Файл: Морозов, С. В. Сушка лубоволокнистых материалов учебник.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.10.2024
Просмотров: 79
Скачиваний: 0
Приведенное выражение не зависит от вида и рода сушильного агента и теплоносителя.
Используется и коэффициент полезного действия сушильной установки т]с.у. Этот коэффициент дополнительно учитывает и оце нивает работу вспомогательного оборудования (удельные потери тепла калорифером <75к, отводимого конденсатоотводчиком дК0Нд) и может быть представлен в следующем виде:
П = -----------—----------- .
. С' У Чк+ 9д + Чък+ Рконд
Анализ теплового баланса сушильной установки позволяет устранить недостатки работы в сушильных зонах и во вспомога тельном оборудовании сушильной машины.
Коэффициент полезного действия дымогазовой сушильной ма шины
„ |
0 |
___________ Ь___________ |
> |
||
Чс— |
— |
, |
|
||
|
с |
Ч\ + 42+ |
?2 + |
<73 + Ч\ + <?5 |
|
а к. и. д. сушильной дымогазовой установки
^_ . 4l _ _ ________________________________ <h_________ ;______________________ _
9с- у (?, -+ q2+ q2+ q3+ ?4 + q5) + (qbK+ qXM+ qMH+ p5T)
Как видно из формул, технологический к. п. д. сушильной ма шины всегда выше технологического к. и. д. сушильной установки.
При проектировании сушильных машин необходимо стремиться к максимальному к. и. д., наилучшим технико-экономическим по казателям, минимальным эксплуатационным затратам при умень шении себестоимости и получении качественной сушки материала. Для объективной оценки работы сушильных машин различных типов желательно определять к. и. д. сушильной машины и уста новки с учетом всех побочных тепловых затрат, а также эквива лентного по теплу расхода электроэнергии на перемещение воздуха или газа в сушильной машине.
12. ОБЩАЯ СХЕМА РАСЧЕТА СУШИЛЬНЫХ МАШИН
Общая схема расчета сушильных машин состоит из типового и аэродинамического расчетов. Эти расчеты выполняют в следую щей последовательности.
Выявляют физико-химические и технологические характеристи ки заданного вида сырья.
По виду и характеристикам сырья выбирают режим сушки, тип сушильной машины, определяют ее производительность и ос новные параметры пара или дымовых газов.
Затем составляют принципиальную технологическую схему су шильной машины и определяют ее основные параметры, данные для расчета. Это позволяет определить продолжительность сушки,
площадь загрузки |
(по формуле F — - - сТ- ), количество циркуля |
|
ре-60 / |
4 Заказ №1681 |
81 |
рующего воздуха (газа) и испарившейся влаги, размеры и число зон сушки, степень рециркуляции.
По данным режима и продолжительности сушки строят кривую сушки и согласуют ее с тепловым расчетом.
Подсчитывают потери тепла с материалом, транспортными приспособлениями, через ограждения сушильной машины, общее количество тепла на сушку и величину разности теплосодержа ний выходящего и входящего воздуха А,-.
Рассчитывают зоны охлаждения и увлажнения материала, ка лориферы (или топочное оборудование для дымогазовых сушиль ных машин). Выбирают вспомогательное оборудование. Затем проводят аэродинамический расчет вентиляционной сети сушиль ной машины, выбирают типы и номера вентиляторов, типы и мощ ность электродвигателей, определяют расход электроэнергии. И, на конец, определяют к. п. д. сушильной машины и установки.
Пример 1. Провести упрощенный тепловой расчет камерной сушильной машины без рециркуляции воздуха при следующих данных: количество загру
жаемой льнотресты Gx = |
800 кг/ч; начальная влажность материала |
й + = 2 0 %; |
||||||||
конечная |
влажность |
|
Ц72 = 90%; |
теплоемкость сухой |
льнотресты |
сс = |
||||
= |
0,32 ккал/кг-град = |
1,34 кДж/кг-град; |
параметры наружного воздуха |
t0 = |
||||||
= |
20° С, |
ф0 = 54%; |
температура воздуха |
после калорифера |
tx = |
85° С; |
отно |
|||
сительная влажность выходящего из сушильной камеры воздуха ф2 = |
80%; |
|||||||||
температура льнотресты при входе в сушильную камеру принимается 0 2 = |
13°С |
|||||||||
и выходе из нее 0 2 = |
70° С (см. стр. 75). |
|
|
|
|
|||||
|
Р е ш е н и е . |
Количество влаги, |
испарившейся из материала в сушильной |
|||||||
камере, определяем |
по формуле (19): |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
20 — 9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
«7ВЛ = 800-——---- — = 73 кг/ч. |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
100 + 20 |
|
|
|
||
Количество тресты, выгружаемой из сушильной камеры, определяем по формуле
(18): G2 = 800- * в в + — = |
7 2 7 |
кг/ ч. Определяем разность теплосодержаний Д. |
||||||||||||
|
|
100 + 20 |
|
|
|
|
|
|
|
находим по формуле на |
||||
Удельные потери тепла с высушиваемым материалом |
||||||||||||||
стр. 55: q3 |
G с |
|
|
|
Предварительно определим |
теплосодержание с2 |
||||||||
= — |
(02 — 0Х) . |
|||||||||||||
по |
|
W Вл |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
формуле (2 1 ): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
100-1,34 + 9 |
1,59 |
кДж/кг-град, |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
100— 9 |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
тогда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
q3 = |
727•1 |
59 |
(7 0 _ |
13) = 902 кДж/кг. |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
73 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тележки с трестой загружают в сушильную камеру вручную, потери тепла |
|||||||||||||
с транспортом незначительны, |
поэтому |
принимаем |
qt |
= 0 . |
отсутствует, |
т. е. |
||||||||
|
Добавочная поверхность нагрева в сушильной |
камере |
||||||||||||
Ч* “ °- |
тепла через |
|
ограждения |
сушильной |
камеры |
принимаем |
qb = |
|||||||
= |
Потери |
|
||||||||||||
100 ккал/кг = 4 1 9 |
кДж/кг. |
по формуле |
(36): |
Дх = |
13 — (902 + 419) = |
|||||||||
|
Определяем |
величину |
Дх |
|||||||||||
— — 1307 кДж/кг, т. е. имеем Дх < 0. |
|
|
|
на |
I —d-диаграмме |
(см. |
||||||||
|
Процессы изменения состояния воздуха строим |
|||||||||||||
рис. 1). По |
параметрам |
наружного воздуха |
t0 = |
20° С и ф0 = 54% находим |
||||||||||
82
точку |
Ао и |
по |
I —d-диаграмме |
определяем |
остальные |
параметры |
/ 0 = |
||||||||
= |
9,7 |
ккал/кг = |
40,6 |
кДж/кг, |
d0 = |
8 г/кг, |
tp = |
10,6° С. |
|
|
|||||
|
На пересечении линий d0 = |
8 г/кг и изотермы t l |
= |
85° С находим точку В„, |
|||||||||||
характеризующую |
состояние |
воздуха при |
выходе |
из |
калорифера (при |
входе |
|||||||||
в сушильную |
камеру), |
и по |
I —d-диаграмме |
определяем ее |
параметры |
/ 2 = |
|||||||||
= |
25,6 |
ккал/кг = |
107,3 кДж/кг |
и d„ = |
= |
8 г/кг. |
|
|
|
||||||
|
Отрезок А0В0 характеризует процесс нагрева воздуха в калорифере. |
||||||||||||||
|
Пересечение линии |
= |
25,6 ккал/кг ,= |
107,3 кДж/кг с линией <р2 — 80% |
|||||||||||
определяет точку С0. Отрезок В0С0 характеризует теоретический процесс сушки.
Считаем за |
произвольную |
точку С0 (на |
линии |
1г = 25,8 |
ккал/кг = |
|
= 107,3 кДж/кг), тогда |
отрезок |
СаК = C0D |
= 96 |
_L52Z_ = 5 7 |
5 мм. |
|
Учитывая, |
что А < 0, |
|
|
|
2095 |
|
отрезок С0К откладываем вертикально вниз и через |
||||||
точки В0 и К проводим прямую до пересечения с ф2 = 80% в точке С, которой
соответствует |
d2 = 22,8 |
г/кг, / 2 = 21,4 ккал/кг = 89,7 кДж/кг. |
Отрезок |
В0С |
|||||
определяет действительный процесс сушки. |
|
|
|
|
|||||
Удельный и общий |
расходы сухого воздуха находим по формуле |
|
|||||||
|
|
1000 |
1000 |
= 67,5 кг/кг; |
|
|
|
||
|
|
d2 — do |
22,8 — |
|
|
|
|||
|
|
8 |
|
|
|
|
|||
|
|
L = 67,5-73,0 = |
4940 |
кг/ч. |
|
|
|
||
Объем влажного воздуха — по |
формуле |
(9): |
V = 4940 1,04 = |
5140 м3/ч, где |
|||||
пПр находим |
из Приложения III по tx — 85° С и йг — d0 = |
8 г/кг. |
|
||||||
Удельный и общий расход тепла определяем по формуле (34): |
|
||||||||
|
qK = |
67,5-159-0,419 = 4500 кДж/кг; |
|
|
|
||||
|
Qк = |
qKWвл = 4500-73 = |
91 000 Вт. |
|
|
|
|||
С учетом неучтенных потерь формула (41) QK — 105000 Вт. |
|
|
|
||||||
По величине QK= |
105000 |
Вт подбираем |
калорифер, а |
но |
величине |
V = |
|||
= 5140 м3/ч — вентилятор (при подборе вентилятора необходимо знать гидрав лические сопротивления вентиляционных каналов сушильной машины).
Пример 2. Рассчитать увлажнительную установку для лубоволокнистяго сырья при следующих данных: производительность по сухому материалу Gc —
= |
1200 кг/ч; влажность материала после сушки |
W2 = 9%, |
после |
увлажнения |
||||||
W\ = |
1 2 %; |
температура |
материала |
при |
выгрузке |
из |
зоны |
увлажнения |
||
0 2 |
= |
40° С, |
<7С= 60 ккал/кг = 251 |
кДж/кг; |
tly = 40° С; |
cpiy = |
90%; ш = |
|||
— 0,5 |
м/с. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Длина |
увлажнительной |
камеры 2,90 м; |
ширина 2,4 |
м. Движение воздуха |
|||||
вкамере — снизу вверх.
Ре ш е н и е . Определяем величины, необходимые при расчете всех вари
антов увлажнительной установки. Количество влаги, сорбируемой материалом, находим по формуле (19):
|
W0 = 1200 -2 ~ - = 36 |
кг/ч. |
|
||
|
|
|
100 |
|
|
Количество |
воздуха с учетом |
15% потерь на его |
перетекание: V = 3600 ш |
||
К -1,15 = 3600-0,5-2,4-1,15 |
= 9950 |
м3/ч. |
|
|
|
Количество |
абсолютно |
сухого |
воздуха — по |
формуле (9): |
|
|
L |
_9950jhou_ = Ш 2 4 0 |
|
|
|
|
|
0,97 |
|
|
|
Величина |
пПр — 0,97 м3/ч |
находится по |
t y — 40° С, |
— 90% (Прило |
|
жение III). |
|
|
(q3 |
qt -(- |
qb) .= 90 ккал/кг = |
Считаем, |
что расчетом |
определено |
|||
- 377,1 кДж/кг.
4 *
83
Проводим графоаналитический |
расчет |
при |
увлажнении |
воздуха |
паром (см |
|||||||
рис. 1). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
По известным t0 = |
20° С, ф0 = |
60% |
(точка А 2) и |
|
= 40° С, фх = |
90% |
(точка |
|||||
В2) определяем |
остальные |
параметры |
этих |
точек: |
d0 = 9 |
г/кг; |
/ 0 = |
|||||
= 10,4 ккал/кг = |
43,5 кДж/кг; |
d1 = |
44 г/кг; |
1Х= |
36,6 ккал/кг = |
153 кДж/кг. |
||||||
По формуле (57) определяем влагосодержание отработавшего воздуха: |
|
|||||||||||
d2— di |
ЮООГс |
44 |
1000-36 |
= |
40,5 |
г/кг, |
|
|
||||
---------- = |
10 240 |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
а по формуле (56) |
значение |
Д = 90 — (60 — 40) = |
70 ккал/кг = |
293 кДж/кг. |
||||||||
На линии / х = 36,6 |
ккал/кг = |
153 |
кДж/кг выбираем произвольную точку |
|||||||||
Е2, через которую проводим горизонтальную прямую до пересечения в точке F2 с линией dx = 44 г/кг.
Вычисляем длину отрезка |
Д |
293 |
Е,Кч = E«F«— |
= 57— — - = 5,7 мм, кото- |
|
3 |
"I |
2095 |
рый откладываем вертикально вниз от точки Е2.
Через точки В2 и К 2 проводим прямую до пересечения в точке С2 с линией d2 = 40,5 г/кг. Отрезок В2С2 характеризует процесс в увлажнительной камере материала.
Соединяя прямой точки А 2 и С2, получим отрезок А 2С2, характеризующий смесь наружного и отработавшего воздуха.
Принимаем, что давление пара для увлажнения воздуха 0,4 атм и степень
сухости х = 0,95; |
определяем |
его теплосодержание |
|
(а = 1П— i' + |
rx — 108,8 |
+ 593,4-0,95 = 616 ккал/кг = 2580 кДж/кг. |
|
Следовательно, значение Да по уравнению (54) |
процесса увлажнения воз |
||
духа |
|
|
|
Да = /а = 2580 кДж/кг.
Строим кривую процесса увлажнения воздуха. Для этого определяем величину
отрезка Е3К3 |
= E3F3 |
А |
2580 |
Е3 также |
—— = 95- |
------- = 96,9 мм, который от точки |
т2095
откладываем вертикально вниз. Через точки В2 и К3 проводим прямую до |
пере |
|
сечения с линией А 2Сс в точке М 2, которая характеризует параметры смеси |
воз |
|
духа, |
поступающей в камеру увлажнения воздуха: tCM= 47,5° С; dCM— 36 |
г/кг; |
/ см = |
32,7 ккал/кг = 137 кДж/кг. Отрезок М 2В2 характеризует процесс ув |
|
лажнения воздуха в камере его увлажнения.
Из уравнения баланса влаги определяем количество влаги, переданное воз
духу |
Wа = Мв |
dcM- = |
10 240 ■- 4-4~ ~ ? 6- = 820 кг/ч. |
|
|
|
1000 |
1000 |
|
Процесс увлажнения воздуха водой: |
|
|||
Принимаем |
/воды = 60° С. |
как и при увлажнении |
||
Ввиду того что все основные расчетные величины, |
||||
паром, |
аналогичны, а Д = |
70 ккал/кг = 293 кДж/кг, |
процесс в камере увлаж |
|
нения материала (отрезок В2С2) будет таким же, как и при увлажнении паром.
Кривая процесса увлажнения воздуха (отрезок М 2В2) будет |
проходить |
|||
близко |
к прямой В2С2, так как величины |
Д = 293 |
кДж/кг и |
Да = <а = |
= 252 |
кДж/кг незначительно отличаются друг |
от друга. |
Порядок построения |
|
и расчета аналогичны предыдущему.
Процессы увлажнения воздуха паром и водой предлагается рассчитать и
построить |
самим учащимся. При этом / Воды = 10° С, теплосодержание пара |
in — 616 |
ккал/кг = 2580 кДж/кг. |
|
В о п р о с ы д л я п о в т о р е н и я 21 |
1.Нарисуйте принципиальную расчетную схему камерной су шильной машины с рециркуляцией воздуха.
2.Как составляется баланс влаги сушильной машины?
84