Главная страница Случайная страница
Разделы сайта
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Материальный и тепловой балансы процесса сушки. Кинетика процесса сушки. Конструкции сушилок.
|
|
GН – масса влажного материала, поступающего на сушку, GК – масса высушенного материала, Un – влажность до процесса сушки (массовые доли), UК – влажность после процесса сушки (массовые доли), W – количество испарённой воды
Составим уравнение материального баланса по потокам: GН = GК + W
По сухому компоненту:
GН*(1-Un) = GK*(1-Uk)
GK = GН*(1-Un)/(1-Uk)
Выразим количество испарённой воды:
W = GН - GK = GН*(GН*(1-Un)/(1-Uk)) = GН*(Un-Uk)/(1-Uk). Расход воздуха на сушку определяется по балансу по влаге
L – расход абсолютно сухого воздуха на сушку, X – влагосодержание, X0 – влагосодержание воздуха «до» сушки, X2 – влагосодержание воздуха «после» сушки
L*X0+W = L*X2
L = W/(X2 - X0)
l – удельный расход 1 кг влаги
l = L / W = 1/(X2 - X0)
Тепловой баланс
QН и QК – температура материала на входе и выходе из сушилки, ССУХ СВЛ – теплоёмкость материала, tmн – температура транспортных устройств начальная, tтк - температура транспортных устройств конечная
Конечной целью теплового баланса является определение теплоты, подводимой к калориферу.
Если процесс будем рассматривать с теории сушки, когда Qпотер можно пренебречь и не учитывать тепло на транспортное устройство, то всё сводится к разности энтальпий исход.
Для испарения 1 кг влаги материальный баланс определяем как q = l*(I2-I0), удельный расход воздуха опред. = 1/(X2-X0)
q = (I2-I0)/(X2-X0) для данной идеальной сушки
Кинетика сушки
Для характеристики кинетики сушки используем кривую сушки и кривую скорости сушки
С началом ¯ влажность материала
A-B прогрев высушенного материала
B-C первый период сушки (период постоянной скорости сушки)
C-E второй период сушки (период падающей скорости сушки)
Точка С характеризует критическую влажность. Кр сушки – то есть изменение во времени влажности материалов. dU/dt = скорость сушки. Кривая сушки показывает изменение скорости сушки при изменении влажности материала
На рис. показана кривая скорости сушки, соответствующая кривой сушки на рис. Горизонтальный отрезок ВС отвечает периоду постоянной скорости (I период), а отрезок СЕ - периоду падающей скорости (II период). В первый период происходит интенсивное поверхностное испарение свободной влаги. В точке С (при первой критической влажности wскр1) влажность на поверхности материала становится равной гигроскопической. С этого момента начинается испарение связанной влаги. Точка D (вторая критическая влажность) соответствует достижению равновесной влажности на поверхности материала (внутри материала влажность превышает равновесную). Начиная с этого момента и вплоть до установления равновесной влажности по всей толще материала, скорость сушки определяется скоростью внутренней диффузии влаги из глубины материала к его поверхности. Одновременно вследствие высыхания все меньшая поверхность материала остается доступной для испарения влаги в окружающую среду и скорость сушки падает непропорционально уменьшению влажности wс материала.
Основные конструкции сушилок
1. Барабанная сушилка:
- число оборотов барабана не превышает 5-8 об/мин.
2. Сушилки с кипящим слоем.
Конвективные сушилки.
Конвективные сушилки с неподвижным или движущимся плотным слоем материала: 1) камерные; 2) туннельные; 3) ленточные (одноленточные, многоленточные); 4) петлевые.
Конвективные сушилки с перемешиванием слоя материала.
1) барабанные (подъемно–лопастные, секторные, распределительные и перевалочные насадки)
Конвективные сушилки со взвешенным слоем материала.
1) сушилки с кипящим (псевдоожиженным) слоем (однокамерные, многокамерные и ступенчато–противоточные).
2) Распылительные
Конвективные сушилки с пневмотранспортом материала.
1) Пневматические
13 Характеристика процесса сушки. Методы сушки. Характеристики влажного воздуха. Диаграмма энтальпия–влагосодержание воздуха I-x.
Сушка – это процесс удаления влаги из твердых и пастообразных материалов путем ее испарения. Сушка материалов позволяет удешевить их транспортировку, придать им необходимые свойства, уменьшить слеживаемость удобрений улучшить растворимость красителей, а также уменьшить коррозию аппаратуры и трубопровода при хранении или последующей переработке. Влагу удаляют из материалов механическими способами: отжимом, отстаиванием, фильтрованием, центрифугированием, более полное обезвоживание достигается путем испарения влаги и отвода образующихся паров, т.е. с помощью тепловой сушки. В химических производствах применяется искусственная сушка вв специальных сушильных установках, естественная сушка на открытом воздухе –0 процесс длительный. По своей физической сути сушка являетсмя сложным диффузионным процессом, скорость которого определяется скоростью диффузии влаги из глубины высушиваемого материала в окружающую среду. Удаление влаги при сушке сводится к перемещению тепла и вещества (влаги) внутри материала и их переносу с поверхности материала в окружающую среду. Таим образом процесс сушки является сочетанием связанных друг с другом процессов тепло и массообмена.
Классификация
1. По способу подвода тепла к высушиваемому материалу:
1. Конвективные – теплоноситель и высушиваемый материал непосредственно соприкасаются друг с другом.
1.1. Конвективные аппараты для сушки материалов в слое
1. Полочные
2. Тунельные
3. Ленточные
4. Вальцеленточные сушилки.
5. Петлевая сушилка.
1.2. Конвективные барабанные сушилки.
1.3. Аппараты для сушки материалов в кипящем псевдоожиженном слое.
2. Кондуктивные – теплоноситель и высушиваемый материал разделены стеной.
3. Специальные – терморадиационные, высокочастотные и сублемационные (холод и вакуум).
2. По роду теплоносителя:
1. Воздух
2.Топочные газы.
3.Вода
4. Пар.
5. Электроэнергия.
3. По взаимному направлению движения теплоносителя и высушиваемого материала:
1. Прямоточные
2.Противоточные.
4. По давлению в аппарате.
1. Атмосферное
2. Вакуумное
5. По способу ведения процесса
1. Периодические
2. Непрерывные.
Характеристики влажного воздуха.
Влажный воздух (газ) является смесью сухого газа и водяного пара. Влажный воздух как влаго- и теплоноситель харатеризуется следующими основными параметрами: абсолютной и относительной влажностью, влагосодержанием и энтальпией (теплосодержанием).
Абсолютная влажность – определяется количеством водяного пара в кг, содержащегося в 1 м3 влажного воздуха. С достаточной точностью можно считать, что влажный воздух подчиняется законам идеального газа. Тогда водяной пар как компонент газовой смеси (влажного воздуха), находясь под парциальным давлением Рп, должен занимать весь объем смеси. Потому абсолютная влажность равна массе 1 м3 пара, или плотности водяного пара (в кг/м3) при температуре воздуха и парциальном давлении рП.
Относительной влажностью, или степенью насыщения воздуха j, называется отношение массы водяного пара в 1 м3 влажного воздуха рН при данных условиях, температуре и общем барометрическом давлении к максимально возможной массе водяного пара в 1 м3 воздуха rН(плотности насыщенного пара) при тех же условиях:
где Т – абсолютная температура, К; МП – мольная масса водяного пара, равная 1 кг/кмоль; R – универсальная газовая постоянная, равная 8314 дж/(кмоль град) = 1, 99 ккал/(кмоль град); рн – давление насыщенного водяного пара при данной температуре и общем барометрическом давлении, н/м. 
получим 
Влагосодержание воздуха – масса водяного пара (вкг), содержащегося во влажном воздухе и приходящегося на 1 кг абсолютно сухого воздуха.
Энтальпия I влажного воздуха относится к 1 кг абсолютно сухого воздуха и определяется при данной температуре воздуха t (в °С) как сумма энтальпий абсолютно сухого воздуха СС.В.t и водяного пара xin(дж/кг сухого воздуха)
Где СС.В средняя удельная теплоемкость абсолютно сухого воздуха, которая может быть приближенно равной 1000Дж/кг град; in – энтальпия водяного пара.r0 = 2493 103дж/кг
 |
I – x диаграмма влажного воздуха.
Используется для определения параметров влажного газа. Состоит из 5 линий:
1 – линия влагосодержания
2 – линия температур
3 – линия энтальпий, [кДж/кг]
4 – линия относительной влажности
5 – линия парциальных давлений паров воды в газе, мм.рт.ст
Основные свойства влажного воздуха можно с достаточной точностью ля технических расчетов определять при помощи I – x диаграммы влажного воздуха, впервые разработанной Л.К. Рамзиным. Диаграмма построена для постоянного давления Р = 745 мм. рт. ст, которое по многолетним статистическим данным, можно считать среднегодовым для всех районов России
|
|