1. Расчетная часть

1.1. Материальный расчет сушилки

Общее количество испаряемой влаги рассчитывается по формуле:

G₁=1,4 т/ч*0,28=0,389 кг/с;

W=G₁*(U₁-U₂)/(1-U₂);

W=0,389 кг/с*(0,17-0,017)/(1-0,017)=0,061кг/с;

G₁=G₂+W;

G₂= G₁-W;

G₂=0,389-0,061=0,328 кг/с.

1.2. Внутренний баланс сушильной камеры

Внутренний баланс сушильной камеры Δ считают по формуле:

Δ=q_вл-( q_тр+ q_м+ q_п)

Удельный приход теплоты с влагой материала q_вл равен:

q_вл=с_вл*θ₁;

Температуру θ₁ влажного материала принимают равной температуре мокрого термометра при средних параметрах окружающего воздуха. В зимних условиях допускается считать θ₁=0⁰С (при хранении материала в помещении).

Удельный расход теплоты на нагрев высушенного материала равен:

q_м= G₂*с₂*( θ₂- θ₁)/W;

Удельная теплоемкость с₂ высушенного материала рассчитывают по формуле:

с₂= с₀+( с_вл- с₀)*U₂;

с₀ – удельная теплоемкость абсолютно сухого материала, с₀=0,879 кДж/(кг*К);

с₂=0,879+(4,19 -0,879 )*0,017=0,935 кДж/(кг*К);

Удельные потери в окружающую среду оценивают предварительно в долях от теплоты, расходуемую на испарение 1 кг влаги.

q_п=а_п*(r₀+с_п*t₂) ,

гдеr₀ – удельная теплота парообразования при нормальных условиях (для воды r₀=2493 кДж/кг);

с_п – удельная теплоемкость пара (с_п=1,97 кДж/(кг*К));

а_п – коэффициент а_п=0,005 – 0,05; для барабанной сушилки а_п=0,05.

q_п=0,05*(2493 +1,97 *75)=132,038 кДж/кг.

Находим внутренний баланс сушильной камеры:

q_тр=0; так как это сушильный барабан и в нем нет трения.

Находим необходимые данные для лета и зимы по диаграмме I-x.

Лето:

t₀=20,6⁰C;

φ₀=65%;

θ₁=t_м; θ₁=16,5⁰C;

θ₂=41+6=47⁰C;

q_вл=4,19*16,5=69,135 кДж/кг;

q_м^л=0,328*0,935 *( 47-16,5)/0,061=153,34 кДж/кг;

Δ^л=69,135 - (153,34+132,038 )=--216,243 кДж/кг.

Зима:

t₀=-7,7 ⁰C;

φ₀=88%;

θ₁=0;

θ₂= 38+9=47⁰C;

q_вл=4,19 *0=0 кДж/кг;

q_м^з=0,328 *0,935 *( 47-0)/0,061 =236,294 кДж/кг;

Δ^з=0 - (236,294-132,038 )=-368,332 кДж/кг.

1.3. Построение на диаграмме I-X процесса сушки воздухом

На диаграмме состояния атмосферного воздуха изображается точка А, состояния горячего воздуха на входе в сушилку точка В. Прямая АВ характеризует процесс нагрева воздуха в калорифере.

Точку А наносят на диаграмму по значениям температурыt₀ к относительной влажности φ₀ в заданном районе. Для зимних условий (при отрицательной температуре) рекомендуется использовать параметры х₀ и I₀.

Влагосодержание воздуха рассчитывается по уравнению:

х₀=0,622*φ₀*Р_н/Р-Р_н*φ₀ ,

где Р_н – давление насыщенного водяного пара, соответствующее заданной температуре t₀ (таб. 25);

Р – общее давление влажного воздуха (диаграмма I-x построена для давления Р=99,3 кПа = 99300 Па).

Энтальпия I₀ определяется по формуле:

I₀=с_в* t₀ + (r₀ + с_п * t₀) * х₀ ,

где t₀, х₀ – температура и влагосодержание окружающего воздуха;

r₀, с_в, с_п – удельная теплота парообразования и теплоемкость воздуха и пара,

с_в=1 кДж/(кг*К)

r=2493 кДж/кг

с_п= 1,97 кДж/кг

Параметры точки А:

Зима:

t₀= - 7,7 ⁰C;

φ₀=88%;

Р_н=317,4 Па (таб. 2.5);

Р=99300 Па;

х₀=0,622*0,88*317,4/(99300 -0,88*317,4)=0,001755 кг/кг сух. в.;

I₀=1* (-7,7) + (2493 + 1,97 * (-7,7)) * 0,001755.= - 3,35 кДж/кг.

Лето:

t₀=20,6 ⁰C;

φ₀=65 %;

Р_н=2434,8 Па;

х₀=0,622*0,65*2434,8 / (99300 -0,65*2434,8 )=0,010074 кг/кг сух. в.;

I₀= 1* 20,6 + (2493 + 1,97 * 20,6 ) * 0,010074.= 46,12 кДж/кг;

t₁=150 ⁰C.

Точка В с параметрами х,t, I, находятся из условия равенства х₁ и х₀ на пересечении вертикальной линии АВ с заданной изотермой t₁.

Параметры точки В:

Лето:

t₁=150 ⁰C.

х₁=х₀= 10,5 * 10^-3 кг/кг сух. в.=0,0105 кг/кг сух. в.;

I₁=182 кДж/кг;

Зима:

t₁=150 ⁰C.

х₁=х₀=2,5*10^-3 кг/кг сух. в.=0,0025 кг/кг сух.. в.;

I₁=159 кДж/кг.

На пересечении линий построения энтальпии I₁ и изотермы t₁ строим точку Д с влагосодержанием х′₂.

Лето:

t₂=75⁰C.

х′₂= 39,5*10^-3 кг/кг сух. в.=0,0395 кг/кг сух. в.;

I₁=182 кДж/кг;

Зима:

t₂=75⁰C.

х’₂=38,5*10^-3 кг/кг сух. в.=0,0385 кг/кг сух. в.;

I₁=159 кДж/кг.

-Δ^л*( х’₂- х₁)=216,243 кДж/кг*(0,0395 кг/кг сух. в.-0,0105 кг/кг сух. в.)=-6,3 кДж/кг;

20 кДж/кг - 31 мм

6,3 кДж/кг – х мм

х=6,3 кДж/кг*31мм/20 кДж/кг =9,8 мм;

-Δ^з*( х’₂- х₁)=368,332 кДж/кг*(0,0309 кг/кг сух. в.-0,0025 кг/кг сух. в.)=10,5 кДж/кг;

20 кДж/кг - 31 мм

10,5 кДж/кг – х мм

х=10,5 кДж/кг*31мм/20 кДж/кг =16,3 мм.

На пересечении линий постоянной энтальпииI и постоянного влагосодержания х строим точку Е. Соединив точку В и точку Е получим линии действительного процесса сушки. На пересечении с изотермой t₂ определим положение точки С с влагосодержанием х₂ и энтальпией I₂.

Лето:

х₂=0,0385 кг/кг сух. в.;

Зима:

х₂=0,0273 кг/кг сух. в.

Для проверки правильности построения убедимся в том, что разность энтальпии I₁ и I₂ при влагосодержании х₂ соответствует величине рассчитанной по формуле:

I₁-I₂= -Δ*( х₂- х₁);

Лето:

182 кДж/кг-174 кДж/кг=216,243 кДж/кг*(0,0385 кг/кг сух. в.-0,0105 кг/кг сух. в.)

8 кДж/кг=6,1 кДж/кг;

Зима:

159 кДж/кг-147 кДж/кг=368,332 кДж/кг*(0,0273 кг/кг сух. в.-0,0025 кг/кг сух. в.)

12 кДж/кг=9,1 кДж/кг.