ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.10.2024
Просмотров: 115
Скачиваний: 0
при температуре Т 0; Т — абсолютная температура; К — коэф фициент, определяющий десорбцию растворителей.
Практика показывает, что в данном случае процесс сушки не зависит от скорости диффузии.
Расчетная характеристика процесса высушивания. В качестве примера приведем материальный расчет процесса высушивания слоя суспензии магнитного порошка, нанесенного на основу с помощью поливной машины, сушилка которой включает предварительную (активную) зону, струйную и петлевую. С целью упрощения, что вполне допустимо для технологического расчета, второй период сушки учитывать не будем. Независимо от типа устройства, при меняемого для нанесения суспензии, испарение растворителей начи нается уже непосредственно вблизи него. Однако, как известно из практики, основная часть растворителей испаряется в активной (40%) и струйной (50%) зонах сушилки. В петлевой зоне (досушке)
испаряется |
остальное |
количество |
растворителей, составляющее |
|||
7 -9 % . |
|
|
|
|
|
|
И с х о д н ы е д а н н ы е д л я р а с ч е т а : |
|
|||||
|
Характеристика |
полиатилентерефталатной основы |
|
|||
Скорость движения в машине ѵ'0, м / ч ...................................... |
2400 |
|||||
Толщина 60, |
м к м .......................................................................... |
|
|
|
26 |
|
Ширина 60, |
м ................................................................................. |
|
|
|
0,615 |
|
Плотность ро, кг/м3 ......................................................................... |
|
|
1350 |
|||
Теплоемкость С0, ккал/(кг-°С) .................................................. |
|
0,23 |
||||
Температура, |
°С |
|
|
|
25 |
|
на входе |
Т'0 ............................................................................. |
|
|
|
||
на выходе Т”0 ......................................................................... |
|
|
|
50 |
||
|
|
|
Характеристика суспензии |
|
||
Состав, вес. %: |
|
|
|
25 |
||
у-окись железа |
.................................................................. |
|
|
|||
бутилацетат............................................................................. |
|
|
|
26 |
||
этилацетат................................................................................. |
|
|
|
40 |
||
бутилстеарат ......................................................................... |
|
|
|
0,3 |
||
сажа ацетиленовая |
.............................................................. |
|
1,2 |
|||
омыленный сополимер винилхлорида с винилацетатом |
5,8 |
|||||
олеиновая кислота.................................................................. |
|
|
0,5 |
|||
Теплота испарения, ккал/кг |
|
85,8 |
||||
бутилацетата гб |
a .................................................................. |
|
|
|||
этилацетата гэ, а ...................................................................... |
|
|
86,2 |
|||
Количество, |
наносимое наоснову, g, к г /м ................................. |
[0,016 |
||||
Количество испаряемых растворителей, % |
40 |
|||||
в предварительной зоне ................................................... |
|
|||||
» |
струйной |
» |
д3 ................................................ |
|
50 |
|
» |
петлевой |
» |
д3 ............................................... |
|
8,5 |
|
|
|
Характеристика |
короба сушилки |
|
||
Габариты, м |
|
|
|
\ |
6,5 |
|
длина предварительнойзоны Ь |
||||||
длина струйной зоны ...................................................... |
|
9,5 |
||||
высота Н .................................................................................. |
|
|
|
0,5 |
||
ширина В ................................................................................. |
|
|
|
0,9 |
||
поверхность короба петлевой зоны F3, м 2 ................... |
16,2 |
|||||
19: |
291 |
Слой белой жести |
|
|
|
0,0005 |
толщина öj, м .......................................................................... |
ккал/(м ■ч • °С) |
|||
теплопроводность Яд, |
45 |
|||
Слой асбеста |
|
|
|
0,004 |
толщина 62, м .......................................................................... |
ккал/(м • ч • °С) |
|||
теплопроводность |
0,096 |
|||
Слой дерева |
|
|
|
0,036 |
толщина 63, м .......................................................................... |
ккал/(м • ч • ° С ) |
|||
теплопроводность Х3, |
0,13 |
|||
Температура, °С |
|
|
|
25 |
окружающего воздуха Гв ................................................... |
|
|
||
поверхности наружной стенки короба ГС т ................... |
29 |
|||
Характеристика |
нагретого воздуха |
|||
Температура, °С |
|
|
|
60 |
на входе в предварительную зону Т\ ........................... |
||||
на выходе из предварительной |
зоны Т [ ....................... |
50 |
||
на входе в струйную зону Т |
\ |
........................................... |
120 |
|
на вы ходе из струйнойзоны |
Т |
' .................................................. |
115 |
|
на входе в петлевую зону Т"3 |
........................................... |
120 |
||
на выходе из петлевой зоны Т'3 |
....................................... |
115 |
||
Скорость движения ѵв, м/с ....................................................... |
|
|
2 |
|
Теплоемкость Св, ккал/(кг • ° С ) ................................................... |
|
|
0,24 |
|
Плотность рЕ, кг/м3 ...................................................................... |
|
|
|
1,29 |
П р е д в а р и т е л ь н а я ( а к т и в н а я ) |
з о н а с у ш к и . |
|||
Тепло, подводимое в предварительную зону |
сушки, расходуется |
|||
на нагревание основы; испарение растворителей из слоя суспензии; потери тепла в окружающую среду.
1. Расчет тепла, расходуемого на нагревание основы. Количество основы, поступающей на сушку, G0 (в кг/ч):
Go = г'о^оЬоРо = 2400 • 26 -10-6 - 0,615 - 1350= 52
Расход тепла на нагревание основы Q0 (в ккал/ч):
<?ю= G0C0 (Го - T’o -= 52 • 0,23 • 25= 300
Так как на нагревание основы расходуется очень незначительное количество тепла, то в дальнейшем его можно не учитывать.
2. Расчет тепла, расходуемого на испарение растворителей из слоя суспензии. Количество суспензии, наносимое на основу, Gc
(в кг/ч):
Gc = r£r= 2400-0,016= 40
Количество растворителей (в кг), необходимое для приготовления 40 кг суспензии:
бутилацетата G6_а = 40 • 26/100= 10,4
этилацетата G3. а = 40 • 40/100= 16
Расход тепла на испарение растворителей ()1р (в ккал/ч):
<?ір=<?б. аГб. а?1 + 0э. ат э. а<71= М,4 -85 - 0,4+ 16 -86,2 -0,4 «*890
3. Расчет потерь тепла в окружающую среду. Поверхность короба,
через которую теряется тепло, |
F 1 (в м2): |
Fl = 2 L i B + 2 L XH + В Н = 2 |
• 6,5 • 0,9 + 2 • 6,5 ■0,5 + 0,9 • 0,5 = 18.65 |
292
Так как стенка короба состоит из двух слоев белой жести и про слоек из асбеста и дерева, то коэффициент теплопередачи К х [в ккал/(м2-ч• °С)] можно найти из выражения:
1
^ |
+ 2 - & + 2 £ + |
6.3 |
1 |
1 |
|
|||
^3 |
|
|
|
|||||
Коэффициент теплоотдачи нагретого воздуха к стенке короба а г |
||||||||
[в ккал/(м2-ч-°С)] можно рассчитать по формуле: |
|
|||||||
а х = |
5 ,3 + |
3,6г;в = |
5 , 3 + 3 ,6 • 2 = |
1 2 ,5 |
|
|||
Коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности стенки |
||||||||
короба в окружающую 'среду а 2 |
[в ккал/(м2-ч*°С)] можно рассчи |
|||||||
тать по формуле: |
|
|
|
|
|
|
|
|
а 2 = 8 ,4 + 0 , 0 6 Д Г j = 8 ,4 + 0 , 0 6 • 4 = 8 ,6 4 |
|
|||||||
где АТ г = Тст— Тв = 29 - |
25 = |
4 °С. |
|
|
|
|
||
Коэффициент теплопередачи АД [в ккалДм2-ч-°С)]: |
||||||||
|
|
1 |
|
|
1 |
- = 1 ,7 8 |
||
1 . „ 0 , 0 0 0 0 5 |
, . |
0 , 0 0 4 . |
0 , 0 3 6 |
|||||
|
||||||||
“Г 2 -------77 ------ г 2 • |
0 , 0 9 6 1 |
0 ,1 3 |
1 8 ,6 4 |
|
||||
1 2 ,5 1 |
4 5 |
|
|
|||||
Потери тепла коробом в окружающую среду Qln (в ккал/ч):
|
|
Q m = |
|
(T l c р - Т в ) = 1 ,7 8 • 1 8 ,6 5 • ( 5 5 — 2 5 ) = 9 9 6 |
|
||||
где |
Тг |
Т ’І ± Т [ |
6 0 + 5 0 |
55. |
|
|
|
|
|
|
1СР |
2 |
|
2 |
|
|
|
|
стенки |
|
Проверим принятую температуру поверхности наружной |
||||||||
короба: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Гст= Г я+ |
^ |
= 2 5 + ^ = 3 1 >1 |
|
|||
|
|
|
|
|
а2 |
|
8 ,6 4 |
|
|
где |
АТ = |
Г 1ср — Тл = 55 - |
25 = |
30. |
|
|
|||
|
Таким образом, принятая температура близка к расчетной. |
предвари |
|||||||
|
4. |
Общее |
количество |
тепла, |
расходуемого в коробе |
||||
тельной зоны сушки, |
Qx (в ккал/ч): |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
<?,. = < ? і р + 0 х п = |
8 9 0 + 9 9 6 = |
1 8 8 6 |
|
||
|
5. Количество |
необходимого нагретого воздуха GlB (в кг/ч): |
|||||||
|
|
G-ід = — < ? і |
__ |
|
1 8 8 6 |
* 2 2 6 3 |
|
||
|
|
|
1в |
С А П - Т [ ) |
0 ,2 4 (6 0 — 5 5 ) |
|
|
||
или GlB (в м3/ч):
2 2 6 3
1 7 5 4
1,29
При расчете следует учесть возможность подсоса окружающего воздуха в короб, а также некоторый запас для увеличения скорости движения основы в машине. Поэтому для предварительной зоны сушки выбираем вентилятор с производительностью 3000 м3/ч.
293
С т р у й н а я |
з о н а |
с у ш к и . В струйной |
зоне тепло рас |
|||
ходуется на испарение растворителей и на потери |
тепла в окру |
|||||
жающую среду. |
|
|
|
|
||
1. |
Расход тепла на испарение растворителей Q2p (в ккал/ч): |
|||||
|
(?2Р = |
С б . а гб. а72 + ( + . а г э , аЧ 2 = 10,4 * 85,8 • 0,5 - | - 16 • 86,2 ■ 0,5^1158 |
||||
2. |
Потери тепла в окружающую среду Q2n (в ккал/ч): |
|||||
|
|
< ?2 П = K l F 2 (Т2Ср - |
Тв) = 1,78 • 27,05 (117,5-25) = |
4454 |
||
где F2 |
2Ь 2В |
2Ь 2Н |
ВН = |
27,05 — поверхность, через кото |
||
рую теряется тепло в струйной зоне сушки, м* |
|
|||||
|
|
|
т2 с р ------ |
Т' |
120+ 115 |
|
|
|
|
1а. |
: 117,5 |
|
|
3. Общее количество тепла, расходуемое в струйной зоне сушки, Q 2 (в ккал/ч):
<?2 = <?2Р + <?2п = 1158 + 4454= 5612
4. Количество необходимого нагретого воздуха G2b (в к г / ч ):
G9в = - |
<?2 |
5612 |
*4767 |
(7’j — 7’2') |
0,24 (120— 115) |
или G2b (в м 3/ ч ):
4767
1,29
3620
Учитывая нагрев основы магнитной ленты, возможность подсоса наружного воздуха, перехода нагретого воздуха в другие зоны сушки, а также запас для увеличения скорости движения пленки в машине, производительность вентилятора целесообразно принять
9000 м3/ч.
З о н а д о с у ш и в а н и я . В зоне досушивания тепло рас ходуется на испарение растворителей и на потери тепла в окружа
ющую среду. |
|
|
1. |
Расход тепла на испарение растворителей Q3p (в ккал/ч): |
|
|
(?зр — ^б. агб. &Чз -г G3. агз. а*7з — 10,4 ■85,8 • 0,085 + 16 • 86,2 • 0,085 — 187 |
|
2. |
Потери тепла в окружающую среду Q3n (в ккал/ч): |
|
|
<?зп = А+ + 3 (Т’зср- Тв) = |
1,78 • 16,2 (1 17,5 - 25) = 2667 |
где Т3ср = П + І к = І20+Ц 5 = |
117,5. |
|
3. Общее количество тепла, расходуемое в зоне досушивания, Q3 (в ккал/ч):
Qs = <?зр+ <?зп= 187 + 2667 = 2854
4. Количество необходимого нагретого воздуха G3s (в кг/ч):
<?3 |
2854 |
*240(1 |
Сзв 'СВ( Г : - Т 3)’ |
0,24 (120-115) |
|
з> |
|
|
или G3B (в м 3/ ч ):
2400 = 1860
1,29
294