Загрузил алёша асташкин

3 часть — копия

Реклама
3. Эксергетический баланс пневматической сушильной установки
3.1. Расчёт полной удельной эксергии греющего пара.
3.1.1. Полная эксергия греющего пара
кДж
𝐸гр.пар = 𝐷 ∙ (𝑖пара − 𝑖конд − 𝑇0 ∙ (𝑠пара − 𝑠конд )) (
час
)
Где
𝑖пара =,
𝑖конд =
соответственно удельные энтальпии водяного пара и
конденсата при абсолютном давлении 𝑃абс =
(см. таблицы состояния насыщения воды и водяного пара по
давлениям), кДж/кг;
𝑠пара =
𝑠конд =
– соответственно удельные энтропии водяного пара и
конденсата при абсолютном давлении 𝑃абс = , кДж/(кг∙ C 0 ).
Таблица Удельные объемы, энтальпии и энтропии сухого насыщенного
𝐸гр.пар =
𝐸гр.пар = (
кДж
час
)
3.1.2. Полная удельная эксергия греющего пара, отнесённая к 1 кг
удалённой влаги
𝑊
𝑒гр.пара
=
𝐸гр.пара
𝑊
кДж
(
кг влаги
)
𝑊
𝑒гр.пара
=
𝑊
𝑒гр.пара
=(
кДж
кг влаги
)
3.2. Расчёт удельной эксергия сушильного агента на входе в трубу
сушилки.
3.2.1. Удельная эксергия влажного воздуха после калорифера
𝑇
𝑅
𝑇0
𝑀возд
𝑒(1+𝑋)1 = 𝑐воды ∙ (𝑇1 − 𝑇0 ) − 𝑇0 ∙ [𝑐возд ∙ ln ( 1 ) −
𝑃возд 1
ln (
𝑃0
)] + 𝑋0 ∙ [𝑖пара 1 − 𝑖пара 0 − 𝑇0 ∙ (𝑠пара 1 − 𝑠пара 0 )] (
∙
кДж
кг сух.возд.
)
Где 𝑐возд = (1,01) кДж/(кг ∙ С0 ) – средняя теплоёмкость воздуха
при температуре 0–100°С;
М возд=29
Т0=t0=
Т1= находили по давлению Рабс
R = 8,314 кДж/(кг ∙ С0 ) – универсальная газовая постоянная;
𝑃возд 1 = 𝑃0 =
𝑖пара 0 = − (это h c 1 штрихом),
𝑖пара 1 = - (это h c 2 штрихами) - удельные энтальпии
водяного пара при температурах соответственно t0 и t1 (см. таблицы
состояния насыщения воды и водяного пара по температурам);
https://portal.tpu.ru/SHARED/b/BVBORISOV/academic/thermodynami
cs/Tab3/WS-tabl..pdf
𝑠пара 0 =
𝑠пара 1 =
– удельная энтропия водяного пара при температуре
соответственно t0 и t1. (по этой же табличке для 0 значения s с 1
штрихом, для 1 – с 2)
Т1= находили по давлению Рабс
𝑒(1+𝑋)1 =
𝑒(1+𝑋)1 = (
кДж
кг сух.возд.
)
3.2.2. Общая эксергия сушильного агента на входе в трубу сушилки
𝐸𝑐𝑎1 = 𝐿 ∙ 𝑒(1+𝑋)1 (
кДЖ
час
)
𝐸𝑐𝑎1 =
𝐸𝑐𝑎1 = (
кДЖ
)
час
3.2.3. Удельная эксергия сушильного агента на входе в трубу сушилки,
отнесённая к 1 кг удалённой влаги
𝑊
𝑒𝑐𝑎1
=
𝐸𝑐𝑎1
𝑊
(
кДЖ
)
кг уд.влаги
𝑊
𝑒𝑐𝑎1
=
𝑊
𝑒𝑐𝑎1
=(
кДЖ
)
кг уд. влаги
3.3. Расчёт удельной эксергии сушильного агента на выходе из трубы
сушилки без учёта испаряемой влаги.
𝑇
𝑅
𝑇0
𝑀возд
𝑒(1+𝑋)2 = свозд ∙ (𝑇2 − 𝑇0 ) − 𝑇0 ∙ [свозд ∙ ln ( 2 ) −
𝑃возд 2
ln (
𝑃0
∙
)] + 𝑋0 ∙ [𝑖пара 2 − 𝑖пара 0 − 𝑇0 ∙ (𝑠пара 2 − 𝑠пара 0 )] (
кДж
кг сух.возд.
𝑃возд 2 = 𝑃0 = - давление воздуха на выходе из сушилки, Па;
𝑖пара 2 = – удельная энтальпия водяного пара при температуре t2; (это
h c 2 штрихами)
)
𝑠пара 2 = – удельная энтропия водяного пара при температуре t2.
(s с 2 штрихами)
T2 и Т0– по варианту
𝑒(1+𝑋)2 =
𝑒(1+𝑋)2 = (
кДж
)
кг сух. возд.
3.3.2. Общая эксергия сушильного агента на выходе из трубы сушилки
без учёта испаряемой влаги
𝐸𝑐𝑎2 = 𝐿 ∙ 𝑒(1+𝑋)2 (
кДЖ
час
)
𝐸𝑐𝑎2 =
𝐸𝑐𝑎2 = (
кДЖ
)
час
3.3.3. Удельная эксергия сушильного агента на выходе из трубы
сушилки без учёта испаряемой влаги, отнесённая к 1 кг удалённой влаги
𝑊
𝑒𝑐𝑎2
=
𝐸𝑐𝑎2
𝑊
кДЖ
(
)
кг уд.влаги
𝑊
𝑒𝑐𝑎2
=
𝑊
𝑒𝑐𝑎2
=(
кДЖ
)
кг уд. влаги
3.4. Расчёт эксергии, отданной сушильным агентом в процессе сушки.
3.4.1. Эксергия, отданная сушильным агентом.
∆𝐸𝑐𝑎 = 𝐸𝑐𝑎1 − 𝐸𝑐𝑎2 (
кДЖ
)
час
∆𝐸𝑐𝑎 =
∆𝐸𝑐𝑎 = (
кДЖ
)
час
3.4.2. Удельная эксергия, отданная сушильным агентом и отнесённая к
1 кг удалённой влаги
∆𝑒𝑐𝑎 =
∆𝐸𝑐𝑎
𝑊
(
кДЖ
кг уд.влаги
)
∆𝑒𝑐𝑎 =
∆𝑒𝑐𝑎 = (
кДЖ
)
кг уд. влаги
3.5. Расчёт потерь эксергии в калорифере
𝑊
∆𝑒кал = 𝑒гр.
пара
𝑊
− 𝑒𝑐𝑎1
(
кДЖ
)
кг уд.влаги
∆𝑒кал =
∆𝑒кал = (
кДЖ
)
кг уд. влаги
3.6. Расчёт эксергетического КПД калорифера
𝜂в кал = 1 −
∆𝑒кал
𝑊
𝑒гр.пара
𝜂в кал =
𝜂в кал =
3.7. Расчёт затрат эксергии на испарение влаги из материала
∆𝑒исп = 𝑖пара 2 − 𝑖конд 2 − 𝑇0 ∙ (𝑠пара 2 − 𝑠конд 2 ) (
кДЖ
𝑖пара 2 = 𝑟0 + 𝑐пара ∙ 𝑡2 – удельная энтальпия водяного пара,
определённая с достаточной степенью точности;
С пара = было дано во 2 части = 1,97
𝑟0 = 2493,1 – удельная теплота парообразования воды при
температуре 0 С0, кДж/кг;
𝑖пара 2 =
𝑖пара 2 =
𝑖конд 2 = 𝑐воды ∙ 𝑡𝑀𝑇
С воды=во 2 части -4,19
ТмТ= из 2 части найти
𝑖конд 2 =
)
кг уд.влаги
𝑖конд 2 =
𝑇
𝑆пара 2 = 𝑆пара 2 (𝑡𝑀𝑇 ) + 𝑐пара ∙ ln ( 2 )– удельная энтальпия
𝑇0
водяного пара при температуре t2 ;
по таблице h с1 штрихом ищем значение 𝑖конд 2 =
и какое ему соответствует s с 2 штрихами – это
𝑆пара 2 (𝑡𝑀𝑇 )=
𝑆пара 2 =
𝑆пара 2 =
𝑠конд 2 = 𝑠конд (𝑡𝑀𝑇 ) =
по таблице h с 1 штрихом ищем значение 𝑖конд 2 = 687,16
и какое ему соответствует s с 1 штрихом – это 𝑠конд (𝑡𝑀𝑇 )
∆𝑒исп =
∆𝑒исп = (
кДЖ
)
кг уд. влаги
3.8. Расчёт удельных затрат эксергии на нагревание материала.
3.8.1. Затраты эксергии на нагревание материала
∆𝐸𝑀 = 𝐺2 ∙ 𝑐𝑀 ∙ [(𝑇𝑀2 − 𝑇𝑀1 ) − 𝑇0 ∙ ln (
𝑇𝑀2
𝑇𝑀1
кДж
)] (
час
)
∆𝐸𝑀 =
кДж
∆𝐸𝑀 = (
час
)
3.8.2. Удельные затраты эксергии на нагревание материала, отнесенные
к 1 кг удалённой влаги
∆𝑒𝑀 =
∆𝑒𝑀 =
∆𝐸𝑀
𝑊
(
кДЖ
)
кг уд.влаги
кДЖ
∆𝑒𝑀 = (
)
кг уд.влаги
3.9. Расчёт потерь эксергии в окружающую среду
∆𝑒потерь = 𝑞𝑇 потерь ∙ (1 −
𝑇0
𝑇ср
)(
кДЖ
)
кг уд.влаги
∆𝑒потерь =
кДЖ
∆𝑒потерь = (
)
кг уд.влаги
3.10. Расчёт потерь эксергии вследствие гидравлического
сопротивления, создаваемого материалом в трубе сушилки
∆𝑒∆𝑃 =
𝐿∙(1+𝑋𝑐𝑝 )
𝑊
𝑋0 +𝑋2
𝑋𝑐𝑝 =
2
∙ 𝑇0 ∙ 𝑅 ∙
1
𝑀𝑐𝑝
∙ ln(1 +
∆𝑃
𝑃0
)(
кДЖ
кг уд.влаги
)
- среднее влагосодержание сушильного агента, кг
влаги/кг сух. возд.;
𝑋𝑐𝑝 =
𝑋𝑐𝑝 = кг влаги/кг сух. возд
𝑀𝑐𝑝 = 𝑀воды ∙ 𝑦𝑐𝑝 + 𝑀возд ∙ (1 − 𝑦𝑐𝑝 ) – средняя молярная масса
сушильного агента, кг/кмоль;
𝑦𝑐𝑝 =
𝑀возд ∙𝑋𝑐𝑝
𝑀возд ∙𝑋𝑐𝑝 +𝑀воды
– средняя мольная доля влаги в сушильном
агенте, кмоль влаги/кмоль смеси;
Мвозд=29 молярная масса воздуха
𝑀воды = 18 кг/кмоль - молярная масса воды.
𝑦𝑐𝑝 =
𝑦𝑐𝑝 =кмоль влаги/кмоль смеси
𝑀𝑐𝑝 = 𝑀воды ∙ 𝑦𝑐𝑝 + 𝑀возд ∙ (1 − 𝑦𝑐𝑝 ) – средняя молярная масса
сушильного агента, кг/кмоль;
𝑀𝑐𝑝 =
𝑀𝑐𝑝 = кг/кмоль
∆𝑒∆𝑃 =
∆𝑒∆𝑃 = (
кДЖ
кг уд.влаги
)
3.11. Расчёт потерь эксергии, обусловленных смешиванием паров влаги
с сушильным агентом.
3.11.1. Мольная доля влаги в сушильном агенте, поступающим в
сушилку
𝑦1 =
𝑀возд ∙𝑋0
(
𝑀возд ∙𝑋0 +𝑀воды
кмоль влаги
)
кмоль смеси 1
𝑦1 =
𝑦1 = (
кмоль влаги
кмоль смеси 1
)
3.11.2. Изменение влагосодержания водяного пара
кг влаги
∆𝑋 = (
кг смеси 1
)
∆𝑋 =
кг влаги
∆𝑋 = (
кг смеси 1
)
3.11.3. Молярная масса сушильного агента, поступающего в сушилку
𝑀см1 = 𝑀возд ∙ (1 − 𝑦1 ) + 𝑀воды ∙ 𝑦1 (
кг влаги
кмоль смеси 1
)
𝑀см1 =
𝑀см1 = (
кг влаги
кмоль смеси 1
)
3.11.4. Мольная доля испарённой влаги в конечной смеси 2
кмоль влаги
𝑧вл = (кмоль смеси 2)
𝑧вл =
𝑧вл = (
кмоль влаги
кмоль смеси 2
)
3.11.5. Мольная доля смеси 1 в конечной смеси 2
𝑧см1 = 1 − 𝑧вл (
кмоль смеси 1
кмоль смеси 2
)
𝑧см1 =
кмоль смеси 1
𝑧см1 = (
)
кмоль смеси 2
3.11.5. Изменение энтропии при смешивании влажного воздуха (смесь
1) и водяного пара (смесь 2)
моль
∆𝑆см
= −𝑅 ∙ [𝑧вл ∙ ln(𝑧вл ) + 𝑧см1 ∙ ln(𝑧см1 )] (
кДж
кмоль смеси 2∙С0
)
моль
∆𝑆см
=
моль
∆𝑆см
=(
кДж
кмоль смеси 2∙С0
)
3.11.6. Изменение энтропии при смешивании влажного воздуха и
водяного пара, отнесённое к массе сушильного агента на выходе
из
сушилки
масс
∆𝑆см
=
моль
∆𝑆см
𝑀см2
(
кДж
кг влаги ∙С0
)
𝑀см2 = 𝑀см1 ∙ 𝑧см1 + 𝑀воды ∙ 𝑧вл (
кг влаги
кмоль смеси 2
) – молярная масса
сушильного агента на выходе из сушилки
𝑀см2 =
𝑀см2 = (
кг влаги
кмоль смеси 2
)
масс
∆𝑆см
=
масс
∆𝑆см
=(
кДж
кг влаги ∙С0
)
3.11.7. Изменение эксергии при смешивании сушильного агента на
входе в сушилку, с удаляемой в процессе сушки влагой
кДЖ
масс
∆𝐸см = 𝐿 ∙ (1 + 𝑋2 ) ∙ 𝑇0 ∙ ∆𝑆см
(
∆𝐸см =
час
)
кДЖ
∆𝐸см = (
час
)
3.11.8. Удельные затраты эксергии при смешивании, отнесённые к
количеству удалённой влаги
∆𝐸см
∆𝑒см =
𝑊
(
кДж
кг влаги
)
∆𝑒см =
кДж
∆𝑒см = (
кг влаги
)
3.12. Расчёт потерь эксергии вследствие неравномерного внутреннего
и внешнего теплообмена
∆𝑒неравн = ∆𝑒𝑐𝑎 − (∆𝑒исп + ∆𝑒𝑀 + ∆𝑒см + ∆𝑒потерь +
∆𝑒∆𝑃 ) (
кДж
кг влаги
)
∆𝑒неравн =
∆𝑒неравн = (
кДж
кг влаги
)
3.13. Расчёт эксергетического КПД сушильной установки
∆𝑒
𝜂в = 𝑒 𝑊исп
гр.пара
𝜂в =
𝜂в = 0,201
3.14. Таблица эксергетического баланса пневматической сушильной
установки
№
Затраты эксергии
п/п
1
влаги
Испарение влаги из материала
∆𝑒исп
2
∆𝑒 , кДж/кг уд.
Нагревание материала
∆𝑒𝑀
Доля %
3
Эксергия, отданная сушильным
агентом
∆𝑒𝑐𝑎
4
Потери в калорифере
∆𝑒кал
5
Потери в окружающую среду
∆𝑒потерь
6
Потери вследствие
гидравлического сопротивления
∆𝑒∆𝑃
7
Потери при смешивание паров
влаги с сушильным агентом
∆𝑒см
8
Потери вследствие
неравномерного внутреннего и
внешнего теплообмена
∆𝑒неравн
Итого
100%
Скачать