МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Институт - Энергетический

Направление – ТМО

Кафедра – ТПТ

Курс - 1

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СКОРОСТИ

ИСПАРЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ ЖИДКОСТИ

ПРИМЕНИТЕЛЬНО К СУШКЕ ДРЕВЕСНОЙ БИОМАССЫ

Отчет по лабораторной работе

по курсу «ИНЖЕНЕРНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ»

Выполнил студент гр.5БМ12 _______ _______ Д.С.Мелешкин

^{Подпись Дата}

Проверил _______ _______ А.Г.Коротких

^{Подпись Дата}

Томск – 2012

Содержание введение

Сушка — это процесс удаления влаги из твердого или пастообразного материала путем испарения содержащейся в нем жидкости за счет подведенного к материалу тепла. Целью сушки является улучшение качества материала (снижение его объемной массы, повышение прочности) и, в связи с этим, увеличение возможностей его использования. В химической промышленности, где технологические процессы протекают в основном в жидкой фазе, конечные продукты имеют вид либо паст, либо зерен, крошки, пыли. Это обусловливает выбор соответствующих методов сушки.

Наиболее широко распространены в химической технологии конвективный и контактный методы сушки. При конвективной сушке тепло передается от теплоносителя к поверхности высушиваемого материала. В качестве теплоносителей используют воздух, инертные и дымовые газы. При контактной сушке тепло высушиваемому материалу передается через обогреваемую перегородку, соприкасающуюся с материалом. Несколько реже применяют радиационную сушку (инфракрасными лучами) и сушку электрическим током (высокой или промышленной частоты).

Испарение — процесс перехода вещества из жидкого состояния в газообразное (пар).

Процесс испарения является обратным процессу конденсации (переход из парообразного состояния в жидкое)..

Испарение твердого тела называется сублимацией (возгонкой), а парообразование в объёме жидкости — кипением. Обычно под испарением понимают парообразование на свободной поверхности жидкости в результате теплового движения её молекул при температуре ниже точки кипения, соответствующей давлению газовой среды, расположенной над указанной поверхностью. При этом молекулы, обладающие достаточно большой кинетической энергией, вырываются из поверхностного слоя жидкости в газовую среду; часть их отражается обратно и захватывается жидкостью, а остальные безвозвратно ею теряются.

Испарение — эндотермический процесс, при котором поглощается теплота фазового перехода — теплота испарения, затрачиваемая на преодоление сил молекулярного сцепления в жидкой фазе и на работу расширения при превращении жидкости в пар. Удельную теплоту испарения относят к 1 молю жидкости (молярная теплота испарения, Дж/моль) или к единице её массы (массовая теплота испарения, Дж/кг). Скорость испарения определяется поверхностной плотностью потока пара jп, проникающего за единицу времени в газовую фазу с единицы поверхности жидкости [в моль/(с·м2) или кг/(с·м2)]. Наибольшее значение jп достигается в вакууме. При наличии над жидкостью относительно плотной газовой среды испарение замедляется вследствие того, что скорость удаления молекул пара от поверхности жидкости в газовую среду становится малой по сравнению со скоростью испускания их жидкостью. При этом у поверхности раздела фаз образуется слой парогазовой смеси, практически насыщенный паром. Парциальное давление и концентрация пара в данном слое выше, чем в основной массе парогазовой смеси.

Процесс испарения зависит от интенсивности теплового движения молекул: чем быстрее движутся молекулы, тем быстрее происходит испарение. Кроме того, немаловажными факторами, влияющими на процесс испарения, являются скорость внешней (по отношению к веществу) диффузии, а также свойства самого вещества. Проще говоря, при ветре испарение происходит гораздо быстрее. Что же касается свойств вещества, то, к примеру, спирт испаряется гораздо быстрее воды. Важным фактором является также площадь поверхности жидкости, с которой происходит испарение: из узкого графина оно будет происходить медленнее, чем из широкой тарелки.

1 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СКОРОСТИ ИСПАРЕНИЯ РАЗЛИЧНОГО ТИПА ЖИДКОСТИ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К СУШКЕ

ДРЕВЕСНОЙ БИОМАССЫ

1.1 Актуальность использования древесной биомассы в качестве

биотоплива

Основной движущей силой современной цивилизации являются энергоносители. Традиционно в промышленности используются такие энергоносители как нефтепродукты, газ и уголь. Однако цены на традиционные энергоносители за последние несколько лет на Мировом рынке выросли более чем в 2,5 раза, что обусловило необходимость более широкого использования возобновляемых источников энергии, одним из которых является древесная биомасса. В большинстве Европейских стран реализуются программы по переводу энергетики на использование альтернативных видов топлива. Наиболее актуальным в данном аспекте видится использование биомассы, и в частности древесины, как основного вида возобновляемых энергетических ресурсов. Ее использование позволит: во-первых, решить проблему утилизации древесных отходов на деревообрабатывающих предприятиях, во-вторых, получать дешевую энергию, в-третьих, снизить количество экологически вредных выбросов в атмосферу, так как выделяющийся при сгорании древесного топлива углекислый газ повторно используется в процессе прироста биомассы и не нарушает естественного баланса углекислого газа в атмосфере земли. Одной из важнейших задач развития Российской энергетики, является частичная замена ископаемого топлива на возобновляемые ресурсы, что в свете Киотского протокола и квот на выбросы углекислого газа выглядит весьма целесообразным.

Оценка возможности переработки древесных отходов показывает широкие перспективы их энергетического использования. Однако количество влажной древесины в общей массе древесных отходов достигает 70%, что приводит к определенным трудностям при использовании ее в качестве топлива в существующих топочных устройствах. Это вызвано тем, что повышенная влажность снижает эффективность процесса горения, увеличивает объем и токсичность образующихся дымовых газов.

В связи с этим исследование процессов, протекающих при сушке дре-весного топлива, исследование физики и кинетики испарения влаги, содержащейся в древесном топливе, разработка методов расчета оборудования и режимных параметров энергетического использования влажных древесных отходов, усовершенствование существующих топочных устройств и процессов, является актуальной задачей.

Древесину сушат с целью повышения ее физико-механических свойств, улучшения качества и сохранности, поэтому любые отклонения от нормальных показателей качества должны рассматриваться как результат неудовлетворительного ведения сушильного процесса.