Дослідження процесу сушіння пористих тіл з рециркуляцією повітря

Мета роботи – вивчити процес сушіння пористих тіл з рециркуляцією повітря, практично застосувати -діаграму для вивчення і розрахунку сушіння й побудови кривої сушіння.

12.1 Основні теоретичні положення

Процес сушіння – важливий процес хімічної технології, його призначення – видалення вологи з матеріалу за рахунок випаровування її з поверхні.

Сушіння – поєднання взаємно пов’язаних процесів тепло- і масообміну /вологообміну/. Один з видів сушіння – конвекційне сушіння шляхом безпосереднього контакту висушуваного матеріалу з сушильним агентом. Як агент звичайно використовують нагрітий газ /повітря/. До конвекційного належить і сушіння з рециркуляцією повітря. У цьому разі частину відпрацьованого повітря змішують зі свіжим повітрям, нагрівають і знову подають до сушарки.

Основні властивості вологого повітря й параметри процесу з достатньою для технічних розрахунків точністю можна визначити за допомогою -діаграми /рис. Д.1.1/.

Процес сушіння згідно з - діаграмою будують таким чином: точку А /стан свіжого повітря/ знаходять за параметрами, що визначаються за показами психрометра; точка В характеризує параметри суміші свіжого й відпрацьованого повітря / , , , / і її визначають за , ; точка С характеризує стан повітря після калорифера

У калорифері повітря нагрівають до температури за сталого вологовмісту / = /. Точку С будують за параметрами і = . Точка Е характеризує стан відпрацьованого повітря наприкінці процесу сушіння, коли /теоретичний процес/. Для знаходження точки Е проводять лінію до перегину з лінією відносної вологості повітря на виході з сушарки.

У реальному процесі сушіння / / точку D знаходять на перетині продовження лінії AB й ізотерми t₂ – температури на виході із сушарки.

Відрізок АВ відповідає процесу змішування свіжого й відпрацьованого повітря, ВС – нагріванню змішаного повітря в калорифері, СD – зміні стану повітря в процесі реального, а СE теоретичного сушіння. Відмінність між процесами СD й СE характеризує теплові втрати в навколишнє середовище.

12.2. Опис установки

Сушильна установка /рис. 12.1/ складається з сушильної камери 1, калорифера 2, вентилятора 3 з двигуном, повітроводів, патрубків 4 й 6 із заслінками для забору свіжого повітря й викиду частини відпрацьованого, шиберів 5. Для визначення параметрів повітря встановлено психрометри: П1 – для суміші повітря перед калорифером, П2 для відпрацьованого повітря, ПО – для свіжого повітря. Для визначення температури повітря після калорифера встановлено термометр Т1. Потужність нагрівника калорифера встановлюють ЛАТРом 7 і контролюють приладом 8 типу К – 50 /граничне значення струму має бути не більше як 20 А/.

Зміну маси висушуваного матеріалу в часі контролюють динамометром 9 і секундоміром.

12.3. Порядок проведення дослідів

Ознайомитися з лабораторною установкою і вивчити правила техніки безпеки. Зняти покази психрометра ПО. Підготувати матеріал для висушування й завантажити його в сушильну камеру. Увімкнути вентилятор і встановити за допомогою шиберів і заслінок задану витрату повітря. Увімкнути нагрівник, встановити потрібну потужність і добитися стабілізації температурного режиму.

Параметри процесу вимірювати кожні 2 хв, одночасно знімати покази приладів.

Результати вимірювань внести до табл. 12.1. По закінченні роботи виведенням ЛАТРа в нейтральне положення вимкнути калорифер. Вимкнути електродвигун вентилятора.

Таблиця 12.1

Час

Психрометр П1

Тер-мо- метр

Психрометр П2

Зміна маси мате- ріалу

Швид-кість сушін-ня

Віднос-на во-логість

* Значення і визначають за психрометричними таблицями /табл. Д.1.4, Д.1.5/

1. Побудувати процес сушіння в –діаграмі. Визначити коефіцієнт рециркуляції

. /12.1/

2. Розрахувати масу відпрацьованого повітря, кг повітря / кг вологи

. /12.2/

3. Визначити масу повітря, що циркулює крізь сушильну камеру, кг повітря / кг вологи

. /12.3/

4. Встановити загальну масу повітря, подаваного вентилятором, кг повітря / кг вологи

. /12.4/

5. Розрахувати питому витрату теплоти в калорифері, Дж/кг вологи

, /12.5/

де – тепловміст повітря на вході та виході з калорифера.

6. Визначити швидкість сушіння в і-й момент часу, г/хв:

. /12.6/

7. Визначити відносну вологість висушуваного матеріалу в і-й момент часу

. /12.7/

8. Побудувати графіки зміни маси матеріалу в часі і залежність швидкості сушіння від відносної вологості .

12.5. Техніка безпеки

1. Перед увімкненням установки перевірити правильність з'єднання електричних кіл і заземлення.

2. Спочатку ввімкнути вентилятор установки, потім калорифер.

3. Будьте обережними під час електричних вимірювань.

4. Вимикаючи установку, спочатку вимкнути калорифер, потім вентилятор.

5. По закінченні роботи знеструмити установку, прибрати робоче місце.

12.6. Контрольні запитання

1. Побудова процесу сушіння в - діаграмі.

2. Як визначити питому витрату теплоти й повітря на сушіння?

3. Які фактори визначають швидкість сушіння матеріалу?

4. Що називають коефіцієнтом рециркуляції?

5. Фізичні процеси під час сушіння.