АППАРАТЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Определение удельного расхода воздуха и тепла по / — лг-диаграмме

Изображение процесса сушки на I—л:-диаграмме дает возможность установить характер протекания обмена теплом и влагой, а также опре­делить промежуточные и конечные параметры воздуха и удельные расходы воздуха и тепла.

Теоретическая сушилка. Диаграмма процесса ггеорети - ческой сушилки изображается следующим образом (рис. 458).

По заданной начальной температуре воздуха T0 и начальной отно­сительной влажности ф находят на диаграмме точку А. Состояние воз­духа в этой точке характеризуется влагосодержанием xG—xx и теплосо­держанием /о.

Затем выше по линии постоянного влагосодержания хй=х\ на пересечении с заданной изотермой T\ температуры сушки находят точку Б, характеризующую состояние воздуха на входе в сушилку.

В теоретической сушилке теплообмен протекает при постоянном теплосодер­жании воздуха. Поэтому в направлении точки В по линии постоянного теплосодер­жания /1=/2=const, в пересечении с заданной конечной температурой возду­ха—изотермоЙ T2 или с линией <р2. (конеч­ная относительная влажность воздуха), находят точку С конечного состояния воздуха. Для этой точки по диаграмме определяют параметры воздуха на выхо­де из сушилки х2 и /2—fx.

Подставляя найденные значения х0, х2> fo и в приведенное выше уравне­ние (3—343), находят удельный расход тепла

<7.геор. = [2~~І0 ккал/кгс влаги и удельный расход воздуха

I =---------------- кгс! кгс влаги

Х2 — х0

Действительная сушилка. В действительной сушилке в отличие от теоретической, возникают добавочные потери тепла и допол­нительно может быть подведено тепло непосредцтвенно в сушильную ка­меру (при установке в ней калориферов).

Согласно уравнению (3—338) удельный расход тепла в калорифере

Як = I (H — 'о) + Яи + <7т + Яп — EI — Яя

Удельный расход тепла в калорифере определяется также по уравне­нию

Решая приведенные выше уравнения совместно, получим

I (Л - H) = Яи+ <7г + Яп - «1 - Яя (3-345)

//, = //,+А

А — / _ /

Л --- 1 2 11

О

Ь=(ял + 60 - (Qu + QT + Яп) (3—346)

На практике при проведении процесса сушки могут быть три вари­анта:

1. Дополнительно введенное тепло с избытком покрывает все тепло­вые потери и тогда Д>0, т. е.

(Яд + ЕІ) - (Ям + Ят + Яп) > О

Из формулы (3—345) следует, что в этом случае /(/2—/^>0. А так как удельный расход воздуха I является поло­жительной величиной (/>0), то /2>/і - 2. Дополнительно введенное тепло не­достаточно для покрытия потерь, т. е. Д<0 или

(<7д + 6і)-(<7м+<7т + <7пКО

Это неравенство удовлетворяется, если /2</v Такие случаи наиболее рас­пространены в действительных сушилках.

3. Потери тепла компенсируются дополнительным вводом тепла.

В этом случае легко показать, что /1=/2 и действительная сушилка будет работать как теоретическая.

Таким образом, в действительной сушилке соответственно знаку величины А разность теплосодержаний воздуха на входе в сушилку и выходе из нее будет положительной или отрицательной вели­чиной.

Рассмотрим построение процесса сушки на I—х-диаграмме при работе действительной сушилки для случаев Д>0 и Д<0.

I. Сушилка, для которой Л>0.

Построим на диаграмме (рис. 459) процесс работы теоретической сушилки с теми же пределами изменения состояния воздуха, что и а действительной сушилке. Этот процесс изобразится линией АБС, причем линия ВС пройдет параллельно оси абсцисс по линии /=const.

При Д>0 состояние воздуха в действительной сушилке будет ме­няться не по линии ВС, а по линии ВСи лежащей выше, так как тепло­содержание в- точке Сі больше теплосодержания воздуха в точке С на

Величину — ккал/кгс сухого воздуха, пропорциональную отрезку CXD.

Решение задачи в этом случае сводится к отысканию наклона ли­нии ВСи проходящей не параллельно оси абсцисс.

Как известно:

1(1,-1,)= А

Ji—LL = A

Х2 —

Это равенство верно для любой промежуточной точки процесса сушки, что доказывается из подобия треугольников на I—х-диаграмме (см. рис. 459).

Для любой точки Е, произвольно взятой на линии ВСХ

= Д = const

Треугольник BCXD подобен треугольнику ВЕе, а треугольник BDK Подобен треугольнику Bef. Из подобия треугольников получим

BP Be

CiD

Ее

И, следовательно, І2-11

Х2 — хх

Или

Д = const

X% — JCj

По диаграмме

I-Il = Ee-Mi И X-x1 = ef-Mx

Где Mi И МХ—масштаб дліґТ~и Х на диа­грамме.

Окончательно получим

Ее Ef

Откуда

(3—347)

М\

Где m—масштаб диаграммы, определяемый отношением т=и рав­ный для диаграммы, изображенной на рис. 456: р 0002 = ^^'

Из равенства (3—347) можно найти направление или наклон ли­нии для процесса сушки при Д>0..

Для этого от произвольно взятой точки е на линии ВС, представляю­щей теоретический процесс сушки (см. рис. 459) измеряют расстояние Ef до линии х0 = Хи Откладывая на вертикали, проходящей через точку е,

--- ------ д

Расстояние eE—ef—, находят точку Е\ затем проводят линию BE, кото­рая и характеризует изменение состояния воздуха в действительной су­шилке. Конечная точка процесса Сх определяется пересечением линии BE С заданной линией <р2 = const или /2=const.

2. Сушилка, в которой Д<0.

В такой сушилке потери тепла на нагрев материала, транспортных приспособлений и в окружающую среду превышают количество теп. ла, вносимого добавочно в самой сушильной камере. В этом случае направление линии, характеризующей изменение теплосодержания воздуха, может быть определено аналогично предыдущему, с той лишь разницей, что отрезок еЕ откладывается вниз, а не вверх (ри с. 460).

Построив на /—х-диаграмме (рис. 460) процесс такой действи­тельной сушилки находят расход воздуха и тепла рассмотренным выше графическим способом.

При построении процесса действительной сушилки на /—х-диа - грамме можно и не пользоваться масштабами, если отрезки еЕ и ef вы­ражать не в единицах длины, а разностью теплосодержаний и разно­стью влагосодержаний.

Для действительной сушилки удельные расходы воздуха и тепла определяют по формулам:

Удельный расход воздуха

I — у 1 V Кгс/кгс влаги (3—348) X — х0

Суммарный удельный расход тепла Я = I2"': +Y,Я—Ккал/кгс влаги (3—349)

-- Х0 J

Удельный расход тепла в калорифере

Як= І1 ~1° ккал/кгс влаги (3—350) Х2 Х0

Удельный расход добавочного тепла в су­шильной камере

Яц = + 2 Я -1б, (3-351),

Где

2<7 = <7м + <7Т + <7П (3-352)

При расчете сушилок приходится зада­ваться количеством добавочного тепла вводи­мого непосредственно в сушильную камеру.