Определение основных параметров влажного воздуха.
К основным параметрам влажного воздуха относятся:
1. температураt,°С
2. относительная влажность воздуха φ,%
3. удельное влагосодержание х, кг/кг
4. энтальпия I, кДж/кг
Температуру и относительную влажность воздуха на входе в калорифер определяем по климатическим таблицам, для г. Минска на январь месяц:
1. температура t0=-6,8°С,
2. относительная влажность φ0=88 %.
Удельное влагосодержание воздуха рассчитаем по формуле:
,
где
0,622 – отношение мольных масс водяного пара и воздуха [7,92],
Рн – давление насыщенного водяного пара при данной температуре воздуха, Па [7,193]
В – барометрическое давление воздуха, Па. (Для Европейской части СНГ принимается 745 мм рт. ст. = 99100 Па.) [7,92]
Удельное влагосодержание воздуха на входе в калорифер:
, кг/кг
Т.к. подогрев воздуха в калорифере происходит при неизменном влагосодержании воздуха, то удельное влагосодержание воздуха на входе в калорифер тоже, что и на входе в сушилку:
, кг/кг
Энтальпия влажного воздуха представляет сумму энтальпий сухого воздуха и водяного пара, приходящегося на 1 кг сухого воздуха:
,
где
Сс.в. – средняя удельная теплоёмкость сухого воздуха, (при t<200°С Сс.в.=1.004 кДж/(кг.К)) [7,93],
t – температура влажного воздуха, °С,
х – удельное влагосодержание воздуха, кг/кг,
in – удельная энтальпия перегретого пера, кДж/кг,
,
где r0 – удельная теплота парообразования воды, (при 0°С r0=2500 кДж/кг),
cn – средняя удельная теплоёмкость водяного пара,
cn=1,842 кДж/(кг.К) [7,93].
Энтальпия воздуха на входе в калорифер:
, кДж/кг
Энтальпия воздуха на выходе из калорифера (на входе в сушилку):
, кДж/кг
Тепловой расчёт сушилки.
Запишем уравнение внутреннего теплового баланса сушилки:
,
где
- разность между удельными приходом и расходом тепла непосредственно в сушильной камере, кДж/кг влаги;
- теплоемкость влаги во влажном материале при температуреθ1=30°С, кДж/(кг.К);
= 4.19 кДж/(кг.К);
qдоп. - удельный дополнительный подвод тепла в сушилку, кДж/кг влаги; при работе сушилки по нормальному сушильному варианту qдоп. = 0;
qт. - удельный расход тепла с транспортными средствами, кДж/кг влаги; в рассматриваемом случае qт.= 0;
qм. - удельный расход тепла в сушилке с высушиваемым материалом:
, кДж/кг влаги
см - теплоемкость высушенного материала:
, кДж/(кг.К),
сс - теплоемкость абсолютно сухого материала, кДж/(кг.К);
сс = 1,43 кДж/(кг.К);
qп. - удельные потери тепла в окружающую среду:
, кДж/кг влаги,
l - удельный расход абсолютно сухого воздуха:
, кг возд./кг влаги,
I2 – энтальпия воздуха на выходе из сушилки, кДж/кг,
х2 – удельное влагосодержание воздуха на выходе из сушилки, кг/кг.
Значения I2 и х2 находим по I-х диаграмме влажного воздуха, построив теоретический процесс сушки.
Теплоемкость высушенного материала:
, кДж/кг влаги
Удельный расход тепла в сушилке с высушиваемым материалом:
, кДж/кг влаги
Удельные потери тепла в окружающую среду:
, кДж/кг влаги
Разность между удельными приходом и расходом тепла непосредственно в сушильной камере:
, кДж/кг влаги
Запишем уравнение рабочей линии сушки:
,
или
,
Для построения рабочей линии сушки на диаграмме I-х необходимо знать координаты (I и х) минимум двух точек. Координаты одной точки известны:
I1=126,46 кДж/кг,
х1=0,0022 кг/кг,
Для нахождения координат второй точки, зададимся произвольным значением х, и определим соответствующее ему значение I. Пусть х=0,018 кг влаги/кг с.в., тогда:
, кДж/кг
Через две точки на диаграмме I-х с координатами I1, х1 и I, х поводим линию сушки до пересечения с заданным конечным параметром t2=65°С. В точке пересечения линии сушки с изотермой t2=65°С находим параметры воздуха: х2=0,0187 кг /кг.
Энтальпию воздуха рассчитываем по формуле:
, кДж/кг
Расход воздуха на сушку:
, кг/с
Средняя температура воздуха в сушилке:
Среднее влагосодержание воздуха в сушилке:
, кг/кг
Средняя плотность воздуха:
, кг/м3
Средняя плотность водяных паров:
, кг/м3
Средняя объемная производительность по воздуху:
, м3/с
Расход тепла на сушку:
, кВт
2.5. Конструктивный расчёт сушилки с псевдоожиженным слоем.