Расчет технологических параметров производственного процесса сушки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Одесская национальная академия связи

им. А. С. ПОПОВА

Кафедра С и СПС

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: Производственные процессы и устройство объектов автоматизации

на тему: "Расчет технологических параметров производственного процесса сушки"

Содержание

1. Основные зависимости и расчетные формулы

2. Решение конкретных задач в соответствии с вариантом задания

Заключение

Литература

1. Основные зависимости и расчетные формулы

1.Влажность материала может быть выражена в процентах либо от общей массы влажного вещества (и), либо от массы сухого вещества (и').Величины и и и' связаны соотношениями:

и'=100* и/(100- и); и=100* и'/(100 и')(10.1)

2. Количество влаги W, удаляемое из материала в процессе сушки, при изменении влажности материала от ин до ик равняется:

W=GH*( ин- ик)/(100-ик)или W=Gk*(ин- ик)/(100- ин) ,(10.2)

Где GH и ин- начальная масса и влажность материала, поступающего на сушку; Gk и ик- конечная масса и влажность высушенного материала.

Если влагосодержание материала дано в процентах от массы сухого вещества и', то

W=Gсух(и'н- и'к)/100,(10.3)

Здесь Gсух - производительность сушилки по абсолютно сухому материалу.

3. Паросодержание парогазовой смеси х (в кг пара/кг сухого газа):

х =Мпрп/Мг*(П -рп),(10.4)

где Мп и Мг-мольные массы пара и газа; П- общее давление парогазовой смеси; рп- парциальное давление пара.

Влагосодержание парогазовой смеси х (в кг водяного пара / кг сухого воздуха):

х=0.622*Рнас/(П - Рнас),(10.5)

где =pn/Рнас.

4. Энтальпия влажного воздуха I (в Дж/кг сухого воздуха):

I = (св + сп х )t+г0 х,(10.6)

5.Связь между параметрами влажного воздуха легко определяется по диаграмме Рамзина, с помощью которой преимущественно и решаются задачи по статике конвективной воздушной сушки.

6. Плотность влажного воздуха вл.в. (в кг/м3) при давлении П и температуре Т, выраженной в К, определяется по формуле:

вл.в= в+п,(10.8)

в котором плотность сухого воздуха в и плотность водяного пара п взяты каждая при своем парциальном давлении.

7. Удельный объем влажного воздуха (приходящийся на 1 кгсухого воздуха) уд (м3/кг) рассчитывается по формуле:

уд=RBТ/( П-Рнас )(10.12)

8. Расход сухого воздуха в сушилке L (в кг/с): L=Wl,(10.13)

Здесь W-- производительность сушилки по испаряемой влаге, кг/с;-удельный расход сухого воздуха, кг/кг испаряемой влаги:

9. Расход теплоты в калорифере.Q {в Вт) при нормальном (основном) вариант процесса сушки:

Q=L(l1-l0)(10.15)

где lо иl1,- -- энтальпии воздуха на входе в калорифер и на выходе из него, Дх/кр сухого воздуха.

Из теплового баланса сушильной установки для нормального сушильного варианта следует:

Q=L(I2-I0)+Q(10.16)

где I2 -- энтальпия воздуха на выходе из сушилки; Q -- сумма расходов теплоты на нагрев материала, нагрев транспортных устройств, потери в окружающую среду (см. ниже).

Пренебрегая величиной Q по сравнению сL (I2 -- Iо) -- основным расходом теплоты на испарение влаги и нагрев воздуха и пара, -- получаем уравнение для теоретической сушилки:

Q=L(I2-I0)(10.17)

10. Удельные расходы теплоты q (в Дж/кг испаряемой влаги) в действительной сушилке:

в теоретической сушилке при том же конечном состоянии воздуха

qт=(10.19)

11. Тепловой к. п. д. сушилки:

(10.22)

где -- удельная теплота парообразования воды, определяемая по температуре материала при сушке (температуре мокрого термометра), Дж/кг; q-- удельный расход теплоты в сушилке, Дж/кг.

12. При измерении психрометром относительной влажности движущегося воздуха парциальное давление водяного пара в нем может быть рассчитано по психрометрической формуле:

сушилка воздух влажность психометр

Pп=Pнас-A(t-tм)П(10.23)

Где -- давление насыщенного водяного пара при температуре мокрого термометра;

1м -- разность температур сухого и мокрого термометров; П -- барометрическое давление; А -- коэффициент, зависящий от ряда факторов, из которых основным является скорость воздуха. При w> 0,5 м/с:

13. Скорость испарения воды с влажной поверхности материала (в первом периоде сушки) G в кг/(м2-ч) может быть рассчитана по эмпирическому уравнению:

G=0,4075(10.25)

14. Продолжительность сушки при постоянных условиях (по воздуху) может быть определена по приближенным уравнениям

Общая продолжительность сушки:

(10.28)

15. Движущая сила процесса сушки (в первом периоде) может быть выражена следующим образом.

а) Как разность температур воздуха / и поверхности влажного материала, которая принимается равной температуре мокротермометра tм:

x = t - tм(10.29).

Величину к называют также потенциалом сушки.

б)Как разность влагосодержаний воздуха насыщенного (в поверхностном слое) и ненасыщенного х (в ядре воздушного потока):

(10.23)

Средняя движущая сила определяется по уравнениям:

16. Скорость сушки N в первом периоде может быть определена либо опытным путем, либо через коэффициент массоотдачи.

Так как количество испаренной влаги (в кг/с)

(10.33)

Здесь в-- коэффициент массоотдачи в газовой фазе; F -- площадь поверхности испарения, м2; xcp - средняя движущая сила, кг пара/кг сухого воздуха; ? = F/Gcyx-- удельная поверхность (на кг сухого вещества), м2/кг.

17. Коэффициент массоотдачи

Nu=R*(Pr)Q33Gu - jg5

(10.35)

Определяющим размером при вычислении критериев Nup и Rе является длина поверхности испарения / в направлении движения сушильного агента.

18. Продолжительность сушки и размеры противоточной сушилки при переменных условиях (по воздуху и материалу) могут быть определены с помощью уравнений (10.36) и (10.38). Для первого периода сушки в противоточной сушилке необходимо обеспечить площадь поверхности материала (в м2)

2. Решение конкретных задач в соответствии с вариантом задания

Задача №1 (10.9)

Какое количество влаги удаляется из материала в сушилке, если воздух поступает в сушилку в количестве 200 кг/ч (считая на абсолютно сухой воздух) с t0 = 95 °С, ц0 =5%, а уходит из сушилки с t2 = 50 °С и ц2 = 60%? Определить также удельный расход воздуха. По диаграме Разміна знаходимо початковий та кінцевий вологовміст , а також початкову та кінцеву ентальпію

Х0=0.027 х2=0.053

Кількість вологи видаляючої з матеріала буде рівна W=L/? де ?- удельний розхід сухого повітря; L- розхід сухого повітря

?=1/(х2-х0)=1/(0,051-0,028)=43,5

W=200/43,5=4,6 кг/ч

Ответ: W=4,6 кг/ч, ?)=43,5

Задача №2 (10.12)

Воздух перед поступлением в сушку подогревается в калорифере до 113 °С. При выходе из сушки температура воздуха 60 ° С и ц0 = 0,3. Определить точку росы воздуха, поступающего в калорифер. Процесс сушки идет по линии I=const.

Решение:

Точка росы соответствует той температуре, при которой паровоздушная смесь с данным влагосодержанием становится насыщенным водяным паром. При охлаждении влажного воздуха ниже этой температуры происходит конденсация водяного пара.

Для определения точки росы определим изначально из диаграммы I-x значение хобщ=0.026 (исходя из того, что t2=60°С, а ц2 = 0,3). Далее необходимо по этой же диаграмме найти точку, соответствующую заданному состоянию воздуха, затем опустится по линии х=const до пересечения с кривой, т. е. до линии насыщения. В нашем случае что t=113°С, а х=0.026 кг/кг и точка росы соответствует температуре что t=25°С(см. рис.1).

Ответ: t=25°

Задача №3 (10.16)

Найти средний потенциал сушки в теоретической сушилке при t0 = 20 °С, ц0 = 0,7 и t2= 50 °С, ц2 = 0,4. Испарение идет при температуре мокрого термометра. Всі потрібні дані знаходимо з діаграми Разміна рис.2,1

хср=(t1-tm)- (t2-tm)/2.3*lg((t1-tm)/ (t2-tm))=(115-38)-(50-38)/2.3*lg(77/12)=65/2,3* lg(6.4)=65/2,3*0,8=65/1,84=35,8 0 С

Ответ: t=35,8 0 С.

Задача №4 (10.22)

В сушилке производительностью 1т/ч=1000 кг/ч (по влажному материалу) высушивается материал от 55 до 8% влажности (на общую массу). Атмосферный воздух имеет параметры t0=200C, ц0=0,75 и нагревается в калорифере до t1=1100C. Потенциал сушки на выходе из сушилки ч2=100C. Определить расход воздуха и греющего пара, если давление пара Pабс=0,25МПа, а степень сухости его 95%.

Решение

Определяем количество испаренной при сушке влаги:

W=GH*(uH-uK)=1000*(55-8)/(100-8)=511 кг/ч

По диаграмме Рамзина находим:

х2=0,0366х0=0,012

Для определения L нужно рассчитать удельный расход сухого воздуха l: l=1/(x2-x1)=1/(0.0366-0,012)=40,7 кг/кг испар. Влаги

Общий расход сухого воздуха:

L=l*W=40,7*511=220800 кг/ч

Для определения Gг.п. нужно определить общий и удельный расход теплоты

Q=W*l(I2-I1)=511*40,7(78-67)=222953Вт=223кВт.

Из таблицы LVI определим удельную теплоту конденсации пара при 100С, x'- паросодержание греющего пара, равное 0,95.

Gг.п=Q/(r*x')=222953/(2470/4*10^3*0.95)=950 кг/ч.

Ответ: L=20800 кг/ч, Gг.п=950 кг/ч

Размещено на Allbest.ru