27. Расчёт материального и теплового баланса сушил.

В литейном производстве наиболее часто применяют конвективный вид сушки. В качестве сушильного агента используют нагретый воздух, продукты горения топлива или их смесь. Стержни и формы сушат большей частью продуктами горения, дерево для моделей — как правило, нагретым воздухом.

Тепловой расчет процесса сушки при заданном температур­ном режиме сводится к определению расхода сушильного агента и расхода теплоты на сушку данного материала.

В процессе сушки воздух омывает влажный материал, пере­дает ему теплоту и насыщается влагой. Таким образом, темпера­тура воздуха снижается, а влажность увеличивается. С другой стороны, влажность материала уменьшается, а его сухая масса остается постоянной. Воздух, применяемый для сушки, представ­ляет собой смесь воздуха и паров воды. Влажность воздуха ха­рактеризуется содержанием в нем паров воды. Различают абсолютную влажность, относительную влажность и влагосодержание воздуха.

Зная количество влаги, которое нужно испарить из материала за 1 с (m_вп, кг/с), а также начальное и конечное влагосодержание воздуха (d^H и d^K), можно определить количество воздуха, необходимое для сушки (кг в.с/с):

Понятие об i—d-диаграмме. Расчет процесса сушки аналитическим путем труден и громоздок, поэтому широко используют графический метод расчета с помощью i—d-диаграммы. Диаграмма, построенная для влажного воздуха, может быть использована и для расчета сушки продуктами горения, разбавленными воздухом.

При расчете сушки воздухом задаются параметры воздуха: температура и влажность φ. По ним на диаграмме находят исходную точку А (рис.); Влагосодержание и удельное количество теплоты воздуха в точке А соответственно равны d₁ и t_В. В сушило воздух подают подогретым, например, до температуры t^и. Про­цесс нагрева воздуха от i_Б до t^и на диаграмме изображен ли­нией AВ. Подогретый до tⁿ воздух в точке В имеет параметры dⁿ, φ^Н, i^Н. Причем d₁ = d^и, т. е. влагосодержание воздуха при нагреве не изменяется.

Различают теоретический (идеальный) и действительный про­цесс сушки. При действительном процессе сушки теплота воз­духа, подаваемого в сушило, расходуется на испарение влаги материала, на нагрев материала, тары, транспорт­ных механизмов и восполнение потерь теплоты в окружающую среду. При теоретическом процессе сушки считает­ся, что теплота воздуха расходуется только на испарение влаги материала.

Для простоты сначала рассмот­рим теоретический процесс сушки.

Расчёт процесса сушки воздухом

В случае воображаемого теоретического процесса темпе­ратура воздуха, подаваемого в сушило, снижается, влажность возрастает. Однако удельное количество теплоты воздуха остается постоянным. Это объясняется тем, что теплота, затраченная на испарение влаги материала, возвращается воздуху с водяными парами, обладающими скрытой теплотой парообразования; по­этому теоретический процесс сушки на i—d-диаграмме (см. рис.) изображен прямой, направленной по линии i = const. Конечные параметры теоретического процесса сушки в точке С будут t^К и d_и.

Расход воздуха при теоретическом процессе (кг в. а/с):