Пример решения

Исходные данные: Производительность сушилки по влажному материалу G_н = 350 кг/ч; начальная влажность материала и_н = 42%; конечная влажность материала и_к = 11%; температура материала, поступающего на сушку τ₁ = 18 ºС; температура материала, выходящего из сушилки τ₂ = 47 ºС; характеристика состояния воздуха:

до калорифера t₀ = 15 ºС, φ₀ = 70%

после сушилки t₂ = 45 ºС, φ₂ = 60%

Решение: Количество испаренной в сушилке влаги определяем по уравнению:

кг/ч.

По диаграмме I – d находим влагосодержание и энтальпию воздуха до калорифера и воздуха, выходящего из сушилки: d₀ = 7,7 г/кг; d₂ = 38 г/кг; I₀=35кДж/кг; I₂ = 145кДж/кг.

Расход сухого воздуха в сушилке на испарение W кг/ч влаги:

кг/ч.

Расход теплоты в теоретической сушилке:

Вт.

В действительной сушилке теплота расходуется еще на подогрев материала:

Вт,

а также на нагрев транспортирующих устройств:

Вт,

где 0,5·10³ – удельная теплоемкость стали, Дж/(кг·К).

Из общего количества теплоты, которое необходимо подать в сушилку. Надо вычесть количество теплоты, вносимое влагой, находящейся во влажном материале:

Wτ₁c_в = 122·18·4,19·10³/3600 = 2560 Вт.

Тогда общее количество теплоты, которое должно быть подведено в калорифер, с учетом потерь в окружающую среду, составит:

Q = (123000 + 4300 + 2420 – 2560)·1,12 = 142500 Вт.

Сравнивая расходы теплоты в теоретической и действительной сушилке, видно, что в последней расход теплоты выше на 15%.

Поскольку

Q = L (I₁ – I₀) = 142500 Вт,

то I₁ – I₀ = Дж/кг сухого воздуха,

следовательно,

I₁ =127,5 + I₀ = 127,5 + 35 = 162,5 кДж/кг сухого воздуха.

Этому значению I₁ соответствует температура воздуха после калорифера t₁≈138 ºС (по диаграмме I – d).

Принимаем разность температур греющего пара и воздуха на выходе из калорифера:

Δt = t_г.п – t₁ = 10 ºС.

Тогда

t_г.п = 138 + 10 = 148 ºС,

чему соответствует необходимое давление греющего пара р_абс ≈ 0,461 МПа, или 4,7кгс/см² табл. П1.20 (прил.1).

Расход греющего пара:

кг/с = 257 кг/ч,

где r = 2122 кДж/кг – удельная теплота конденсации греющего пара при 148 ºС табл. П1.21 (прил.1); - паросодержание греющего пара.

Удельный расход греющего пара:

d = кг греющего пара/ кг испаряемой влаги.

Ответ: для непрерывно действующей противоточной сушилки, работающей по нормальному сушильному варианту, расход воздуха составит 4026 кг/ч, расход греющего пара – 257 кг/ч, необходимое давление греющего пара ≈ 0,461 МПа.

1.9. Определить расход греющего насыщенного водяного пара в одиночном выпарном аппарате при непрерывном концентрировании заданного раствора. Расход начального раствора - G_нач, т/ч, его концентрация х_нач,% (масс.), конечная концентрация – х_кон,% (масс.). Температура греющего пара t_пара,ºС. Давление вторичного пара в аппарате атмосферное.

Расчет произвести для трех вариантов: а) раствор поступает на выпаривание с начальной температурой 20ºС; б) раствор поступает на выпаривание при температуре кипения в аппарате; в) раствор поступает в выпарной аппарат перегретым до 130ºС.