ВВЕДЕНИЕ - Кафедра инженерной химии и промышленной

Федеральное агентство по образованию
Санкт-Петербургский государственный
университет технологии и дизайна
И.В. Багров
СУШКА
Учебное пособие
Санкт-Петербург
2007
УДК 66.011.001.57:(075)
ББК – 35.113
Б14
Рецензенты:
кандидат технических наук, профессор Санкт-Петербургского государственного университета технологии и дизайна
С. В. Буринский;
кандидат технических наук, доцент Крестьянского
государственного университета
В. А. Веденеев
Багров И. В.
Б14 Сушка: Учеб. пособие. С-Петербург.: СПГУТД. 92 с.
Изложены теоретические основы процесса сушки, примеры решения задач, контрольные задачи. Предназначается для студентов 3-го
курса факультета инженерной химии и промышленной экологии (спец.
“Инженерная защита окружающей среды”), для выработки у студентов
навыков проведения расчетов. Материал пособия может быть использован при расчетах оборудования, входящего в состав проектируемой
установки, при выполнении курсового проекта по гидравлике и теплотехнике, а также при выполнении дипломных проектов на профилирующей кафедре.
УДК 66.011.001.57:(075)
ББК – 35.113
 СПГУТД. 2007
 Багров И.В. 2007
ВВЕДЕНИЕ
Сушка – это процесс удаления влаги из материала путем испарения ее и отвода образующихся паров. Для сушки необходимо к высушиваемому материалу подводить теплоту, за счет которой происходит
перемещение (диффузия) влаги внутри материала и перенос ее с поверхности в окружающую среду.
По способу подвода теплоты к высушиваемому материалу различают следующие виды сушки:
конвективная – теплота передается при непосредственном соприкосновении высушиваемого материала с сушильным агентом;
контактная – теплота от теплоносителя к материалу передается
через разделяющую их стенку. Воздух в этом случае используется
только для удаления водяного пара;
радиационная – теплота передается инфракрасными лучами;
диэлектрическая – теплота выделяется в материале под воздействием токов высокой частоты;
сублимационная – материал высушивается в замороженном состоянии при глубоком вакууме.
Сушка является важнейшим технологическим процессом на предприятиях пищевой промышленности, определяющим качество продукции. Кроме того, сушильные установки являются крупнейшими потребителями тепловой энергии.
Конвективная сушка
Основным способом сушки различных материалов на предприятиях пищевой промышленности является конвективный способ, обладающий универсальными возможностями его использования для самых
различных материалов и различных технологических вариантов их обработки.
Конвективная сушка – это сушка влажного материала в потоке горячего воздуха или топочного газа. Горячий воздух или газ при этом
выполняет две функции: является теплоносителем и влагоносителем.
3
Основные свойства влажного воздуха
Свойства воздуха как влаго – и теплоносителя определяются следующими характеристиками:
температурой ;
энтальпией I, т.е. количеством теплоты, отнесенной к 1 кг сухого
воздуха;
влагосодержанием x , т.е. количеством влаги в килограммах, приходящимся на 1 кг абсолютно сухого воздуха;
относительной влажностью , т.е. отношением фактической
массы водяных паров в воздухе к максимально возможной при тех же
температуре и давлении. Поскольку содержание паров в воздухе можно
охарактеризовать парциальным давлением, то относительная влажность
воздуха
p
 n ,
(1)
pнас
где pn – парциальное давление водяного пара; pнас – давление насыщенного пара при той же температуре.
Для г. Санкт-Петербурга средние значения параметров влажного
воздуха приведены в табл.1.
Таблица 1
Месяц
Январь
Июль

t
–7,7
17,5
87
69
x, кг/кг
0,0017
0,0086
pп, Па
320
2000
В приложении приведены параметры воздуха для ряда городов
Российской Федерации.
Пример 1. Определить относительную влажность воздуха, если парциальное давление водяного пара в нем равно pn=6,65 кПа, а давление насыщенного пара при этой же температуре равно 13,3 кПа.
Решение. По формуле (1)

4
6,65
 0,5 или 50%.
13,3
Связь между основными параметрами влажного воздуха
Уравнение влагосодержания
Рассмотрим смесь, состоящую из 1 кг абсолютно сухого воздуха и
x кг пара, находящуюся в объеме V. Запишем уравнения Клайперона –
Менделеева для пара и сухого воздуха:
m
pпV  п RT ,
(2)
Mп
mв
RT ,
(3)
Mв
где pп, pв – парциальные давления пара и сухого воздуха, Па;
mn, mв – массы пара и воздуха, кг; Mn, Mв – молекулярные массы пара и
воздуха; R – универсальная газовая постоянная; T – абсолютная температура.
Разделим уравнение (2) на уравнение (3)
pп mп M в
.

pв mв Mп
Так как mв = 1, то
M p
x  mп  п п .
M в pв
Если общее давление влажного воздуха , то по закону Дальтона
парциальное давление сухого воздуха
(4)
pв    pп .
pвV 
Учитывая, что pn =  pнас, получаем уравнение влагосодержания
M пpнас
x
.
(5)
M в   pнас 
Подставляя величины молекулярных масс водяного пара и сухого
воздуха (Mп = 18, Mв = 29)
M п 18

 0,622 ,
M в 29
получаем уравнение влагосодержания
5
x  0,622
pнас
  pнас
(6)
.
Из уравнения видно, что при данном давлении  влагосодержание
x является функцией относительной влажности  и температуры t, так
как pнас является однозначной функцией температуры pнас = f(t).
Контрольное задание 1
Определить парциальное давление водяного пара в воздухе, если
общее давление  = 99 кПа, а влагосодержание x, кг/кг сухого воздуха.
Таблица 2
Номер
варианта
1
2
3
4
5
6
7
x
0.042
0.044
0.046
0.048
0.050
0.052
0.054
Номер
варианта
8
9
10
11
12
13
14
x
0.056
0.058
0.060
0.065
0.070
0.072
0.072
Номер
варианта
15
16
17
18
19
20
21
x
0.074
0.076
0.078
0.080
0.082
0.084
0.086
Уравнение энтальпии
Энтальпию влажного воздуха I относят к 1 кг абсолютно сухого
воздуха и определяют как сумму энтальпий 1 кг абсолютно сухого воздуха Iс.в и x кг пара x In
(7)
I  I с.в  xI п .
Очевидно, что Ic.в = cс.в t,
где cc.в = 1,01 кДж /(кгК) – средняя удельная теплоемкость сухого воздуха при постоянном давлении.
Энтальпию водяного пара можно рассчитать по уравнению
In = r0 + cnt,
(8)
где r0 = 2493 кДж/кг – удельная теплота парообразования воды при 0°С;
cn = 1,97 кДж/(кгК) – средняя удельная теплоемкость водяного пара;
6
t – температура воздуха, °С.
Тогда
I  cc.в t  x ( r0  c п t )  ( cc.в  xc п )t  xr0 
(9)
=(1,01 + 1,97x) t + 2493 x.
Из уравнения следует, что энтальпия является функцией влагосодержания x и температуры t.
Пример 2. Определить влагосодержание и энтальпию воздуха при температуре 25 0 С и относительной влажности =80 % при общем давлении воздуха
=100000 Па.
Решение.
Из таблицы для водяного пара находим давление насыщенного пара при
температуре 25 0С p нас = 3167 Па. Влагосодержание воздуха определяем по
формуле (6)
x  0,622
pнас
0,8  3167
 0,622
 0,0163 кг / кг с. в.
  pнас
100000  0,8  3167
Энтальпию влажного воздуха определяем по формуле (9)
I = (1,01 + 1,97x) t + 2493 x =
=(1.01 + 1.970.0163)25+24930.0163=66.7 кДж /кг сух. возд.
Плотность влажного воздуха
Плотность влажного воздуха в.в при давлении  и температуре
T, определяется плотностью сухого воздуха с.в и водяного пара п
(10)
 в .в   с . в   п .
Плотность сухого воздуха и водяного пара взяты каждая при своем парциальном давлении
M T (  pнас )
 с.в  в 0
,
(11)
22,4T  0
ï 
M ï T0píàñ
,
22,4T  0
(12)
где 0 - нормальное давление.
Из выражений (11)-(12) получим
7
 в.в 
3,48  10 3 (  0,378pнас )
,
T
(13)
Удельный объем влажного воздуха, приходящийся на 1кг сухого
воздуха
287T
v
.
(14)
  pнас
Контрольное задание 2
Определить удельный объем воздуха v, м3/кг сухого воздуха, при
заданной температуре t и относительной влажности , если общее давление  = 99,3 кПа .
Таблица 3
, %
, %
Номер
t, 0С
Номер
t, 0С
варианта
варианта
1
50
70
11
25
50
2
45
70
12
20
50
3
40
70
13
15
50
4
35
70
14
10
50
5
60
50
15
70
30
6
45
50
16
65
30
7
40
50
17
60
30
8
35
50
18
55
30
9
55
50
19
50
30
10
50
50
20
45
30
8
Диаграмма состояния атмосферного воздуха
Характеристики влажного воздуха можно с точностью, достаточной для технических расчетов, определить по I-x - диаграмме, предложенной в 1917 г. Л. К. Рамзиным.
Диаграмма построена для давления  = 99.3 кПа (745 мм рт. ст.),
которое можно считать среднегодовым для центральных районов России. Угол между координатными осями выбран 135° (рис. 1).
Для удобства расчетов на диаграмме нанесена вспомогательная
ось x, проведенная под углом 90 о. На диаграмме построены:
линии постоянного влагосодержания (x = const), представляющие
собой вертикальные прямые, параллельные оси ординат (рис.2);
линии постоянной энтальпии I – прямые (рис. 3), параллельные
оси абсцисс (т. е. идущие под углом 135 о);
линия парциальных давлений водяного пара pn во влажном воздухе (рис. 4);
линии постоянных температур t – прямые, идущие с некоторым
наклоном (рис. 5);
линии постоянной относительной влажности ( = const ) – расходящийся пучок кривых из точки с координатами t = - 273 °С и x = 0
(рис. 6).
Рис. 1. Координатные оси
Рис. 2. Линии постоянного влагосодержания
9
Рис. 3. Линии постоянной
энтальпии
Рис. 4. Линия парциальных
давлений
Рис. 5. Линии постоянных
температур
Рис. 6. Линии постоянной
относительной влажности
При t = 99,4 0С, равной температуре кипения воды при  = 99.3
кПа, pнас =  и кривые  = const имеют перелом и идут почти вертикально (рис.7). Все точки диаграммы, лежащие выше линии  = 100 % ,
выражают состояние влажного воздуха. По любым двум параметрам,
например, t = 60 0С и  = 30%, можно легко определить все остальные
параметры влажного воздуха: x = 0,04 кг/кг сухого воздуха, I =167
кДж/кг сухого воздуха и pn = 5,87 кПа.
10
Рис. 7. Диаграмма I- x для влажного воздуха
Основные процессы изменения состояния воздуха
Нагревание воздуха. При нагревании воздуха влагосодержание его
остается неизменным (x=const), а относительная влажность  резко
уменьшается. На диаграмме I - x процесс нагревания воздуха в поверхностном теплообменнике изображается (рис. 8) вертикалью (линией
x=const), проведенной от точки А, характеризующей начальное состояние воздуха, до точки B, соответствующей его конечному состоянию
после нагревания до заданной температуры t1.
11
Рис. 8. Изображение процесса нагревания воздуха
Контрольное задание 3
Воздух с температурой t0 и относительной влажностью 0 = 60 %
нагревается в калорифере до температуры t1 = 80 С. Определить энтальпию и влагосодержание воздуха на выходе из калорифера. Исходные данные для расчета приведены в табл. 4.
Таблица 4
Номер
t0, С
варианта
1
13.3
2
13.8
3
14.3
4
14.8
5
15.3
6
15.8
7
16.3
Номер
варианта
8
9
10
11
12
13
14
t0, С
16.8
17.3
17.8
18.3
18.8
19.3
19.8
Номер
варианта
15
16
17
18
19
20
21
t0, С
20.3
20.8
21.3
21.8
22.3
22.8
23.3
Охлаждение воздуха. Охлаждение воздуха в поверхностном холодильнике изображается вертикалью AB, направленной вниз (рис. 9).
При охлаждении влажного воздуха до точки росы (точка B) его влагосодержание остается неизменным (x=const), а относительная влажность
12
 возрастает. Точкой росы называется температура воздуха, при которой он полностью насыщается водяными парами, т.е. =100 %.
Дальнейшее охлаждение воздуха ниже точки росы вызывает частичную
конденсацию водяных паров, находящихся в воздухе (линия BC).
Рис. 9. Изображение процесса охлаждения воздуха
Пример 3. Определить точку росы для влажного воздуха с влагосодержанием x=0.05 кг/кг абсолютно сухого воздуха и общим давлением паровоздушной смеси 99,3 кПа.
Решение. Точку росы находим из уравнения (6)
x  0,622
pнас
.
  pнас
Принимая относительную влажность, равной единице, и решая уравнение
(6) относительно pнас, получаем
pнас 
x
0,622  x

99,1  0,05
 7375 Па.
0,622  0,05
По таблице свойства водяного насыщенного пара этому давлению соответствует температура, равная температуре точки росы tт р=40 0С.
Контрольное задание 4
Воздух с температурой t1,°С и относительной влажностью  =
20% охлаждается водой в противоточном теплообменнике до точки
росы. Охлаждающая вода нагревается от температуры tн = 10 °С до
температуры tк. Поверхность теплопередачи F = 6 м2. Коэффициент
13
теплопередачи К = 50 Вт/(м2К). Определить количество охлаждаемого
воздуха.
Исходные данные для расчета приведены в табл. 5.
Таблица 5
Номер
t1,C
варианта
1
70
2
69
3
68
4
67
5
66
6
65
7
64
8
63
9
62
10
61
tк,C
30
26
25
21
22
23
24
23
22
20
Номер
варианта
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
t1,C
tк,C
60
71
72
73
74
75
70
69
68
67
22
28
29
31
32
33
33
29
20
23
Адиабатическое охлаждение воздуха происходит в том случае,
если находящийся во влажном воздухе материал не будет получать
теплоту извне. Вся теплота, необходимая для испарения влаги с поверхности материала, поступает из окружающего воздуха как единственного источника теплоты. При этом процесс испарения протекает в
адиабатических условиях – без потерь и подвода теплоты извне. Воздух, отдавая теплоту, охлаждается и одновременно поглощает пары
влаги, в результате чего увеличивается его влагосодержание x и относительная влажность .. Если содержание влаги в воздухе за счет испарения будет доведено до полного насыщения, т. е.  = 100 % (процесс
протекает при постоянной энтальпии I), то произойдет охлаждение воздуха и его состояние будет характеризоваться точкой, называемой пределом охлаждения (температура мокрого термометра).
Для определения температуры мокрого термометра используется
психрометр – прибор, состоящий из сухого и мокрого термометров.
Резервуар с ртутью у мокрого термометра обернут влажной гигроскопической тканью, с которой происходит испарение влаги.
14
Температура мокрого термометра tм для влажного воздуха может
быть определена решением системы уравнений
1  pнас (t м )
x нас  0,622
  1  pнас (t м )
(15)
(1,01  1,97 x )t  2493x  (1,01  1,97 x нас )t  2493x нас ,
где xнас - влагосодержание насыщенного воздуха.
Пример 4. Показания психрометра: t=40C, tм=35C. Определить параметры влажного воздуха, пользуясь I-x диаграммой.
Решение. Находим на диаграмме (рис.10) точку пересечения изотермы
tм=35C с линией  = 100 % (точка N). Двигаясь из этой точки по линии
I=const до изотермы t=40C, находим точку A, которая соответствует заданному состоянию воздуха: x=0,034 кг/кг; I=130 кДж/кг;  = 70 %, tм=32 C,
pп=5,86 кПа.
Рис. 10. Определение параметров воздуха
по показаниям психрометра
Смешивание воздуха. В ряде случаев при расчете сушильных и
вентиляционных установок приходится учитывать смешение различных
количеств воздуха с различными параметрами. Пусть L1 кг сухого воздуха с параметрами t1, 1 смешивается с L2 кг сухого воздуха с параметрами t2, 2.
Тогда влагосодержание и энтальпия смеси определяется
L x  L2 x2
xсм  1 1
,
L1  L2
15
L1 I1  L2 I2
.
L1  L2
Разделив числитель и знаменатель на L2 и обозначив кратность
смешения через n=L2/L1 , получим
x  nx2
xcм  1
,
(16)
1 n
I  nI 2
I cм  1
.
(17)
1 n
Iсм 
Решив последние два соотношения относительно n, получим
I см  I1 xсм  x1

.
I 2  I1
x2  x1
Это равенство представляет собой уравнение прямой в координатах
I - x. Оно показывает, что смешивание двух потоков воздуха с различными параметрами (I1 ,x1) и (I2 ,x2) на диаграмме I - x изображается прямой
линией (рис. 11). Точка М характеризует параметры смеси. Она может
быть найдена делением отрезка AB на части в отношении 1: n.
Рис. 11. Изображение процесса смешивания
двух объемов воздуха
Контрольное задание 5
Определить параметры смеси. Один кг воздуха при температуре t1
и относительной влажности 1 = 60% смешивается с n кг воздуха при
16
температуре t2 и относительной влажности 2 = 50%. Исходные данные
для расчета приведены в табл. 6.
Таблица 6
Номер варианта
n
t1,С
t2,С
1
13.0
35.0
0.6
2
13.5
35.5
0.7
3
14.0
36.0
0.8
4
14.5
36.5
0.9
5
15.0
37.0
1.0
6
15.5
37.5
1.1
7
16.0
38.0
1.2
8
16.5
38.5
1.3
9
17.0
39.0
1.4
10
17.5
39.5
1.5
11
18.0
40.0
1.6
12
18.5
40.5
1.7
13
19.0
41.0
1.8
14
19.5
41.5
1.9
15
20.0
42.0
2.0
16
20.5
42.5
2.1
17
21.0
43.0
2.2
18
21.5
43.5
2.3
19
22.0
44.0
2.4
20
22.5
44.5
2.5
21
23.0
45.0
2.6
РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА НА ПЭВМ
Удобно определять параметры влажного воздуха на ПЭВМ. Ниже
приведены примеры расчета параметров влажного воздуха на ПЭВМ с
использованием уравнений влагосодержания (6) и энтальпии (9). Для
определения давления насыщенного пара используется функция WATER из модуля PROPTY.
Функция Water рассчитывает свойства воды на линии насыщения
(при n = 1 рассчитывается давление насыщения; n = 2 - плотность;
17
n = 3 - динамическая вязкость; n = 4 - теплопроводность; n = 5 - поверхностное натяжение; n = 6 - удельная теплоемкость; n = 7 - удельная энтальпия):
function WATER (t : real; n : byte) : real;
Пример 5. Заданы параметры влажного воздуха: t и . Определить влагосодержание x, энтальпию воздуха I, а также парциальное давление водяного
пара pп , температуру мокрого термометра и точку росы.
Решение. Ниже приведен текст программы на Паскале, в которой значения температуры мокрого термометра и точки росы находятся методом половинного деления при решения уравнений
(1,01  1,97 x )t  2493x  (1,01  1,97 x нас )t  2493x нас  0,
pнас
x  0.622
0
  pнас
с использованием процедуры метода половинного деления.
Описание процедуры вычисления корня нелинейного алгебраического
уравнения F(x) = 0 методом деления отрезка пополам имеет вид
Procedure MPD (var x : real; a, b, e : real;
F : mpd_func);
Обращение к процедуре:
MPD(x, a, b, e, F);
Параметры процедуры: x - аргумент функции - искомый корень; a и b соотвественно нижняя и верхняя границы интервала для поиска корня; е - допустимая погрешность вычисления корня в абсолютных единицах величины x;
F - имя функции, реализующей алгоритм вычисления F(x). Функция составляется пользователем, размещается в разделе описаний своей программы. Заголовок функции должен иметь вид
Function F(x : real) : real;
Модификацией метода деления отрезка пополам для решения нелинейного алгебраического уравнения является процедура Mpd_scan, которая предварительно локализует корень в заданном интервале, а затем его вычисляет делением отрезка пополам. Процедура имеет дополнительный параметр delta - шаг
поиска интервала, содержащего корень. В зависимости от значений координат
начала и конца общего отрезка, на котором может находиться корень, шаг delta
может быть как положительным, так и отрицательным.
Описание процедуры:
Procedure Mpd_scan ( var x : real;
a, b, delta, e : real;
F : mpd_func);
18
program param;
{ Определение параметров влажного воздуха
Заданы t и fi }
Uses
crt,mathlib,Propty;
Const p=99.3;
Var
tr,tm,x,t,fi,pp,i
:
real;
function f1(tm:real):real;
var
pn,xn
: real;
begin
pn:=water(tm,1)/1000;
xn:=0.622*pn/(p-pn);
f1:=(1.01+1.97*x)* t+2493*x((1.01+1.97*xn)*tm+2493*xn);
end;
function f(tr:real):real;
var
pn,xn
: real;
begin
pn:=water(tr,1)/1000;
xn:=0.622*pn/(p-pn);
f:=x- 0.622*pn/(p-pn);
end;
procedure paramair(t,fi:real;var pp,x,i:real);
var
pn : real;
begin
pn:=water(60,1)/1000;
pp:=fi*pn;
x:=0.622*(fi*pn)/(p-fi*pn);
i:=(1.01+1.97*x)*t+2493*x;
end;
begin
clrscr;
t:=ReadReal('Температура воздуха
');
fi:=ReadReal('Относительная влажность воздуха
');
{Определение парциального давления, влагосодержания и
энтальпии }
paramair(t,fi,pp,x,i);
{Определение точки росы }
19
mpd_scan(tr,5,120,1,0.01,f);
{Определение температуры мокрого термометра }
mpd_scan(tm,5,120,1,0.01,f1);
assign(output,'param.res');
rewrite(output);
writeln('Заданные параметры влажного воздуха:');
writeln;
writeln('Температура воздуха
t=',t:8:2);
writeln('Относительная влажность
fi=',fi:8:2);
writeln;
writeln('Искомые параметры влажного воздуха:');
writeln;
writeln('Влагосодержание
x=',x:8:4,
' кг/кг');
writeln('Энтальпия
I=',i:8:2,
' кДж/кг');
writeln('Парциальное давление водяного пара pp=',pp:8:2,
' кПа ');
writeln('Точка росы
',tr:8:2);
writeln('Температура мокрого термометра
',tm:8:2);
end.
Результаты контрольного примера
Заданные параметры влажного воздуха:
Температура воздуха
t=
Относительная влажность
fi=
Искомые параметры влажного воздуха:
60.00
0.30
Влагосодержание
x= 0.0398 кг/кг
Энтальпия
I= 164.55 кДж/кг
Парциальное давление водяного пара pp=
5.97 кПа
Точка росы
35.54
Температура мокрого термометра
39.41
Пример 6. Заданы параметры влажного воздуха: I и x. Определить температуру t и относительную влажность воздуха , а также парциальное давление
водяного пара pп.
Ниже приведен вариант программы для определения параметров влажного воздуха.
program dry3;
{ Определение параметров влажного воздуха
Заданы x и I }
20
uses
crt,mathlib,Propty;
Const p=99.324
;
var
t0,x0,fi0,pp0,i0 :
real;
Procedure xi(x,i:real;var t,fi,pp:real);
var
pn
: real;
begin
t:=(i-2493*x)/(1.01+1.97*x);
pn:=water(t,1)/1000;
fi:=x*p/(0.622*pn+x*pn);
pp:=fi*pn;
end;
begin
clrscr;
x0:=ReadReal('Влагосодержание воздуха
');
i0:=ReadReal('Энтальпия воздуха
');
xi(x0,i0,t0,fi0,pp0);
assign(output,'dry3.res');
rewrite(output);
writeln('Заданные параметры влажного воздуха:');
writeln;
writeln('Влагосодержание
x0=',x0:8:2);
writeln('Энтальпия
i0=',i0:8:2);
writeln;
writeln('Искомые параметры влажного воздуха:');
writeln;
writeln('Температура воздуха
t0=',t0:8:4);
writeln('Относительная влажность воздуха
fI0=',fi0:8:2);
writeln('Парциальное давление водяного пара
pp0=',pp0:8:2,' кПа ');
end.
Результаты контрольного примера
Заданные параметры влажного воздуха:
Влагосодержание
Энтальпия
x0=
i0=
Искомые параметры влажного воздуха:
Температура воздуха
Относительная влажность воздуха
Парциальное давление водяного пара
t0= 22.0913
fI0=
0.74
pp0=
2.03 кПа
0.01
55.29
21
Пример 7. Заданы параметры влажного воздуха: I и t. Определить влагосодержание x и относительную влажность воздуха , а также парциальное давление водяного пара pп.
Ниже приведен вариант программы, предназначенный для определения
параметров влажного воздуха.
program primerit;
{ Определение параметров влажного воздуха
Заданы i и t }
uses
crt,mathlib,Propty;
Const p=99.3 ;
var
tr,tm,x,t,fi,pp,i,pn :
real;
function f1(tm:real):real;
var
pn,xn
: real;
begin
pn:=water(tm,1)/1000;
xn:=0.622*pn/(p-pn);
f1:=(1.01+1.97*x)* t+2493*x-((1.01+1.97*xn)*tm+2493*xn);
end;
function f(tr:real):real;
var
pn,xn
: real;
begin
pn:=water(tr,1)/1000;
xn:=0.622*pn/(p-pn);
f:=x- 0.622*pn/(p-pn);;
end;
begin
clrscr;
i:=ReadReal('Энтальпия воздуха
t:=ReadReal('Температура воздуха
x:=(i-1.01*t)/(1.97*t+2493);
pn:=water(t,1)/1000;
fi:=x*p/(0.622*pn+x*pn);
pp:=fi*pn;
mpd(tr,10,80,0.01,f);
mpd(tm,10,90,0.01,f1);
assign(output,'primerit.res');
22
');
');
rewrite(output);
writeln('Заданные параметры влажного воздуха:');
writeln;
writeln('Температура воздуха
t=',t:8:4);
writeln('Энтальпия
i=',i:8:2);
writeln;
writeln('Искомые параметры влажного воздуха:');
writeln;
writeln('Влагосодержание
x=',x:8:2);
writeln('Относительная влажность воздуха
fI=',fi:8:2);
writeln('Парциальное давление водяного пара pp=',
pp:8:2,' кПа ');
writeln('Точка росы
',tr:8:2);
writeln('Температура мокрого термометра
',tm:8:2);
end.
Результаты контрольного примера
Заданные параметры влажного воздуха:
Температура воздуха
t= 22.0900
Энтальпия
i=
55.29
Искомые параметры влажного воздуха:
Влагосодержание
Относительная влажность воздуха
Парциальное давление водяного пара
Точка росы
Температура мокрого термометра
x=
fI=
pp=
0.01
0.74
2.03 кПа
17.25
19.00
Пример 8. Заданы параметры влажного воздуха: x и t. Определить энтальпию I и относительную влажность воздуха , а также парциальное давление водяного пара pп.
Ниже приведен вариант программы для определения параметров влажного воздуха.
program dry1;
{ Определение параметров влажного воздуха
Заданы x и t }
uses
crt,mathlib,Propty;
Const p=99.3;
var x0,t0,fi0,pp0,i0,pn :
real;
Procedure xt(x,t:real;var i,fi,pp:real);
begin
23
i:=(1.01+1.97*x)* t+2493*x;
pn:=water(t,1)/1000;
fi:=x*p/(0.622*pn+x*pn);
pp:=fi*pn;
end;
begin
clrscr;
x0:=ReadReal('Влагосодержание воздуха
');
t0:=ReadReal('Температура воздуха
');
xt(x0,t0,i0,fi0,pp0);
assign(output,'dry1.res');
rewrite(output);
writeln('Заданные параметры влажного воздуха:');
writeln;
writeln('Температура воздуха
t0=',t0:8:4);
writeln('Влагосодержание
x0=',x0:8:2,
' кг/кг');
writeln;
writeln('Искомые параметры влажного воздуха:');
writeln;
writeln('Энтальпия
i0=',i0:8:2,
' кДж/кг');
writeln('Относительная влажность воздуха
fI0=',
fi0:8:2);
writeln('Парциальное давление водяного пара pp0=',
pp0:8:2,' кПа ');
end.
Результаты контрольного примера
Заданные параметры влажного воздуха:
Температура воздуха
Влагосодержание
t0= 30.0000
x0=
0.01 кг/кг
Искомые параметры влажного воздуха:
Энтальпия
Относительная влажность воздуха
Парциальное давление водяного пара
i0=
fI0=
pp0=
55.82 кДж/кг
0.37
1.57 кПа
Пример 9. Заданы параметры влажного воздуха: I и  . Определить влагосодержание x и относительную влажность воздуха , а также парциальное
давление водяного пара pп.
24
Ниже приведен вариант программы для определения параметров влажного воздуха, в которой используется метод половинного деления для решения
уравнения
pнас
(1  1,01t )
.
 0,622
2493  1,97t
  pнас
program dry4;
uses
crt,mathlib,Propty;
Const p=99.3;
var
tr,tm,x,t,fi,pp,i,pn :
real;
function fxf(t1:real):real;
begin
pn:=water(t1,1)/1000;
fxf:=(i-1.01*t1)/(2493+1.97*t1)-0.622*fi*pn/(p-pn*fi);
end;
BEGIN
clrscr;
fi:=ReadReal('Относительная влажность
');
i:=ReadReal('Энтальпия
');
mpd_scan(t,5,120,1,0.01,fxf);
pn:=water(t,1)/1000;
pp:=fi*pn;
x:= 0.622*pp/(p-pp);
assign(output,'dry4.res');
rewrite(output);
writeln(' Заданные параметры влажного воздуха: ');
writeln;
writeln('Относительная влажность
fI=',fi:8:2);
writeln('Энтальпия
i=',i:8:2,
' кДж/кг ');
writeln;
writeln(' Искомые параметры влажного воздуха:');
writeln;
writeln(Температура воздуха
t=',t:8:4);
writeln(' Влагосодержание
x=',x:8:2,'кг/кг');
writeln(' Парциальное давление водяного пара pp=',
pp:8:2, ' кПа ');
end.
Результаты контрольного примера
Заданные параметры влажного воздуха:
25
Относительная влажность воздуха
Энтальпия
fI=
0.45
i= 145.88 кДж/кг
Искомые параметры влажного воздуха:
Температура воздуха
Влагосодержание
Парциальное давление водяного пара
t= 49.9961
x=
0.04 кг/кг
pp=
5.55 кПа
Пример 10. Заданы параметры влажного воздуха: x и . Определить температуру t и энтальпию воздуха I, а также парциальное давление водяного пара
pп.
Ниже приведен вариант программы для определения параметров влажного воздуха, в которой используется метод половинного деления для решения
уравнения
x  0,622
pнас
 0.
  pнас
program primerfix;
{ Определение параметров влажного воздуха
Заданы x и fi }
uses crt,mathlib,Propty;
Const p=99.3;
var
tr,tm,x,t,fi,pp,i,pn :
real;
function fxf(t1:real):real;
begin
pn:=water(t1,1)/1000;
fxf:=x-0.622*fi*pn/(p-pn*fi);
end;
function f1(tm:real):real;
var pn,xn
: real;
begin
pn:=water(tm,1)/1000;
xn:=0.622*pn/(p-pn);
f1:=(1.01+1.97*x)* t+2493*x-((1.01+1.97*xn)*tm+2493*xn);
end;
function f(tr:real):real;
var pn,xn
: real;
begin
pn:=water(tr,1)/1000;
xn:=0.622*pn/(p-pn);
f:=x- 0.622*pn/(p-pn);;
end;
begin
26
fi:=ReadReal('Относительная влажность воздуха
');
x:=ReadReal('Влагосодержание воздуха
');
mpd(t,10,80,0.01,fxf);
i:=(1.01+1.97*x)*t+2493*x;
pn:=water(t,1)/1000;
pp:=fi*pn;
mpd(tr,10,80,0.01,f);
mpd(tm,10,90,0.01,f1);
assign(output,'primerfix.res');
rewrite(output);
writeln('Заданные параметры влажного воздуха:');
writeln;
writeln('Относительная влажность воздуха fI=', fi:8:2);
writeln('Влагосодержание
x=', x:8:2);
writeln;
writeln('Искомые параметры влажного воздуха:');
writeln;
writeln('Температура воздуха
t=', t:8:4);
writeln('Энтальпия
i=', i:8:2);
writeln('Парциальное давление водяного пара
pp=',pp:8:2,' кПа ');
writeln('Точка росы
', tr:8:2);
writeln('Температура мокрого термометра
', tm:8:2);
end.
Результаты контрольного примера
Заданные параметры влажного воздуха:
Относительная влажность воздуха
fI=
0.37
Влагосодержание
x=
0.01
Искомые параметры влажного воздуха:
Температура воздуха
t= 30.0165
Энтальпия
i=
55.84
Парциальное давление водяного пара pp=
1.57 кПа
Точка росы
13.09
Температура мокрого термометра
19.18
Контрольное задание 6
По уравнению энтальпии влажного воздуха (9) определите координаты точек, через которые проходит изотерма t, и постройте ее на
диаграмме I –x. Исходные данные для расчета приведены в табл. 7
27
Таблица 7
Номер варианта
t,C
Номер варианта
t,C
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
15
16
17
18
19
21
22
23
24
25
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
26
29
35
45
55
65
70
75
54
44
Контрольное задание 7
По уравнению влагосодержания влажного воздуха (6) определите
координаты точек, через которые проходит линия постоянной относительной влажности =const, и постройте ее на диаграмме I –x. Исходные данные для расчета приведены в табл. 8
Таблица 8
Номер варианта
,%
Номер варианта
,%
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
15
25
35
40
45
55
60
65
75
85
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
95
29
35
45
55
65
70
75
54
44
28
Материальный баланс воздушной конвективной сушилки
Материальный баланс по потокам можно представить в виде
(18)
Gк  Gн  W ,
где Gн, Gк – массы соответственно влажного и высушенного материала, кг/с; W – масса испаренной влаги, кг/с.
Баланс по абсолютно сухому веществу
Gн(1  U н )  Gк (1  U к ) ,
где Uн, Uк – влажность влажного и высушенного материала, выраженная в долях от массы влажного вещества.
Из этих уравнений можно найти количество высушенного материала Gк и количество испаренной влаги W:
1  Uн
,
Gк  Gн
(19)
1  Uк
U  Uк
.
W  Gн н
(20)
1  Uк
Влажность материала может быть выражена в долях от массы абсолютно сухого вещества
W
U' 
,
(21)
Gсух
где Gсух – масса абсолютно сухого вещества, кг/с.
В этом случае материальный баланс сушилки можно выразить
следующим образом:
(22)
GcукU н'  GсухU к'  W .
Количество испаренной влаги определяется
W  Gсух (U н'  U k' ) .
(23)
Влажность, отнесенная к количеству абсолютно сухого материала
U', и влажность, рассчитанная в долях от массы влажного вещества U,
связаны между собой зависимостью
U
(24)
U' 
1U
или
29
U 
U'
.
(25)
1U'
Для теплового расчета сушилки необходимо знать расход воздуха
на сушку, который определяется из баланса по влаге
Lx0 + W = Lx2,
(26)
где L – расход абсолютно сухого воздуха, кг/с; x0, x2 – влагосодержания
воздуха на входе и выходе из сушилки.
Расход абсолютно сухого воздуха
W
L
.
(27)
x2  x0
Удельный расход воздуха на испарение из материала 1 кг влаги
равен
L
1
l  
.
(28)
W x2  x0
Так как влагосодержание атмосферного воздуха x0 в среднем летом выше, чем зимой, то удельный расход воздуха следует рассчитывать по наибольшей величине x0 в летних условиях для того географического пункта, в котором должна работать сушилка.
Средние значения t0,  , x0 в летние и зимние периоды для различных городов России приведены в приложении 1. Влагосодержание x2
отработанного воздуха находится путем построения процесса сушки на
I-x диаграмме.
Пример 11. Определить количество влаги, испаряемой за 1 час из материала, поступающего на сушку в количестве 1000 кг/ч с начальной влажностью
Uн =80 %. Влажность высушенного материала Uк =10%.
Решение.
0,8  0,1
Uн  Uк
 1000
=777 кг/ч.
1  0,1
1  Uк
Контрольное задание 8
На сколько уменьшится масса материала, если в процессе сушки
влажность его изменилась от Uн до Uк. Расход влажного материала Gн,
кг/с. Исходные данные для расчета приведены в табл. 9.
W  Gн
30
Таблица 9
Номер варианта
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Gн, кг/с
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
Uн , %
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
Uк, %
9
9.1
9.2
9.3
9.4
9.5
9.6
9.7
9.8
9.9
10
10
10.1
10.2
11
Контрольное задание 9
Какое количество влаги W уносит с собой воздух, поступающий в
сушилку в количестве L (считая на абсолютно сухой воздух) с температурой t1, относительной влажностью 1 и уходящий из сушилки с температурой t2 и относительной влажностью 2? Определить также
удельный расход воздуха l.  = 99,3 кПа.
Исходные данные для расчета приведены в табл. 10
Таблица 10
1
2
3
4
5
6
7
8
9
160
180
200
185
210
190
205
230
176
85
80
87
90
92
95
86
91
80
5
7
5
8
6
5
8
6
5
50
55
60
65
66
50
50
55
55
60
65
65
55
50
80
75
65
70
31
Номер
варианта
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
L, кг/ч
t1, °C
1,%
T2, °C
2,%
185
190
170
175
200
208
212
164
207
178
183
240
235
210
215
202
200
65
70
75
72
85
80
86
89
92
95
86
91
64
72
76
68
70
10
5
5
6
8
5
6
7
5
5
6
6
7
5
8
10
6
50
50
55
60
65
67
48
50
52
60
65
55
50
60
60
50
50
75
80
75
60
50
50
70
75
75
60
55
70
75
65
60
60
65
Тепловой баланс теоретической сушилки
Для анализа и расчета процесса сушки удобно ввести понятие
теоретической сушилки, в которой температура материала, поступающего на сушку, равна нулю, нет расхода теплоты на нагрев материала и
транспортных средств, нет дополнительного подвода теплоты в самой
сушильной камере и потери теплоты в окружающую среду равны нулю.
Испарение влаги в теоретической сушилке происходит только за счет
охлаждения воздуха, причем количество теплоты, передаваемой воздухом, полностью возвращается в него с влагой, испаряемой из материала. Для теоретической сушилки тепловой баланс можно записать
Qт = L (I1 - I0) = L(I2 - I0),
(29)
где I0, I1, I2 – энтальпия воздуха перед калорифером, после калорифера
и на выходе из сушилки, Дж/кг сухого воздуха; Qт – расход теплоты в
теоретической сушилке, Вт.
Для теоретической сушилки I1 = I2.
32
Удельный расход теплоты для теоретической сушилки, Дж/кг влаги
q
Qт L I 2  I 0
.


W W x 2  x0
(30)
Тепловой баланс действительной сушилки
Для составления теплового баланса действительной конвективной
сушилки воспользуемся схемой материальных и тепловых потоков,
изображенных на рис. 12.
Рис. 12. Принципиальная схема конвективной сушилки непрерывного
действия, работающей по нормальному сушильному варианту:
1 – калорифер; 2 – сушильная камера; 3 – дополнительный калорифер
LI 0  Qк  Qд  Gk c м  н  Wcв  н  Gнтр стр t ктр 
 LI 2  Gk c м  k  Gтр стр t ктр  Qп ,
где Qк – количество теплоты, введенное в основном калорифере, Вт;
Qд – количество теплоты, введенное в дополнительном калорифере, Вт;
Qn – тепловые потери в окружающую среду, Вт;
I0, I1, I2 – энтальпия воздуха перед калорифером, после калорифера и на
выходе из сушилки, Дж/кг сухого воздуха;
н, к – температура материала на входе и выходе из сушилки;
cм, cв – удельные теплоемкости высушенного материала и влаги,
Дж/(кгК); Gтр – масса транспортных устройств, кг/с; cтр – удельная
теплоемкость материала транспортных устройств, Дж/(кгК); tнтр, tктр –
температура транспортных устройств на входе и выходе из сушилки;
33
Gн – масса влажного материала, кг/с; Gк – масса высушенного материала, кг/с; W – количество испаренной влаги, кг/с.
Из уравнения теплового баланса можно найти общее количество
теплоты, расходуемой на сушку:
Qk  Qд  L I 2  I 0   Gk c м  k  н 
(31)
 Gтр с тр t ктр  t нтр  Wcв  н  Qп .


Если все члены уравнения поделить на W, то получим удельный
расход теплоты на сушку
(32)
qк + qд = l (I2 - I0) + qм + qтр - cв н + qn ,
где qм = G c м (к - м)/W – удельный расход теплоты на нагревание
высушенного материала;
qтр = Gтр cтр (tктр - tнтр)/W – удельный расход теплоты на нагревание
транспортных устройств;
св н – энтальпия 1 кг влаги, поступающей в сушилку и удаляемой из
материала;
qn = Qn/W – удельные потери теплоты сушилкой в окружающую среду;
qк = l(I1 - I0) – удельный расход теплоты в основном (внешнем) калорифере; qд – удельный расход теплоты в дополнительном (внутреннем)
калорифере.
Подставляя в уравнение (32) qк = l(I1 - I0), получаем
(33)
l (I2 - I1) = ,
где  = (qд + cв н) - (qм + qтр + qn). Величина  называется внутренним
тепловым балансом сушильной камеры.
Подставляя значение l из соотношения (28), получаем уравнение
I2  I0
,
(34)
x2  x0
которое связывает тепловой и материальный балансы действительной
сушилки.
34
Изображение различных вариантов процесса сушки
на I-x диаграмме
Нормальный вариант сушки (теоретическая сушилка)
В сушилке, работающей по этому варианту (рис. 12), воздух однократно подогревается в наружном калорифере до относительно высокой температуры, являющейся обычно предельно допустимой для данного материала, и поступает в сушилку. После сушилки воздух выбрасывается в атмосферу.
Для построения изображения процесса сушки на I-x диаграмме
(рис. 13) должны быть заданы характеристики атмосферного воздуха в
точке 0 (t0 ,0 ) и еще две характеристики воздуха: (t1, 2) или (t1, t2), или
(t2, 2), необходимые для определения положения точек 1 и 2. Например, если заданы t1 и 2, то построение проводят в такой последовательности. По параметрам наружного воздуха t0 и 0 находят точку 0,
проводят вертикаль 01 до пересечения с изотермой t1, изображающей
процесс подогрева воздуха в калорифере при x=const.
Рис. 13. Нормальный вариант сушки (теоретическая сушилка)
При нагревании воздуха в калорифере влагосодержание его остается неизменным и резко падает относительная влажность. Точка 1
характеризует состояние нагретого воздуха перед входом в сушильную
камеру. Из точки 1 по линии I=const проводят прямую 12, изображающую процесс сушки, до линии 2=const. Точка 2 характеризует свойства воздуха, покидающего сушилку. Ломаная линия 012 – графическое
изображение всего процесса изменения состояния воздуха в теоретической сушилке (в калорифере и сушильной камере).
35
Завершив построение, для точек 0 и 2 находят на диаграмме значения x= x0 и x= x2, для точек 0 и 1 – значения I0 и I1, с помощью которых по формулам (26) и (28) определяют удельные расходы воздуха l и
теплоты qтеор. Умножив величины l и qтеор на W, находят расход воздуха L и теплоты Qтеор на сушку.
Пример 12. Заданы параметры влажного воздуха: t0, 0, параметры отработанного воздуха t2, 2 и количество испаряемой влаги в сушилке W, кг/ч.
Определить удельные расходы воздуха l и теплоты qтеор в теоретической сушилке.
Ниже приведен текст программы для расчета теоретической сушилки, в
которой реализован следующий алгоритм.
По заданным параметрам свежего t0, 0 и отработанного воздуха t2, 2 по
уравнениям (6) и (9) рассчитываются влагосодержание и энтальпия воздуха на
входе в калорифер и выходе из сушилки, и затем по соотношениям
l 
1
x2  x0
и qк = l(I1 - I0) определяются удельные расходы воздуха и теп-
лоты в калорифере.
program tc;
{Расчет теоретической сушилки
Заданы параметры свежего воздуха t0,fi0 и отработанного
t2,fi2
и количество испаряемой влаги в час}
Uses crt,mathlib,Propty;
var
q,l,lu,qt,x0,i2,pp0,t0,fi0,t1,t2,fi2,pp2,i1,i0,x2,w :
real;
procedure paramair(t,fi:real;var pp,x,i:real);
var pn:real;
begin
pn:=water(t,1)/1000;
p:=fi*pn;
x:=0.622*(fi*pn)/(99.324-fi*pn);
i:=(1.01+1.97*x)*t+2493*x;
end;
begin
t0:=ReadReal('Температура свежего воздуха
');
fi0:=ReadReal('Относительная влажность свежего воздуха');
t2:=ReadReal('Температура воздуха на выходе из сушилки');
fi2:=ReadReal('Относительная влажность воздуха
');
36
w:=ReadReal('Количество испаряемой влаги, кг/ч
');
paramair(t0,fi0,pp0,x0,i0);
paramair(t2,fi2,pp2,x2,i2);
lu:=1/(x2-x0);
qt:=lu*(I2-I0);
l:=lu*w/3600;
q:=qt*w/3600;
assign(output,'tc.res');
rewrite(output);
writeln('Заданные параметры влажного воздуха:');
writeln;
writeln('Температура свежего воздуха
t0=',
t0:8:2);
writeln('Относительная влажность свежего воздуха fi0=',
fi0:8:2);
writeln('Температура отработанного воздуха
t2=',
t0:8:2);
writeln('Относит. влажность отработанного воздуха
fi2=', fi0:8:2);
writeln;
writeln('Искомые параметры :');
writeln;
writeln('Удельный расход воздуха
lu=',
lu:8:4,' кг/кг');
writeln('Расход воздуха
l=',
l:8:4,' кг/с');
writeln('Удельный расход теплоты
qt=',
qt:8:4,' кДж/кг');
writeln('Тепловой поток для теоретической сушилки
q=',
q:8:4,' кВт');
end.
Результаты контрольного примера
Заданные параметры влажного воздуха:
Температура свежего воздуха
Относительная влажность свежего воздуха
Температура отработанного воздуха
Относит. влажность отработанного воздуха
t0=
fi0=
t2=
fi2=
15.00
0.70
15.00
0.70
Искомые параметры :
Удельный расход воздуха
Расход воздуха
Удельный расход теплоты
lu= 31.7975 кг/кг
l= 1.0776 кг/с
qt=3559.9900 кДж/кг
37
Тепловой поток для теоретической сушилки
q=120.6441 кВт
Контрольное задание 10
Аналитически определить удельные расходы воздуха в сушилке и
теплоты в калорифере. Состояние воздуха перед калорифером: температура – t0, °С; относительная влажность 0 = 70 %.
Состояние воздуха на выходе из сушилки: температура – t2,°С; относительная влажность 2 = 30%.
Исходные данные для расчета приведены в табл. 11
Таблица 11
Номер
t0, °С
варианта
1
13.0
2
13.5
3
14.0
4
14.5
5
15.0
6
15.5
7
16.0
8
16.5
9
17.0
10
17.5
t2, °С
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
Номер
варианта
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
t0, °С
t2, °С
18.0
18.5
19.0
19.5
20.0
20.5
21.0
21.5
22.0
22.5
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
Контрольное задание 11
Воздух подогревается в калорифере до t2, 0С. Процесс сушки идет
по линии I2 =170 кДж/кг. Парциальное давление водяных паров в воздухе на выходе из сушилки Pn = 5800 Па. Определить удельный расход
воздуха и теплоты в теоретической сушилке, а также все параметры
наружного воздуха, если известна температура мокрого термометра
tм,0С для наружного воздуха. Исходные данные для расчета приведены
в табл.12.
38
Таблица 12
Номер
варианта
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
T2, 0С
tм, 0С
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
18
19
20
17
16
15
18
19
19
17
Номер
варианта
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
t2, 0С
tм, 0С
150
139
138
140
140
140
140
141
141
141
17
18
18
17
16
19
20
18
19
20
Контрольное задание 12
Производительность теоретической сушилки Gc, кг/ч по абсолютно сухому материалу. Начальная влажность материала Uн, %, считая на
общую массу. Конечная влажность материала Uк, % , считая на общую
массу. Показания психрометра, установленного в помещении, из которого воздух поступает в калорифер: температура сухого термометра tс,
температура мокрого термометра tм.
Воздух, выходящий из сушилки, имеет температуру t2 = 50 0С и
относительную влажность 2 = 60 % .
Определить расход греющего пара и поверхность теплопередачи
калорифера.
Давление греющего пара Pn .
Коэффициент теплопередачи К = 30 Вт/(м2К).
Исходные данные для расчета приведены в табл. 13.
Таблица 13
Номер
варианта
1
2
3
4
G , кг/ч
1000
1100
1200
1300
Uн, %
35
36
37
38
Uк, %
5
6
7
8
tс,C
18
19
20
20
tм, C
15
15
16
16
Pn, кПа
300
200
250
350
39
Номер
варианта
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
G , кг/ч
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
800
900
950
1150
1250
1350
1450
1550
1750
Uн, %
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
32
33
34
35
Uк, %
9
10
11
5
6
7
8
9
10
5
6
7
8
9
5
6
tс,C
20
21
22
22
20
22
22
22
22
22
22
22
21
21
20
21
tм, C
Pn, кПа
16
17
16
15
17
18
18
17
16
18
19
17
17
17
10
18
400
400
300
220
230
240
320
330
340
300
400
200
250
300
400
420
Контрольное задание 13
Определить расход воздуха и теплоты в теоретической сушилке
для удаления W, кг/ч влаги, если на выходе из сушилки температура
воздуха t2 = 50С, а парциальное давление водяного пара Pn = 9,81 кПа.
Наружный воздух согласно показаниям психрометра имеет параметры:
температура сухого термометра tc = 30 С;
температура мокрого термометра tм = 20 С.
Исходные данные для расчета приведены в табл. 14.
Таблица 14
Номер варианта
1
2
3
4
5
6
40
W, кг/ч
270
370
250
300
400
500
Номер варианта
11
12
13
14
15
16
W, кг/ч
120
420
520
125
145
175
Номер варианта
7
8
9
10
W, кг/ч
600
620
320
220
Номер варианта
17
18
19
20
W, кг/ч
275
375
475
575
Изображение реального процесса сушки (нормальный вариант)
Уравнение энтальпии для реальной сушилки имеет вид

I1  I 2  .
(35)
l
Пусть заданы характеристики воздуха, поступающего в калорифер
и покидающего сушилку, точки 0 и 2 (рис. 14). Построение изображения процесса сушки сводится в этом случае к определению наклона
линии сушки. Эта линия может отклоняться в ту или другую сторону от
линии I = const в зависимости от знака величины . При <0, I2<I1. При
>0, I2 >I1.
Пусть > 0. В этом случае для построения линии сушки от точки
1' пересечения x0=const и I2=const откладываем вниз отрезок /l (в масштабе оси I) и находим положение точки 1, которая характеризует
свойства воздуха, поступающего в сушилку. Соединяем точки 1 и 2.
Отрезок 12 будет изображать реальный процесс сушки при >0.
При <0 построение линии сушки 12 выполняется аналогично
изображенному на рис. 14, только отрезок /l откладывается вверх от
точки пересечения линий x0=const и I2=const.
Рис. 14. Нормальный сушильный вариант (реальная сушилка)
41
Пусть заданы характеристики воздуха (t0, 0), поступающего в калорифер, температура воздуха на выходе из калорифера t1 и относительная влажность воздуха, покидающего сушилку 2 (рис. 15). Построение изображения процесса сушки сводится к определению наклона
линии сушки и выполняется следующим образом.
Рис. 15. Построение процесса сушки при <0
По заданным параметрам свежего воздуха t0, 0 на диаграмме I-x
(рис. 15) находим точку 0 и из нее проводим линию x1=x0 до заданной
температуры на выходе из калорифера t1 (точка 1). Из точки 1 проводим
линию постоянной энтальпии I1= const до пересечения с линией 2 =
const, получим точку 2, характеризующую состояние отработанного
воздуха для теоретической сушилки. На линии теоретического процесса 12 выбираем любую точку e и измеряем по горизонтали отрезок ef до
линии 01. По формуле eg  ef

находим величину отрезка eg, опреm
деляющего отклонение действительного процесса сушки от теоретического. Здесь m 
Mi
– отношение масштабов диаграммы
Mx
Если <0, то отрезок eg откладываем вниз от точки e и находим
точку g. Из точки 1 через точку g проводим прямую линию до пересечения с заданной линией постоянной относительной влажности 2 =
const. Получаем точку 2, характеризующую состояние воздуха после
сушилки.
42
Рис. 16. Построение процесса сушки при >0
Если >0, то отрезок eg откладываем вверх (рис. 16) от точки e и
находим точку g. Из точки 1 через точку g проводим прямую линию до
пересечения с заданной линией постоянной относительной влажности
2 = const. Получаем точку 2, характеризующую состояние воздуха
после сушилки.
Пример 12. Определить удельные расходы воздуха и теплоты для сушилки, работающей по нормальному варианту. Состояние воздуха перед калорифером: t0 =11 0C, 0 =50%. Температура воздуха на выходе из калорифера
t1 =100 0C, после сушилки t2 =45 0C. Потери теплоты на 1 кг испаренной влаги
составляют: на подогрев материала qм =100 кДж/кг, на подогрев транспортных
устройств qт =75 кДж/кг, потери в окружающую среду qп = 5 кДж/кг. Подогрев
воздуха в сушильной камере отсутствует.
Решение. По диаграмме I-x (рис. 17) находим x0=x1= 0.004 кг/кг,
I0=21
кДж/кг (точка 0); x1=x0= 0.004 кг/кг, I1=110 кДж/кг (точка 1). Из точки 1 проводим линию постоянной энтальпии I1=110 кДж/кг до пересечения с изотермой
t2 =45 0C и получим точку 2, характеризующую состояние отработанного воздуха для теоретической сушилки.
Определим суммарные удельные тепловые потери
  ( q д  cв  н )  ( q м  q т  q п ) 
=(0+4,1940) - (100+75+70)= -77 кДж/кг.
На линии теоретического процесса 12 выбираем любую точку e и измеряем по горизонтали отрезок ef до линии 01. На взятой для расчета диаграмме
отрезок ef =65 мм. По формуле eg  ef

m
находим величину отрезка eg,
определяющего отклонение действительного процесса от теоретического
43
eg  ef
где m  500 .

 77
 65
 10 мм,
m
500
Рис. 17. Построение процесса сушки
Так как <0, то отрезок eg = 10 мм откладываем вниз от точки e и находим точку g. Из точки 1 через точку g проводим прямую линию до пересечения
с заданной изотермой t2=450 C. Получаем точку 2, характеризующую состояние воздуха после сушилки. Этой точке соответствуют влагосодержание x2=
0,0235 кг/кг, энтальпия I2=105 кДж/кг . Определим удельный расход воздуха на
сушку
l 
1
1

 54,5 кг / кг.
x 2  x 0 0,0235  0,004
Определим удельный расход теплоты
qк  l ( I1  I 0 )  54,5(110  21)  4850 кДж / кг.
Ниже приведен вариант программы, в которой реализован вышеприведенный алгоритм расчета реальной сушилки.
program rc1;
{Расчет реальной сушилки
Заданы параметры свежего воздуха t0,fi0 и температуры
воздуха
на входе в сушилку t1 и отработанного t2}
Uses
44
crt,mathlib,Propty;
Const p=100;
var
lu,qt,x0,x1,i2,pp0,t0,fi0,fi1,t1,t2,fi2,qr,
pp1,pp2,i1,i0,x2,pn,delta,l,w,xg,ig,fig,ppg,tg :
real;
procedure paramair(t,fi:real;var pp,x,i:real);
var pn:real;
begin
pn:=water(t,1)/1000;
pp:=fi*pn;
x:=0.622*(fi*pn)/(p-fi*pn);
i:=(1.01+1.97*x)*t+2493*x;
end;
Procedure xt(x,t:real;var i,fi,pp:real);
begin
i:=(1.01+1.97*x)* t+2493*x;
pn:=water(t,1)/1000;
fi:=x*p/(0.622*pn+x*pn);
pp:=fi*pn;
end;
Procedure it(i,t:real;var x,fi,pp:real);
begin
x:=(i-1.01*t)/(1.97*t+2493);
pn:=water(t,1)/1000;
fi:=x*p/(0.622*pn+x*pn);
pp:=fi*pn;
end;
Procedure xi(x,i:real;var t,fi,pp:real);
var
pn
: real;
begin
t:=(i-2493*x)/(1.01+1.97*x);
pn:=water(t,1)/1000;
fi:=x*p/(0.622*pn+x*pn);
pp:=fi*pn;
end;
begin
clrscr;
t0:=ReadReal('Температура свежего воздуха
');
fi0:=ReadReal('Относительная влажность свежего воздуха');
t1:=ReadReal('Температура воздуха на входе в сушилку ');
t2:=ReadReal('Температура воздуха на выходе из сушилки');
delta:=ReadReal('Удельные потери теплоты
');
45
w:=ReadReal('Количество испаряемой влаги ,кг/с
paramair(t0,fi0,pp0,x0,i0);
x1:=x0;
xt(x1,t1,i1,fi1,pp1);
i2:=i1;
it(i2,t2,x2,fi2,pp2);
lu:=1/(x2-x0);
qt:=lu*(I2-I0);
xg:=(x0+x2)/2;
ig:=i1+delta*(xg-x0);
xi(xg,ig,tg,fig,ppg);
x2:=(t2-t1)/(tg-t1)*(xg-x1)+x1;
xt(x2,t2,i2,fi2,pp2);
l:=w*1/(x2-x0);
qr:=(i1-i2)/(x2-x1);
assign(output,'rc1.res');
rewrite(output);
writeln('Заданные параметры влажного воздуха:');
writeln;
writeln('Температура свежего воздуха
t0:8:2);
writeln('Относительная влажность свежего воздуха
fi0:8:2);
writeln('Температура воздуха на входе в сушилку
t1:8:2);
writeln('Температура отработанного воздуха
t2:8:2);
writeln;
writeln('Искомые параметры :');
writeln;
writeln('Теоретическая сушилка');
writeln;
writeln('Удельный расход воздуха
lu:8:4,' кг/кг');
writeln('Удельный расход теплоты
qt:8:4,' кДж/кг');
writeln;
writeln('Реальная сушилка');
writeln;
writeln('Влагосодержание отработанного воздуха
x2:8:4);
writeln('Расход воздуха
l:8:4,' кг/с');
writeln('Удельный расход теплоты
qr:8:4,' кДж/кг');
46
');
t0=',
fi0=',
t1=',
t2=',
lu=',
qt=',
x2=',
lu=',
qr=',
end.
Результаты контрольного примера
Заданные параметры влажного воздуха:
свежего воздуха
Относительная влажность свежего воздуха
Температура воздуха на входе в сушилку
Температура отработанного воздуха
t0=
fi0=
t1=
t2=
10.00
0.60
300.00
100.00
Искомые параметры :
Теоретическая сушилка
Удельный расход воздуха
Удельный расход теплоты
Реальная сушилка
lu= 13.1980 кг/кг
qt=3900.5000 кДж/кг
Влагосодержание отработанного воздуха x2= 0.0651
Расход воздуха
lu= 0.3640 кг/с
Удельный расход теплоты
qr=682.0506 кДж/кг
Пример 13. Определить удельные расходы воздуха, теплоты и пара для сушилки, работающей по нормальному варианту. Производительность сушилки по влажному материалу G,кг/ч. Начальная влажность материала Uн, %, конечная Uк, %. Теплоемкость высушенного
материала cм, кДж/(кгК). Масса транспортных устройств Gт , кг/ч. Теплоемкость материала транспортных устройств cт, кДж/(кгК). Материал и транспортные устройства поступают в сушилку при температуре
нач, 0C, выходят из сушилки при температуре кон,0C . Подогрев воздуха
в сушильной камере отсутствует. Потери теплоты на 1кг испаренной
влаги в окружающую среду qп, кДж/кг. Температура греющего пара и
степень сухости пара известны. Заданы параметры свежего 0, t0 и отработанного воздуха на выходе из сушилки 2, t2 .
Решение. Количество испаренной влаги W и производительность
сушилки по высушенному материалу Gк
U  Uк
,
W  Gн н
1  Uк
Gк  G н  W .
47
Определяем параметры воздуха до и после сушки для теоретического процесса x0, I0 ;x2, I2.
Удельный расход воздуха l и расход сухого воздуха L
1
l 
,
x2  x0
L  lW .
Определяем удельный расход теплоты в теоретической сушилке
qк  l ( I 2  I 0 ).
Определим удельные потери теплоты на подогрев материала
G c (  н )
qм  м м к
.
W
Удельные потери теплоты на подогрев транспортных устройств
G n ( t т  t нт )
qт  т т к
.
W
Суммарные удельные тепловые потери
  (qд  cвн )  (q м  qт  qп ).
Из уравнения   l ( I 2  I 1 ) находим
I1  I 2 

.
l
По значению I1 и x1 = x0 определяем температуру воздуха после
калорифера t1
I  2493x1
t1  1
.
1,01  1,97 x1
Тепловой поток
Q  L( I1  I 0 ) .
Расход греющего пара D
Q
D c .
rx
где r – теплота конденсации пара; xc –степень сухости пара.
Удельный расход греющего пара d
d
48
D
.
W
Ниже приведен текст программы для расчета реальной сушилки, в
которой реализован данный алгоритм. Для определения теплоты конденсации пара используется функция Vapour из модуля Propty.
Фнкция Vapour рассчитывает свойства водяного пара на линии
насыщения (при n = 1 рассчитывается плотность пара; при n = 2 - энтальпия жидкости; n = 3 - энтальпия пара; n = 4 - теплота парообразования):
function VAPOUR (t, pa : real; n : byte) : real;
program rc2;
{ Расчет действительной сушилки }
uses
crt,mathlib,Propty;
Const p=99.324;
var
u1,u2,cm,ct,gt,gn,gk,tetamn,tetak,ttrn,ttrk,qd,qp,qm,qtr,
delta,
l,t0,t2,fi0,fi2,w,pp0,x0,pp1,pp2,fi1,i1,i2,i0,pn,x2,qt,qw
,t1,pn1,
x1,lc,qk,d,tkond,pa,du:
real;
procedure paramair(t,fi:real;var pp,x,i:real);
{ Процедура определения параметров влажного воздуха
по известным значениям температуры и относительной
влажности }
var
pn : real;
begin
pn:=water(t,1)/1000;
pp:=fi*pn;
x:=0.622*(fi*pn)/(p-fi*pn);
i:=(1.01+1.97*x)*t+2493*x;
end;
begin
clrscr;
assign(input,'rc2.dat');
reset(input);
Readln(u1,u2,cm,gt,ct,tetamn,ttrn,ttrk,tetak);
readln(qd,qp,t0,fi0,t2,fi2,gn,tkond);
w:=gn*(u1-u2)/(1-u2);
gk:=gn-w;
49
paramair(t0,fi0,pp0,x0,i0); (*Параметры свежего
воздуха*)
paramair(t2,fi2,pp2,x2,i2); (*Параметры отработанного
воздуха*)
l:=1/(x2-x0);
qt:=l*(i2-i0);
qm:=gk*cm*(tetak-tetamn)/w;
qtr:=gt*ct*(ttrk-ttrn)/w;
qw:=water(tetamn,6)*tetamn/1000;
delta:=qd+qw-qtr-qp-qm;
i1:=i2-delta/l;
x1:=x0;
t1:=(i1-2493*x1)/(1.01+1.97*x1);
lc:=l*w;
qk:=lc*(i1-i0);
d:=qk/(0.94*vapour(tkond,pa,4)/1000);
du:=d/w;
assign(output,'rс2.lst');
rewrite(output);
writeln(' Параметры влажного воздуха: точка 0');
writeln;
writeln('Температура воздуха
t0=',t0:8:4);
writeln('Влагосодержание
x0=',x0:8:4);
writeln('Энтальпия
i0=',i0:8:2);
writeln;
writeln(' Параметры влажного воздуха: точка 1');
writeln('Температура воздуха
t1=',t1:8:4);
writeln('Энтальпия
I1=',i1:8:2);
writeln(' Параметры влажного воздуха: точка 2');
writeln('Температура воздуха
t2=',t2:8:4);
writeln('Влагосодержание
x2=',x2:8:2);
writeln('Энтальпия
i2=',i2:8:2);
writeln;
writeln(' Удельный расход воздуха
l=',l:8:4);
writeln(' Расход воздуха
lc=',lc:8:4);
writeln(' Тепловой поток
qk=',qk:8:4);
writeln(' Удельный расход пара
du=',du:8:4);
writeln(' Расход пара
d=',d:8:4);
end.
Результаты расчета
50
Параметры влажного воздуха: точка 0
Температура воздуха
t0= 10.0000
Влагосодержание
x0= 0.0039
Энтальпия
i0=
20.02
Параметры влажного воздуха: точка 1
Температура воздуха
Энтальпия
Параметры влажного воздуха: точка 2
Температура воздуха
Влагосодержание
Энтальпия
Удельный расход воздуха
Расход воздуха
Тепловой поток
Удельный расход пара
Расход пара
t1=150.7056
I1= 163.22
t2= 50.0000
x2=
0.03
i2= 125.92
l= 39.7530
lc=8933.2494
qk=1279299.1493
du= 2.8169
d=633.0030
Сушка с промежуточным нагревом воздуха
Сушка с промежуточным нагревом воздуха осуществляется в аппаратах, состоящих из ряда зон, в каждой из которых установлен дополнительный калорифер (на рис. 18 показана схема трехзонной сушилки).
Сушилки с промежуточным нагревом воздуха позволяют снизить
температуру сушильного агента, т. е. вести сушку в более мягких условиях.
Рис. 18. Схема сушилки с промежуточным подогревом воздуха по
зонам: 1,2,3 – калориферы; 1,II,III – зоны
51
Расчет сушильной установки производится графоаналитическим
способом при помощи I–x диаграммы.
Количество удаляемой влаги
U1  U 2
,
1  U2
U U2
W  G2 1
,
1  U1
W  G1
(36)
(37)
где G1 ,G 2 производительность установки по исходному и высушенному материалу, кг/с; U1 ,U 2 – начальная и конечная влажности материала, массовая доля.
Построение теоретического процесса сушки
В приложении находят среднюю июльскую температуру и относительную влажность воздуха  0 для указанного в задании города. По
этим параметрам на диаграмме I–x определяют точку А (рис. 19), характеризующую состояние воздуха перед калорифером первой зоны. Из
точки А проводят вертикаль до пересечения с изотермой, соответствующей температуре воздуха t1 при выходе из калорифера первой зоны
(точка В  ). Отрезок АВ  изображает процесс нагревания воздуха в
калорифере.
Рис. 19. Построение на I-x диаграмме теоретического процесса сушки
52
Из точки В  проводят линию параллельно линии I = const до пересечения с линией  2 = const. Точка С  характеризует состояние воздуха на выходе из первой зоны, а отрезок ВС  изображает теоретический процесс сушки.
Для последующих зон теоретический процесс сушки строится
аналогично.
Удельный расход воздуха (кг/кг испаряемой влаги)
1
,
l
x3  x0
(38)
где x 0 и x 3 – начальное и конечное влагосодержание, кг/кг сухого воздуха.
Общий расход воздуха, кг/с,
L  W l .
(39)
Количество влаги, удаляемой из материала по зонам, кг/с
W1  L( x1  x0 ) ;
(40)
W2  L( x2  x1 ) ;
W3  L( x3  x2 ) .
В реальном процессе сушки энтальпия воздуха обычно изменяется. Степень отклонения реального процесса от теоретического характеризуется величиной , которая определяется для каждой зоны из следующего уравнения
W  c 
(41)
i  i
 ( qMi  qтрi  qпотi ) ,
W
где Wi – количество испаряемой влаги в зоне, кг/с; W – общее количество удаляемой влаги в процессе сушки, кг/с; c – удельная теплоемкость влаги, Дж/(кгК);  – температура влаги материала при входе в
зону, С; q Мi – удельные потери теплоты на нагрев материала, Дж/кг;
qтрi – удельные потери теплоты на нагрев транспортных устройств,
Дж/кг; qпотi - удельные потери теплоты в окружающее пространство,
Дж/кг.
Удельный расход теплоты с материалом для i-той зоны
53
G c (   )
(42)
qMi  2 M 2i 1i ,
W
где c M – теплоемкость высушенного материала, Дж/(кгК);  1 и  2 –
температура материала при входе и выходе из зоны, оС.
Удельный расход теплоты с транспортными устройствами (определяется в том случае, если транспортные устройства выходят за пределы сушилки)
Gтр cтр (t тр1  t тр2 )
qтрi 
,
(43)
W
где Gтр – масса транспортных устройств, выходящих из сушилки в
единицу времени, кг/с; с тр – теплоемкость материала транспортирующего устройства, Дж/(кгК); t тр1 , t тр2 – температуры транспортных
устройств при входе и выходе из сушильной зоны, оС.
Удельные потери теплоты в окружающую среду
Теплота теряется через боковые и торцевые стенки сушильной
установка, а также через пол и потолок
F K  ti
,
(44)
qпот, i  i
W
где F – поверхность боковых и торцевых стенок, потолка и пола сушильной зоны, м2; K – коэффициент теплопередачи от сушильного
агента в окружающую среду, Вт/(м2К); t i – разность между средней
температурой воздуха в сушильной зоне и температурой в производственном помещении.
Коэффициент теплопередачи определяется по формуле
1
,
(45)
K
i 1
1
 
1
i
2
где  1 – коэффициент теплоотдачи от сушильного агента к стенке,
Вт/(м2К);

 i
i
– термическое сопротивление стенки сушилки и теп-
лоизоляции, м2К/Вт;  2 – коэффициент теплоотдачи от стенки сушилки к окружающему воздуху, Вт/(м2К).
54
Коэффициенты теплоотдачи можно рассчитывать по следующим
формулам:
1  6,15  3,6 ,
(46)
 2  9,74  0,07 (t ст  t в ) ,
(47)
где  – скорость воздуха в сушильной камере, м/с; t ст – температура
наружной поверхности стенки; t в – температура в производственном
помещении, С.
Температуру стенки t ст предварительно принимают равной
о
25 С, а после расчета  2 и K проверяют температуру
К
(48)
t ст  tв 
t .
2
Расчет потерь теплоты производится для каждой зоны.
Величины  по зонам определяются по формуле (41)
Построение действительного процесса сушки.
Для построения реального процесса сушки рассчитывают величи


ны 1 l , 2 l , 3 l (Дж/кг воздуха).
Рис. 20. Построение реального процесса сушки
Затем из точек В, В и В, отвечающих состоянию воздуха при
выходе из калорифера, откладывают по вертикали отрезки
1  2  3
,
,
в масштабе энтальпии.
l
l
l
55
Если >0, то отрезки откладывают по вертикали вниз, а если <0,
то – вверх.
Полученные точки В1, В2 и В3 соединяют с точками С, С и С,.
Реальный сушильный процесс определяется линией А В1 С В2 С В3
С.
Параметры воздуха по точкам записывают в таблицу 15.
Общий расход теплоты в калориферах для сушки рассчитывают
по уравнению
Q  L( I 3  I 0 ) .
(49)
Расход тепла по зонам
Q   L( I 1  I 0 )
(50)
Q   L( I 2  I1 )
Q   L( I 3  I 2 )
Q  Q .
Таблица 15. Параметры воздуха процесса конвективной сушки
Параметры воздуха
ТемОтносиВлагосоЗоТочки
перательная
держание,
Энтальпия,
на
измерения
тура,
влажкг влаги/кг
Дж/кг
о
С
ность, %
воздуха
Вход в калорифер
первой зоны
I
II
III
Вход
Выход
Вход
Выход
Вход
Выход
56
Удельный расход теплоты в калориферах
qк  I ( I 3  I 0 )
Расход греющего пара
Q
,
D
rx
где r – теплота парообразования, Дж/кг; x – степень сухости
( x =0,950,96).
Удельный расход пара на 1 кг испаренной влаги
D
.
d вл 
W
Удельный расход пара на 1 кг высушенного материала
D
.
dM 
G2
(51)
(56)
пара
(57)
(58)
Контрольное задание 14
Определить расход воздуха, теплоты и расход пара для трехзонной конвективной сушилки. Производительность сушилки по высушенному материалу Gк, влажность материала начальная Uн, конечная –
Uк, температура воздуха на выходе из калорифера t1 , удельные потери
теплоты в сушилке qn, удельный расход теплоты в дополнительном
калорифере qд, давление греющего пара Р. Относительную влажность
воздуха на выходе из сушилки 2 принять равной 30  40% .
Исходные данные для расчета приведены в табл. 16.
Таблица 16
Номер
варианта
1
2
Gк,
кг/ч
Uн,
%
Uк,
%
t 1,°С
qn,
кДж/кг
qд,
кДж/кг
Р,
кПа
Город
100
100
92
93
6
4
100
115
400
450
300
600
200
290
3
4
5
6
80
85
80
60
89
97
92
87
12
4
12
7
95
95
94
89
400
220
380
470
600
150
200
250
250
240
230
280
Саратов
Владивосток
Томск
Тамбов
Москва
С – Петербург
57
Номер
варианта
7
8
9
Gк,
кг/ч
Uн,
%
Uк,
%
t 1,°С
qn,
кДж/кг
qд,
кДж/кг
Р,
кПа
Город
100
50
150
88
80
85
7
3
8
98
100
115
270
500
500
70
700
350
170
280
210
10
11
12
13
14
15
16
17
140
45
60
75
50
70
120
140
97
97
95
93
84
90
91
82
7
3
5
11
5
9
10
4
95
110
95
93
87
91
92
86
700
270
630
450
600
400
400
380
600
540
480
160
370
100
670
600
210
310
270
250
300
260
240
230
18
19
20
120
95
125
88
87
80
11
9
12
105
93
97
500
200
700
300
350
530
240
260
330
Киров
Астрахань
Н. Новгород
Воронеж
Псков
Волгоград
Новгород
Орел
Уфа
Тамбов
Н. Новгород
Омск
Казань
Чита
Сушка с частичной рециркуляцией отработанного воздуха
На рис. 21 приведена схема сушилки с рециркуляцией отработанного воздуха, а на рис. 22 изображен процесс сушки на I-x диаграмме.
Рис. 21. Схема сушилки с рециркуляцией отработанного воздуха
58
Свежий воздух (точка 0 на рис. 22) смешивается (отрезок 0М) с
частью отработавшего воздуха (точка 2), подогревается в калорифере
до температуры tt (отрезок М1 на рис. 22) и затем подается в сушилку.
Отрезок 12 изображает процесс изменения состояния воздуха в процессе сушки.
Рис. 22. Построение процесса для теоретической сушилки
с рециркуляцией воздуха
На рис. 22 для сравнения приведен также нормальный вариант
сушки 032. Из сопоставления видно, что в сушилке с частичной рециркуляцией отработанного воздуха материал сушится при более низких
температурах, чем в сушилке по основной схеме t3>t1, в среде более
влажного воздуха xcм >x0. Рециркуляция сушильного агента применяется при сушке деформирующихся материалов, требующих во избежание
их растрескивания значительного содержания влаги в сушильном агенте для уменьшения интенсивности испарения влаги с поверхности материала. Для построения процесса сушки на I-x диаграмме должны
быть заданы какие-либо два параметра свежего и отработанного воздуха, по которым и наносят точки 0 и 2. Для построения точки М, характеризующей свойства смеси, рассчитывают xсм и Iсм по соотношениям
(13-14). Затем проводят вертикаль М1 до пересечения с линией I2=const,
проходящей через точку 2.
Удельный расходы свежего воздуха lсв и смеси lсм определяются
по соотношениям
59
1
1
,

x2  x0 24mx
1
1
.
lсм 

xсм  x0 25mx
Удельный расход теплоты qк в калорифере
M1mi
.
qk  lcм  I1  I см  
25mx
lсв 
Пример 15 . Состояние воздуха перед калорифером: x0 = 0.004, I0 = 15.5
кДж/кг. Состояние воздуха на выходе из сушилки: x2 = 0.0235, I2 = 125 кДж/кг.
Кратность смешения n=0.5. Определить удельные расходы теплоты и воздуха в
сушилке с частичной рециркуляцией воздуха.
Решение.
Зная параметры свежего и отработанного воздуха, находим положение
точек 0 и 2 (рис. 23).
Рис. 23. Построение процесса для сушилки
с рециркуляцией воздуха
Определяем энтальпию воздуха после смешения отработанного воздуха
со свежим.
I см 
I 0  nI 2 15.5  0.5  125

 52 кДж / кг.
1 n
1  0.5
На линии 01 находим значение Iсм = 52 кДж/кг (точка М). Этой точке соответствует влагосодержание xсм = 0.0105 кг/кг. Из точки М проводим вертикальную линию до пересечения с линией I=const, проведенной через точку 2.
60
Получим точку 1, характеризующую состояние воздуха перед сушилкой. Определим удельные расходы воздуха и теплоты
lсм 
1
1

 77 кг / кг.
x2  xсм 0.0235  0.0105
qк  lсм ( I 2  I см )  77(125  52)  5640 кДж / кг.
Контрольное задание 15
Определить расход воздуха и теплоты при высушивании G, кг/ч,
влажного материала в теоретической сушилке и в сушилке с частичной
рециркуляцией отработанного воздуха.
Начальная влажность материала Uн, %, конечная влажность материала Uк = 10 % .
В сушилке с частичной рециркуляцией воздуха 1 кг свежего воздуха смешивается с n кг отработанного воздуха. Параметры отработанного воздуха: относительная влажность 2 = 50 %, температура t2,°С.
Исходные данные для расчета приведены в табл. 17.
Таблица 17
Номер
G , кг/ч
варианта
1
1050
2
1100
3
1150
4
1200
5
1250
6
1300
7
1350
8
1400
9
1450
10
1500
11
1550
Uн, %
t2,°С
n
Город
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
60.0
60.5
61.0
61.5
62.0
62.5
63.0
63.5
64.0
64.5
65.0
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
Томск
Москва
С- Петербург
Саратов
Тамбов
Курск
Брянск
Барнаул
Астрахань
Новгород
Нижний Новгород
61
Номер
варианта
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
G , кг/ч
Uн, %
t2,°С
n
Город
1600
1650
1700
1750
1800
1850
1900
1950
2000
2050
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
65.5
66.0
66.5
67.0
67.5
68.0
68.5
69.0
69.5
70.0
1.7
1.8
1.9
2.0
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
Пермь
Воронеж
Орел
Омск
Иркутск
Краснодар
Красноярск
Владивосток
Иваново
Вологда
Движущая сила процесса сушки
Если процесс сушки рассматривать как термодиффузионный, то
движущая сила процесса определяется соотношением
p1  p2
,
pср 
(35)
ln p1 / p2 
где p1, p2 – движущая сила процесса сушки на входе воздуха в сушильную камеру и выходе воздуха из сушильной камеры, соответственно (рис. 24)
p1 = pнас - pn1;
p2 = pнас - pn2;
pнас– давление насыщенного водяного пара (парциальное давление водяного пара в пограничном слое воздуха у поверхности материала);
pn1 – парциальное давление водяного пара в воздухе на входе в сушильную камеру (рис. 24);
pn2 – парциальное давление водяного пара в воздухе на выходе из сушильной камеры (рис. 24).
62
Рис. 24. Определение движущей силы процесса сушки на диаграмме I-x (сушка как термодифузионный процесс)
Рассматривая процесс сушки как тепловой, движущую силу процесса можно выразить разностью между температурой воздуха t и температурой поверхности влажного материала tм (которая принимается
равной температуре мокрого термометра)
 = t - tм .
Величину  называют потенциалом сушки. Средняя движущая сила определяется соотношением
  2
,
 ср 1
(59)
ln 1 /  2 
где 1 = t1 - tм – потенциал на входе воздуха в сушильную камеру
(рис . 25);
2 = t2 - tм – потенциал сушки на выходе воздуха из сушильной камеры
t1 – температура воздуха на входе в сушильную камеру, 0С;
t2 –температура воздуха на выходе из сушильной камеры, 0С.
63
Рис. 25. Определение движущей силы процесса сушки
на I-x диаграмме (сушка как тепловой процесс)
Рассматривая процесс сушки как диффузионный, движущую силу
процесса сушки можно выразить разностью влагосодержаний воздуха
xнас (в пограничном слое воздуха у поверхности влажного материала) и
ненасыщенного в ядре воздушного потока
х = xнас - x.
Средняя движущая сила определяется по уравнению
x1  x2
,
xср 
(60)
ln x1 / x2 
где – x1 = xнас - x1 (рис. 26); x2 = xнас - x 1 (рис. 26);
x1 – влагосодержание воздуха на входе в сушильную камеру;
x2 – влагосодержание воздуха на выходе из сушильной камеры.
64
Рис. 26. Определение движущей силы процесса сушки на I-x- диаграмме (сушка как диффузионный процесс)
Пример 16. Определить среднюю движущую силу процесса сушки
теоретической сушилке, рассматривая сушку как тепловой и диффузионный процессы. Состояние воздуха перед калорифером t0=250C и
0=30 %. Воздух выходит из сушилки при t2=550C и 2=17 %.
Решение. По диаграмме I-x находим x0=0.005 кг/кг; x2= 0.005 кг/кг
(рис. 25). Через точку 2 проводим линию I1=I2=const до пересечения с
линией x0=x1=0.005. Точка пересечения 1 соответствует температуре
воздуха перед входом в сушильную камеру t1 = 1070C. По линии
I1=I2=const на пересечении с линией насыщения  = 100 % находим
xнас= 0.035 кг/кг и температуру мокрого термометра tм=32 0C. По формуле (59) определяем движущую силу сушильного процесса
(107  32)  (55  32)
t ср 
 44.
107  32
ln
55  32
По формуле (60) определяем движущую силу сушильного процесса по разности влагосодержаний
65
( 0.035  0.005)  ( 0.035  0.0257)
 0.0123 кг / кг.
0.035  0.005
ln
0.035  0.0257
Ниже приведен вариант программы для определения движущей
силы процесса сушки.
x ср 
program dry2;
{ Определение движущей силы процесса сушки }
uses
crt,mathlib,Propty;
Const p=99.324;
var
xn,fin,ppn,x2,t2,dtcr,tm,x0,t0,fi0,pp0,
pp2,fi2,i0,i2,t1,fi1,pp1,x1,i1,pn,xcr,ppcr :
real;
Procedure xi(x,i:real;var t,fi,pp:real);
{ Определение параметров влажного воздуха
по известным значениям x,I }
var
pn
: real;
begin
t:=(i-2493*x)/(1.01+1.97*x);
pn:=water(t,1)/1000;
fi:=x*p/(0.622*pn+x*pn);
pp:=fi*pn;
end;
procedure paramair(t,fi:real;var pp,x,i:real);
{ Определение параметров влажного воздуха
по известным значениям t,fi }
var
pn : real;
begin
pn:=water(t,1)/1000;
pp:=fi*pn;
x:=0.622*(fi*pn)/(p-fi*pn);
i:=(1.01+1.97*x)*t+2493*x;
end;
Procedure it(i,t:real;var x,fi,pp:real);
{ Определение параметров влажного воздуха
по известным значениям I,t }
begin
x:=(i-1.01*t)/(1.97*t+2493);
66
pn:=water(t,1)/1000;
fi:=x*p/(0.622*pn+x*pn);
pp:=fi*pn;
end;
function f1(tm:real):real;
{ Определение температуры мокрого термометра
var
pn,xn
: real;
begin
pn:=water(tm,1)/1000;
xn:=0.622*pn/(p-pn);
f1:=(1.01+1.97*x2)* t2+2493*x2((1.01+1.97*xn)*tm+2493*xn);
end;
}
BEGIN
t0:=ReadReal('Температура воздуха на входе в калорифер');
fi0:=ReadReal('Относительная влажность воздуха’,
’ на входе в калорифер ');
t2:=ReadReal('Температура воздуха на выходе из сушилки');
fi2:=ReadReal('Относительная влажность воздуха’,
’ на выходе из сушилки ');
{ Определение температуры воздуха на входе в калорифер }
paramair(t0,fi0,pp0,x0,i0);
{Определение температуры воздуха на выходе из сушилки }
paramair(t2,fi2,pp2,x2,i2);
x1:=x0;
{Определение температуры воздуха на выходе из калорифера}
xi(x0,i2,t1,fi1,pp1);
{ Определение температуры мокрого термометра }
mpd_scan(tm,5,120,1,0.01,f1);
{ Определение параметров насыщенного воздуха }
it(i2,tm,xn,fin,ppn);
{ Определение движущей силы процесса сушки
как теплового процесса }
dtcr:=((t1-tm)-(t2-tm))/ln((t1-tm)/(t2-tm));
{ Определение движущей силы процесса сушки
как термодиффузионного процесса }
ppcr:=((ppn-pp1)-(ppn-pp2))/ln((ppn-pp1)/(ppn-pp2));
{ Определение движущей силы процесса сушки
как диффузионного процесса }
xcr:=((xn-x0)-(xn-x2))/ln((xn-x0)/(xn-x2));
assign(output,'dry2.res');
rewrite(output);
67
writeln;
writeln('Параметры влажного воздуха.Точка 0:');
writeln;
writeln('Влагосодержание
x0=',
x0:8:4,' кг/кг ');
writeln('Относительная влажность воздуха
fI0=',
fi0:8:4);
writeln('Парциальное давление водяного пара pp0=',
pp0:8:4,' кПа ');
writeln('Температура воздуха
t0=',
t0:8:4);
writeln('Энтальпия
i0=',
i0:8:4,' кДж/кг ');
writeln('Параметры влажного воздуха.Точка 1:');
writeln;
writeln('Влагосодержание
x1=',
x1:8:4,' кг/кг ');
writeln('Относительная влажность воздуха
fI1=',
fi1:8:4);
writeln('Парциальное давление водяного пара pp1=',
pp1:8:4,' кПа ');
writeln('Температура воздуха
t1=',
t1:8:4);
writeln('Параметры влажного воздуха.Точка 1:');
writeln;
writeln('Влагосодержание
x2=',
x2:8:4,' кг/кг ');
writeln('Относительная влажность воздуха
fI2=',
fi2:8:4);
writeln('Парциальное давление водяного пара pp2=',
pp2:8:4,' кПа ');
writeln('Температура воздуха
t2=',
t2:8:4);
writeln('Энтальпия
i2=',
i2:8:4,' кДж/кг ');
writeln('Средняя разность давлений
',
ppcr:8:4);
writeln('Средняя разность влагосодержаний
',
xcr:8:4);
writeln('Средняя разность температур
',
dtcr:8:2);
writeln('Температура мокрого термометра
',
tm:8:2);
END.
68
Результаты контрольного примера
Параметры влажного воздуха. Точка 0:
Влагосодержание
Относительная влажность воздуха
Парциальное давление водяного пара
Температура воздуха
Энтальпия
x0= 0.0130
fI0= 0.7500
pp0= 2.0391 кПа
t0= 22.0000
i0= 55.2867
Параметры влажного воздуха. Точка 1:
Влагосодержание
Относительная влажность воздуха
Парциальное давление водяного пара
Температура воздуха
Параметры влажного воздуха. Точка 1:
x1= 0.0130
fI1= 0.0145
pp1= 2.0391 кПа
t1=109.4784
Влагосодержание
Относительная влажность воздуха
Парциальное давление водяного пара
Температура воздуха
Энтальпия
Средняя разность давлений
Средняя разность влагосодержаний
Средняя разность температур
Температура мокрого термометра
x2= 0.0368
fI2= 0.4500
pp2= 5.5492 кПа
t2= 50.0000
i2=145.8866
2.0740
0.0144
34.99
36.70
Контрольное задание 16
В теоретическую сушилку поступает воздух с температурой t1, 0С.
При этом потенциал сушки составляет 1. Потенциал сушки воздуха,
покидающего сушилку, 2. Определить параметры воздуха на выходе
из сушилки. Исходные данные для расчета приведены в табл. 18.
Таблица 18
Номер варианта
1
2
3
4
5
t , 0С
1, 0С
2, 0С
85
86
87
88
89
43
46
47
48
48
8
5
6
7
9
69
Номер варианта
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
t , 0С
1, 0С
2, 0С
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
10
8
5
6
7
9
10
7
8
9
10
8
9
10
11
Определение продолжительности сушки
Продолжительность сушки при постоянных условиях по воздуху
можно оценить следующим образом (рис. 27). В первом периоде (отрезок АВ на рис. 27) скорость сушки постоянная
Рис. 27. Кривая скорости сушки

70
dU '
N,
d
(61)
где N – константа скорости сушки в первом периоде.
Разделяя переменные в уравнении (61) и интегрируя в пределах
изменения влажности от начальной Uн' до критической Uкр'
Uк р'




dU '  N d ,
Uн '
0
получим продолжительность сушки в первом периоде 1
U н 'U к р '
.
1 
(62)
N
Для определения продолжительности периода падающей скорости
сушки 2 на прямой ВС (рис. 27), характеризующей этот период, возьмем любую точку, соответствующую влажности U'. Для нее можно
записать
 dU '/ d
K,
(63)
U 'U p '
где K – тангенс угла наклона прямой ВС к оси абсцисс;
Uр' – равновесная влажность материала.
В результате интегрирования получим
U к р 'U p '
ln
 K 2 ,
U k 'U p '
откуда
2 
1 U kp 'U p '
ln
К U k 'U p '
(64)
(65)
где Uк' – конечная влажность материала.
Константу скорости сушки во втором периоде можно выразить
через N. Поскольку точка В (рис. 27) относится как к первому периоду,
так и ко второму, то
N
К
U к р 'U p '
71
2 
U к р 'U p '
N
ln
U kp 'U p '
(66)
U k 'U p '
Общая продолжительность сушки
 =1 + 2 .
(67)
Контрольное задание 17
По данным табл. 19, в которой приведены значения влажности
материала в зависимости от времени, построить кривую скорости сушки, определить значение критической влажности Uкр'.
Таблица 19
Время
0
сушки,
мин
U’, %
78
1
2
3
4
5
6
61
38
29
14
12
6
Контрольное задание 18
Для сушки материала в туннельной сушилке от начальной влажности Uн' = 130% до конечной влажности Uк'= 12 % потребовалось
16 ч. Критическая влажность материала Uкр' = 62 %, равновесная
Uр' = 8 % . Определить время, необходимое для сушки материала от
начальной влажности Uн' = 165 % до конечной Uк' = 10 % , если условия сушки остаются без изменения.
Тесты для автоматизированного контроля
Вопрос 1. В какой период сушки вся теплота, подводимая к материалу, затрачивается на поверхностное испарение влаги?
Ответ:
1 – I период;
2 – II период.
Вопрос 2. Какой отрезок на графике соответствует периоду постоянной скорости сушки?
72
Ответ: 1 – ВС; 2 – АВ; 3 – СD.
Вопрос 3. Какая точка на температурной кривой материала соответствует началу II периода сушки?
Ответ: 1 – В; 2 – С; 3 – D; 4 – A.
Вопрос 4. Какая точка на кривой сушки соответствует равновесной влажности?
Ответ : 1 – A; 2 – В; 3 – D; 4 – C.
Вопрос 5. В каком периоде сушки лимитирующее влияние на скорость сушки имеет скорость внешней диффузии?
Ответ:
1 – II период; 2 – I период.
73
Вопрос 6. Какая точка на кривой скорости сушки соответствует
достижению равновесной влажности на поверхности материала?
Ответ: 1 – С; 2 – В; 3 – Е; 4 – A.
Вопрос 7. Когда имеет место процесс сушки?
Ответ: 1 – Pм > Pн; 2 – Pм < Pн; 3 – Pм = Pн,
где Pм – парциальное давление пара над поверхностью материала;
Pн – парциальное давление пара в воздухе.
Вопрос 8. На каком отрезке кривой скорости сушки скорость
определяется скоростью внутренней диффузии влаги из глубины материала к его поверхности?
Ответ: 1 – АВ; 2 – ВС; 3 – ДЕ.
Вопрос 9.Что называется относительной влажностью воздуха?
Ответ:
1 – количество водяного пара в кг в 1 м3 влажного воздуха;
2 – количество водяного пара в кг, содержащегося во влажном
воздухе и приходящегося на 1 кг абсолютно сухого воздуха;
3 – отношение массы водяного пара в 1 м3 влажного воздуха при
заданной температуре и общем давлении к максимально возможной
массе водяного пара в 1 м3 воздуха при тех же условиях.
Вопрос 10. Что называется влагосодержанием?
Ответ:
1 – отношение массы водяного пара в 1 м3 влажного воздуха при заданной температуре и общем барометрическом давлении к максимально
возможной массе водяного пара в 1 м3 воздуха при тех же условиях;
2 – количество водяного пара в кг, содержащегося во влажном
воздухе и приходящегося на 1 кг абсолютно сухого воздуха;
74
3 – количество водяного пара в кг в 1 м3 воздуха.
Вопрос 11.Что называется абсолютной влажностью воздуха?
Ответ:
1 – количество водяного пара в кг, содержащегося во влажном
воздухе и приходящегося на 1 кг абсолютно сухого воздуха;
2 – количество водяного пара в кг в 1 м3 влажного воздуха;
3 – массовый процент влаги во влажном воздухе;
4 – отношение массы водяного пара в 1 м3 влажного воздуха при
заданной температуре и общем барометрическом давлении к максимально возможной массе водяного пара в 1 м3 воздуха при тех же условиях.
Вопрос 12.Что называется точкой росы?
Ответ:
1 – предельная температура охлаждения влажного воздуха при
x=const до относительной влажности 100%;
2 – предельная температура охлаждения влажного воздуха при
I=const.
Вопрос 13. Ниже приведены название величин, их коды, размерности этих величин и их коды.
Код
Величина
Размерность
Код развеличины
мерности
1
Удельная теплоемкость
кг/м3
1
сухого воздуха
2
ВлагокДж/кг
2
содержание воздуха
3
Удельная теплота парооб3
кДж/(кгК)
разования воды
4
Плотность влажного возкг пара/кг су4
духа
хого воздуха
Соотнесите коды величин и их размерности.
Вопрос 14. Как изменяется относительная влажность воздуха с
увеличением температуры?
Ответ:
1 – увеличивается; 2 – уменьшается; 3 – не изменяется.
75
Вопрос 15. Количество удаляемой влаги из материала при сушке
определяется по формуле W=G1(U1–U2)/(100–U2).
Что такое U2?
Ответ:
1 – влажность высушенного материала;
2 – влажность материала, поступающего на сушку.
Вопрос 16. Ниже приведены названия величин, их коды, значения
этих величин и их коды.
Код
Величина
Значение
Код
величины
значения
1
Средняя удельная тепло1,97
1
емкость сухого воздуха
2
Средняя удельная тепло2493
2
емкость водяного пара
3
Удельная теплота паро1,01
3
образования воды
Соотнесите коды названий величин и соответствующих им значений.
Вопрос 17. Материальный баланс по влаге для сушильной установки имеет вид: Lx0+W=Lx2 . Укажите слагаемое, характеризующее
количество влаги в свежем воздухе.
Ответ: 1 – W; 2 – Lx2; 3 – Lx0.
Вопрос 18. Определите тип сушилки, приведенный на рисунке.
Ответ: 1 – ленточная; 2 – туннельная; 3 – барабанная;
4 – камерная; 5 – петлевая.
76
Вопрос 19. Определите тип сушилки, приведенный на рисунке.
Ответ:
1 – ленточная; 2 – туннельная; 3 – барабанная;
4 – камерная; 5 – петлевая.
Вопрос 20. Определите тип сушилки, приведенный на рисунке.
Ответ:
1 – ленточная; 2 – туннельная; 3 – барабанная; 4 – камерная;
5 – сушилка в кипящем слое; 6 – петлевая.
77
Вопрос 21. Определите тип сушилки, приведенный на рисунке.
Ответ:
1 – ленточная; 2 – туннельная; 3 – барабанная;
4 – камерная; 5 – сушилка в кипящем слое; 6 – петлевая.
Вопрос 22. Определите тип сушилки, приведенный на рисунке.
Ответ:
1 – ленточная; 2 – туннельная;3 – барабанная;4 – камерная;
5 – сушилка в кипящем слое;6 – петлевая.
Вопрос 23. Что обозначено на вышеприведенном рисунке под номером 8?
Ответ:
1 – калорифер; 2 – шнек; 3 – циклон;
4 – газораспределительная решетка; 5 – корпус сушилки.
78
Вопрос 24. Определите тип сушилки, приведенный на рисунке.
Ответ:
1 – ленточная; 2 – туннельная; 3 – барабанная;
4 – камерная; 5 – сушилка в кипящем слое; 6 – петлевая.
Вопрос 25. Определите тип сушилки, приведенный на рисунке.
79
Ответ:
1 – ленточная; 2 – туннельная; 3 – барабанная;
4 – камерная; 5 – ступенчато- противоточная сушилка
в кипящем слое; 6 – петлевая.
Вопрос 26. Определите тип сушилки, приведенный на рисунке.
Ответ:
1 – распылительная; 2 – туннельная; 3 – барабанная;
4 – камерная; 5 – сушилка в кипящем слое; 6 – петлевая.
80
Вопрос 27. Определите тип сушилки, приведенный на рисунке.
Ответ:
1 – распылительная; 2 – туннельная; 3 – барабанная;
4 – пневматическая; 5 – сушилка в кипящем слое; 6 – петлевая.
81
Вопрос 28. Определите тип сушилки, приведенный на рисунке.
Ответ:
1 – вальцовая; 2 – гребковая;3 – вакуум-сушильный шкаф.
Вопрос 29. Определите тип сушилки, приведенный на рисунке.
Ответ:
1 – вальцовая;
2 – гребковая;
3 – вакуум-сушильный шкаф.
82
Вопрос 30. Определите тип сушилки, приведенный на рисунке.
Ответ:
1 – вальцовая;
2 – гребковая;
3 – вакуум-сушильный шкаф;
4 – пневматическая;
5 – сушилка c центробежным распылением.
83
Вопрос 31. Какой процесс изображен на I-x диаграмме?
Ответ:
1 – нагревания воздуха; 2 – охлаждения воздуха; 3 – теоретической сушки ;4 – смешения потоков воздуха с различными параметрами.
Вопрос 32. Какой вариант процесса сушки изображен на рисунке?
Ответ:
1 – сушка с частичным возвратом отработанного воздуха;
2 – сушка с промежуточным подогревом воздуха.
84
Вопрос 33. Какой вариант процесса сушки изображен на рисунке?
Ответ:
1 – сушка с частичным возвратом отработанного воздуха;
2 – сушка с промежуточным подогревом воздуха.
85
Библиографический список
1. Фролов В.Ф. и др. Методы расчета процессов и аппаратов химической технологии (примеры и задачи). СПб.: Химия, 1993. – 496
с.
2. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие
по проектированию/ Под ред. Ю.И. Дытнерского. – М.: Химия,
1991.– 496 с.
3. Общий курс процессов и аппаратов химической технологии Кн.
1,2/ Под ред. В.Г. Айнштейна. – М.: Химия, 2003-2004 г.
4. Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии.
– М.: Химия, 1995 – 767 с.
5. Гельперин Н.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. – М.: Химия, 1981. – 812 с.
86
СОДЕРЖАНИЕ
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Конвективная сушка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Основные свойства влажного воздуха . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Связь между основными параметрами влажного воздуха . . . . .
Диаграмма состояния атмосферного воздуха . . . . . . . . . . . . . . . .
Основные процессы изменения состояния воздуха . . . . . . . . . . .
Расчет параметров влажного воздуха на ПЭВМ . . . . . . . . . . . . .
Материальный баланс воздушной конвективной сушилки . . . .
Тепловой баланс теоретической сушилки . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Тепловой баланс действительной сушилки . . . . . . . . . . . . . . . . .
Изображение различных вариантов процесса сушки на I-x диаграмме . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Сушка с промежуточным нагревом воздуха . . . . . . . . . . . . . . . . .
Сушка с частичной рециркуляцией отработанного воздуха . . . .
Движущая сила процесса сушки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Определение продолжительности сушки . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Тесты для автоматизированного контроля . . . . . . . . . . . . . . .
Библиографический список . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Приложение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
3
4
5
9
12
18
30
34
34
36
53
61
64
72
75
86
88
87
Приложение
Средние июльские параметры атмосферного воздуха для некоторых городов Российской Федерации
Город
Относительная
влажность, %
Город
Архангельск
Астрахань
Благовещенск
Брянск
Владивосток
Волгоград
Вологда
Воронеж
Н.Новгород
Грозный
Иваново
Температура,
С
15,3
23,2
21,2
18,2
20,0
19,4
17,6
20,6
19,4
23,9
18,8
69
58
72
74
77
50
70
62
68
70
72
Иркутск
Казань
Калуга
Керчь
Киров
Кострома
Красноводск
Краснодар
Красноярск
17,2
19,9
18,4
23,4
18,1
18,2
28,3
23,7
19,3
72
63
68
60
71
73
46
67
72
Курск
С.-Петербург
Москва
Новороссийск
Новосибирск
Омск
Орел
Пенза
Пермь
Псков
Ростов-наДону
Саратов
Екатеренбург
Смоленск
Тамбов
Томск
Уральск
Уфа
Челябинск
Чита
88
Температура,
С
19,7
17,5
18,2
23,6
18,7
19,1
18,6
20,0
18,0
17,5
23,7
Относительная
влажность, %
23,1
17,2
17,6
20,0
19,
23,5
19,4
18,6
18,7
53
70
78
68
76
47
67
73
63
67
69
70
68
59
80
66
66
72
72
59