1. Основні параметри сушильного агента й матеріалу, як влагоносіїв.

Відносна вологість сушильного агента  :

(1)

На підставі рівняння Менделеева-Клапейрона можна одержати :

(2)

Відносна вологість матеріалу  - це

відношення маси вологи М_вл до загальної маси вологого матеріалу

М=М_см + М_вл , або до маси абсолютно сухого матеріалу М_см:

• Вологість, віднесена до всієї речовини:

, де М=var

• Вологість, віднесена до маси абсолютно сухого матеріалу:

, де М_см= const .

2. Діаграми рівноваги при сушінні.

2.1. Діаграма при  = *.

На діаграмі прийняте ₁^* >₂^*>₃^*.

З діаграми треба:

• При   ^* - ефективність сушіння підвищується;

• При * - ефективність сушіння підвищується.

2.2. Діаграма *= f() при =const.

• На мал. 2. наведені: 1 - діаграма при ₁; 2- діаграма при ₂;

3. -діаграма при ₃.

• За умови, що ₁ < ₂ < ₃

• З діаграми треба: При . При

2. 3. Діаграма  -  рівноважної й робочої ліній

процесу сушіння при прямотоку G_м і G_са

(при різних температурах).

• На діаграмі представлена: 1 - Рівноважна лінія =f() при ₁;

2 - Рівноважна лінія =f() при ₂. 3- Робоча лінія  - .

• На діаграмі прийнято: ₂ > ₁.

• З діаграми мал.4 треба:

. При   _ср . При

3. Кінетика процесу сушіння.

• Рівняння масопередачі 1-го періоду сушіння з постійною швидкістю (Т₁ ):

(1)

• ДО=_са - коефіцієнт масовіддачі від поверхні контакту в газову фазу;

• - середня рушійна сила процесу по сушильному агенті, де .

• Перший період сушіння відповідає зміні вологості матеріалу від .

При наступає 2-ий період сушіння.

• Рівняння масопередачі (2)

• К - коефіцієнт масовіддачі від матеріалу до поверхні контакту фаз;

• ; .

• Другий період сушіння відповідає зміні вологості матеріалу від .

4. Крива швидкості сушіння.

Можливі наступні співвідношення періодів сушіння:

1. Т_сушки = Т₁

2. Т_сушки = Т₂

3. Т_сушки = Т₁+ Т₂.

• При аналізі рівноваги ми розглянули процес сушіння, що характеризується першим періодом і рівнянням масо передачі (1).

5.Об'єкт управління.

Схема барабанної сушарки прямоточної дії.

1. - топка; 2 - змішувальна камера; 3 - сушильний барабан;

5. - циклон; 6 - вентилятор

Газоподібне паливо G_т подається з первинним повітрям G_пв через пальники в топлення 1, де спалюється для одержання сушильного агента.

Формування сушильного агента здійснюється в змішувальній камері 2, куди подається вторинне повітря G_вв.

Вологий матеріал подається за допомогою автоматичного дозатора 7 у сушильний барабан 3. Барабан похило розташований й обертається зі швидкістю 4-5 про/хв, так що матеріал переміщається уздовж барабана й висушується до моменту влучення в бункер 4 до певної вологості _{см .}

Сухий матеріал G_см відвантажується з бункера 4 автоматичним дозатором 7.

Відпрацьований сушильний агент G_са в циклоні 5 очищається від пилу й вентилятором 6 виводиться із процесу.

Показник ефективності процесу - вологість сухого матеріалу _см .

Ціль управління процесом - підтримка _див = _см^зд.

5.1. Структурна схема топки і змішувальної камери.

• Матеріальний баланс по газовій фазі.

Рівняння динаміки:

(1)

Рівняння статики:

. (2)

• Тепловий баланс.

Рівняння динаміки:

(3)

Рівняння статики:

(4)

5.2. Інформаційна схема топк і змішувальної камери.

• - можливі неконтрольовані обурювання;

• - можливі контрольовані обурювання;

• - можливі керуючі впливи.

• Висновки по аналізі топки й змішувальної камери як об'єкта управління:

;

.

5.3. Структурна схема сушильного барабана.

Рис.9.

5.4. Матеріальний баланс по твердій фазі.

• Рівняння динаміки:

, (5)

де h_м - висота шаруючи матеріалу в барабані;

S_апп - перетин апарата;

_м - щільність матеріалу;

W_м^са - кількість вологи, що видаляє в процесі сушіння з матеріалу в одиницю часу, кг/с.

• Рівняння статики:

(6)

• На підставі (5) і (6) можна прийняти:

.

• У типовій схемі автоматизації стабілізують G_вм й G_см, що забезпечує також стабілізацію h_м

5.5. Матеріальний баланс по газовій фазі.

• Рівняння динаміки:

(7) де

М_са^б - мольна маса сушильного агента в барабані,

кг/моль;

Р_са^б - розрідження в барабані, Па;

_са^б - температура в барабані (по газовій фазі), ДО,

V_са^б - об'єм газової фази в барабані, м³.

• Рівняння статики:

(8)

• На підставі (7) і (8) можна вважати:

. 109

• Кращим керуючим впливом є G_са^вых.

13.5.6. Тепловий баланс у сушильному барабані.

• Рівняння динаміки:

(9)

• Рівняння статики при :

(10)

• У виразах (9) і (10) приймаємо:

;

r - питома теплота випару вологи , дж/кг.

• На підставі (9) і (10) можна прийняти:

(11)

(12)

5.7. Матеріальний баланс по кількості вологи в матеріалі.

• Рівняння динаміки:

(13)

• Рівняння статики :

(14)

• З виразів (13) і (14) треба, що:

(15)

де W_м^са - визначається рівнянням масопередачі.

5.8. Матеріальний баланс по кількості вологи в сушильному агенті.

• Рівняння динаміки:

(16 110

• Рівняння статики :

(17)

• З виразів (16) і (17) випливає, що:

(18)

5.9. Матеріальний баланс по загальній кількості вологи в процесі сушіння.

• Рівняння динаміки:

(19)

де .

• Рівняння статики :

(20)

• На підставі виразів (19) і (20) можна вважати:

(21)

• При аналізі топкия ми одержали:

(22)

Із всіх можливих керуючих впливів, перерахованих у вираженнях (21) і (22), для регулювання кінцевої вологості матеріалу найбільш інформативним є витрата палива G_т.