Процессы в конвективной сушилке

Сушкой называется процесс удаления влаги из материала с помощью подвода к нему теплоты, осуществляемый в сушилках. В зависимости от способа подвода теплоты сушилки подразделяются на конвективные, радиационные и контактные, а так же использующие для нагрева токи высокой частоты и токи СВЧ. Наибольшее распространение получили конвективные сушилки, в которых тепло передается высушиваемому материалу газообразным теплоносителем, чаще всего воздухом, за счет конвекции.

Рисунок 10.7 Изменение параметров сушильного агента-воздуха в аппарате осушки.

Рассмотрим процессы, протекающие в теоретической сушилке, в которой отсутствуют потери тепла в окружающую среду и на нагрев высушиваемого материала, температура которого на входе и выходе из сушилки равна

 

Рисунок 10.8 i, d – диаграмма процесса сушки

 

 

Элементами конструкции сушильной камеры являются: 1 -вентилятор, 2 - подогреватель воздуха, 3 - сушильная камера, в которой происходит испарение влаги из высушиваемого материала.

Процесс подогрева воздуха в калорифере происходит при неизменном влагосодержании , вертикаль 1 - 2 на диаграмме (рисунок 10.8). При этом возрастает температура сушильного агента – воздуха, его энтальпия с и уменьшается относительная влажность с . Очевидно, что разность ординат соответствует расходу теплоты на подогрев кг влажного воздуха. После калорифера нагретый воздух подается в сушильную камеру, где им испаряется влага из осушиваемого материала, а он самоувлажняется по изоэнтальпийному процессу 2 – 3. Разность влагосодержаний определяющей количество влаги испаренной одним килограммом сухого воздуха.

 

Примеры решения задач на влажность

Задача 1.

Заданы температура воздуха 49ºС и относительная влажность . Определить остальные параметры, если барометрическое давление

ДАНО

Анализ

Задача из раздела влажный воздух. Необходимо по заданным параметрам найти остальные, характерные для влажного воздуха величины. Для решения задачи лучше всего воспользоваться i, d – диаграммой инженера Фамзина.

 

 

Решение

Искомое состояние влажного воздуха находится как точка пересечения линии . На рисунке она отмечена буквой Е.

Истинная температура мокрого термометра есть температура адиабатного насыщения воздуха, а этот процесс характеризуется постоянством температуры насыщающей жидкости . Проводим из Е прямую параллельно линии до пересечения с линией и находим (пунктирная линия) температуру мокрого термометра . Энтальпию находим проводя их точки Е линию под углом 45ºвверх до пересечения с осью ординат и находим искомую энтальпию . Влагосодержание d находится в точке пересечения вертикали, проведенной из точки Е до пересечения с горизонталью d как показано на рисунке. Точка Н пересечение перпендикуляра с линией определяет точку росы .

Парциальное давление пара найдем, как величину отрезка , определяемого отстоянием точки пересечения линии и наклонной – парциальное давление пара от горизонтальной оси влагосодержания. По i, d – диаграмме в соответствии с рисунком находим, что при заданных условиях

Максимально возможное значение парциального давления пара для данной температуры воздуха и найдем воспользовавшись понятием относительной влажности

откуда

Парциальное давление сухого воздуха можно найти воспользовавшись законом Дальтона

Плотность , кажущуюся молекулярную массу , газовую постоянную влажного воздух как смеси и удельный объем можно найти по полученным данным из таблиц или рассчитать по формулам.

Плотность влажного воздуха

,

Кажущаяся молярная масса влажного воздуха массу

или

где

Объем влажного воздуха

Теплоемкость влажного воздуха

где - удельные теплоемкости воздуха и пара.

Задача 2

Для сушильной установки используют атм. Воздух при В калорифере воздух подогревается до и направляется в сушильную камеру, откуда он выходит с температурой Требуется определить конечное влагосодержание

Воздуха, расходы воздуха и тепла для испарения 1 кг влаги.

ДАНО

Анализ

Задача на определение параметров влажного воздуха и расхода тепла на процесс сушки в сушильной камере.

Процесс сушки двухстадийный. Сначала воздух подогревается в калорифере при с ростом температуры от до t, а затем он направляется в сушильную камеру, где увлажняется до состояния при

 

Решение

Рисунок 8.

На i, d – диаграмме точку 1, соответствующую начальному состоянию найдем точку А как пересечение кривой соответствующей

Энтальпию найдем по оси ординат в месте пересечения с ней линии . на

Затем из точки А проводим линию (вертикаль) до пересечения с изотермой , точка В на рисунке. Найдем энтальпию Из точки В проводим линию до пересечения с изотермой в точке С. Опуская с С перпендикуляр до горизонтальной оси влагосодержания

Найдем расход воздуха

Расход тепла

 

Задача 3

Атмосферный воздух с температурой и подогревается в калорифере до температуры и поступает в сушильную камеру, откуда выходит с температурой . Определить конечное влагосодержание воздуха, теоретический расход теплоты и воздуха на 1 кг испаренной влаги.

ДАНО

Анализ

Задача на раздел термодинамики «Влажный воздух» по определению параметров сушильного агента в процессе сушки в сушильной камере.

 

Рисунок 8.

Решение

По i, d – диаграмме находим начальное состояние как пересечение изотермы с линией постоянной влажности (см. рисунок). По – диаграмме определим и После подогрева воздуха при до состояния 2, определяемого пересечениями линий и , находим Из точки 2 проводим изоэнтальпию до пересечения с линией и находим конечное состояние сушильного агента, определяемое точкой 3 на диаграмме.

Далее, используя диаграмму находим: .; Т.о над одним килограммом сухого воздуха будет испаряться

Найдем расход воздуха, необходимый для испарения 1 кг влаги

Вычислим расход тепла калорифера, затрачиваемого на испарение 1 кг влаги.

На подогрев 1 к с.в. затрачивается

Следовательно на 55,5 кг с.в. необходимо подвести количества теплоты