

q = 3,65·92^0.928 = 242,5 кдж/кг.

Всего за один период выделяется теплоты

q₁ = 242,5·1570 = 380725 кДж.

Эта теплота расходуется на нагревание угля и аппаратуры, на тепловые потери и в основном на нагревание парогазовой смеси. Если предположить, что вся выделившаяся теплота расходуется только на нагревание парогазовой смеси, и считать удельную теплоемкость и плотность ее как для воздуха (с=1,01·10³Дж/(кг·К), ρ = 1,2 кг/м³), то температура смеси повысится на

= 30,6 К.

Ответ: количество теплоты, которое выделяется за один период при адсорбции паров этилового спирта активным углем, составит 380725 кДж.

1.7. Определить расход сухого воздуха и теплоты в теоретической сушилке для удаления из влажного материала W, кг/ч влаги, если начальное состояние воздуха (до калорифера): t₀ , ºС, φ₀, а на выходе из сушилки: t₂, ºС, φ₂.

Пример решения

Исходные данные: W = 100 кг/ч; t₀ = 15 ºС, φ₀ = 0,8; t₂ = 44 ºС, φ₂ = 0,5.

Решение: По диаграмме H – d (рис. П1.4 (прил. 1)) находим начальное d₀ и конечное d₂ влагосодержание воздуха: d₀ = 9 г/кг; d₂ = 30 г/кг. Определяем удельный расход сухого воздуха по уравнению:

(1.15)

кг/кг испаряемой влаги.

Удельный расход теплоты находим по уравнению:

(1.16)

Значения энтальпии I₂ и I₀ снимаем предварительно по диаграмме I – d. В условиях данного примера I₂ = 121,5 кДж/кг; I₀ = 40 кДж/кг. Тогда, удельный расход теплоты:

кДж/кг испаряемой влаги.

Расход сухого воздуха в сушилке находим по уравнению:

L = Wl (1.17)

L = 100·47,6 = 4760 кг/ч.

Расход теплоты:

Q = Wq = 100·3880/3600 = 108 кВт.

Ответ: при удалении в теоретической сушилке из влажного материала 100 кг/ч влаги расход сухого воздуха составит 4760 кг/ч, расход теплоты – 108 кВт.

1.8. Определить расход воздуха, а также расход и необходимое давление греющего пара для непрерывно действующей противоточной сушилки, работающей по нормальному сушильному варианту. Удельная теплоемкость высушенного (и_к=11%) материала с_к = 2,35·10³ Дж/(кг·К). Масса транспортирующего устройства (стальной транспортер) G_тр = 600 кг. Тепловые потери сушилки и калорифера в окружающую среду Q_пот = 12% от суммы всех остальных слагаемых теплового баланса. Влажность греющего пара 6%.