Расчет удельных расходов воздуха и тепла на сушку

Эти величины при технических расчетах чаще определяют по J - x диаграмме. Аналитический расчет применяют реже при уточнении значений некоторых параметров.

Чтобы произвести расчеты по J - x диаграмме, необходимо знать какие-либо два параметра исходного воздуха и один из параметров выходящего из калорифера воздуха.

Этими параметрами обычно бывают температура (t ₀) и относительная влажность (φ ₀) исходного воздуха и температура воздуха на выходе из калорифера (t ₁) и отработанного воздуха (t _cк). Эти параметры легче всего определить практически и по ним можно вести контроль процесса сушки. По пересечению линий и t ₀= constнаходят точку А (рис.11.5). Поскольку нагревание в калорифере происходит при постоянном влагосодержании x ₀, то этот процесс изобразится отрезком AB, где точка В находится по пересечению линий x ₀ и t ₁ = const. Процесс адиабатической сушки изобразится отрезком BС, где точка С находится на пересечении линий J₂ и t _ск= const. В том случае_, когда известно по два параметра исходного и отработанного воздуха, то по их значениям строят точки А и С, а точку В находят как пересечение линий x ₀ и J ₂ = const, проведенных через эти точки.

Удельный расход воздуха рассчитывают по ранее приведенной формуле (11.14):

,

где значения x₂ и x₀ находят из диаграммы или измеряют непосредственно отрезок CD, умножают на масштаб по оси x - m _x. Произведение .

Пользуясь формулой

, (11.28)

находят удельный расход тепла в основном калорифере, где m_y - масштаб по оси J, а .

В случае действительной сушилки энтальпия может как увеличиться, так и уменьшиться при прохождении нагретого воздуха над сырым материалом. Степень изменения энтальпии определяется величиной ∆. При увеличении энтальпии действительный процесс сушки изобразится прямой, проходящей выше линии J₂ = const, а при уменьшении - ниже (рис.11.5 б).

Величину отрезка (рис.11.5 б) находят из соотношения

. (11.24)

Построение производят следующим образом. На отрезке ВС (адиабатической сушки) выбирают произвольную точку е. Из нее восстанавливают перпендикуляр на отрезок АВ и определяют величину отрезка еf. Зная ∆ и M, рассчитывают по формуле (11.24) значение еE. Ес ли ∆ > 0, то отрезок величиной eE откладывают из точки е вертикально вверх, если же ∆ < 0, то вниз.

Проводя прямую линию через точки В и E до пересечения с изотермой t ₂ = constполучают точки С' и С'' для случая ∆ > 0 или для случая ∆ < 0. Следовательно, процесс в действительной сушилке изобразится ломаным отрезком ABC' или ABC'' для двух выше названных случаев.

Удельные расходы тепла и воздуха производятся аналогично и по тем же формулам.

Возможен и чисто аналитический расчет из уравнений теплового и материального балансов.

Обычно бывает дано t ₀, φ ₀ и t _cк.

По значению t ₀по таблице упругости паров воды находят Р _Ни рассчитывают x ₀ = x ₁по формуле

. (11.25)

Влагосодержание отработанного воздуха находят по формуле, которая является комбинацией формул (11.11) и (11.12):

, (11.26)

где ∆ находят из уравнения теплового баланса. По значению x ₂ из формулы для теплосодержания находят

.

Удельный расход воздуха находится из известного уравнения (11.14)

.

11.8. Расчет сушилки в случае частичной рециркуляции обработанного воздуха

При сушке по этой схеме (рис.11.7) часть отработанного воздуха возвращается и смешивается перед наружным калорифером со свежим воздухом, поступающим в сушилку.

, (11.28)

. (11.29)

Разделив все члены правой части полученных уравнений на L ₀иобозначив отношение (кратность смешения), находим:

, (11.30)

. (11.31)

Заменив в формуле (11.30) 1 +n на его значение в формуле (11.31), получим

. (11.32)

Это уравнение изобразится на диаграмме J - х прямой, проходящей через точки, характеризующие состояние компонентов смеси (свежего и отработанного). Точка, отвечающая составу смеси, делит эту прямую на отрезки, находящиеся в отношениях. На диаграмме J - x процесс сушки с частичной рециркуляцией изобразится следующим образом (см. рис.11.7). Зная положение точек А и С по параметрам свежего и отработанного воздуха и отношение n, находим положение точки М из соотношения:

. (11.33)

Процесс нагревания смеси изобразится отрезком МВ ₁, где точка В ₁ находится на пересечении линий x _CM +t _CM = const.

Процесс в сушилке изобразится ломанной линией AM (смешение), MВ (подогрев смеси) и ВС (cушка).

Удельный расход свежего воздуха и смеси найдем из известных соотношений:

, а .

Удельный расход тепла на калорифер будет:

.

При сушке с частичной рециркуляцией снижается температура сушки, но увеличивается влагосодержание воздуха, поступающего в сушильную камеру. Возрастает циркуляция воздуха, что с одной стороны интенсифицирует тепло- и влагообмен, а с другой стороны связано с повышенным расходом энергии на вентилятор и большими капитальными затратами. В связи с этим выбор кратности циркуляции воздуха следует производить на основу технико-экономического расчета.