Процесс сушки (1093748), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

m_n – масса паров влаги

m_СВ – масса сухого воздуха в одном и том же объеме

(1)

(2)

(3)

Р_п, Р_св соотв. парц. давление паров влаги и воздуха

R – универсальная газовая постоянная

Т – абсолютная температура влажного воздуха

М_П, М_СВ – молекулярная масса пара и сухого воздуха

Если из ур-ий (1) и (2) получить выражение влагосодержания и используя з-н Дальтона получим след. зависимость

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

При С_СГ=1 кДж/кг

r₀=2500 кДж/кг

С_П=1,842 кДж/кг

(9)

В соответствии с ур-ем (4) на диаграмме были нанесены зависимости относит. влажности от влагосодержания воздуха. В соотв. с ур-ем (5) и (4) была нанесена линия парц. давления P=f(x). В соотв. с ур-ем (9) на диаграмме были нанесены линии постоянной энтальпии. В соотв. с ур-ем (9) на диаграмме были нанесены линии постоянных температур. На диаграмме были нанесены линии мокрого термометра.

Температура мокрого термометра – темп-ра влажного материала при адиабатическом испарении влаги с поверхности материала.

Диаграмма состояния I-X позволяет по любым двум параметрам состояния влажного воздуха найти все остальные.

Кинетика процесса сушки.

Рис. 1

I – период падающей скорости

II – период постоянной скорости

III – период прогрева

Рис. 2

Кривая сушки – это зависимость влагосодержания (влажности) от времени С=f(τ)

Температурная кривая – это зависимость средней температуры образца от времени θ = f(τ)

При сушке мат-лов удаляется свободная влага при постоянном режиме сушке удаляется с постоянной скоростью, что соотв. отрезку ВD рис. 2. Изменение влагосодержания в этот период зависит линейно от времени, т.е. отрезок ВD на кривой сушки представляет прямую линию. В период падающей скорости удаляется связанная влага. Влагосодержание мат-лов изменяется по кривой второго или третьего порядка. Если в период пост. скорости темп-ра материала была постоянной и равнялась темп-ре мокрого термометра, то в период падающей скорости темп-ра материала постоянно растет и приближается к темп-ре сушильного агента. В период прогрева скорость сушки хар-ся резким подъемом, но этот период, как правило, составляет несколько % от общего времени сушки. Темп-ра материала в этот период также возрастет от начальной до темп-ры мокрого термометра.

Основное уравнение кинетики сушки.

m_т - масса абсолютно сухого образца

m_вл – масса влаги в образце

С_т – удельная теплоемкость абсолютно сухого материала

С_вл – удельная теплоемкость влаги в образце

Количество тепла на нагрев

(1)

на испарение

(2)

r – удельная теплота парообразования влаги

Балансовое уравнение процесса сушки:

(3)

q_s – удельный поток тепла на поверхности материала

S –поверхность образца материала

(4)

, (5)

V – размер образца

ρ_т – плотность образца

R_т – характерный размер образца

Если разделить лев. и прав. части уравнения (3) на V и подставить значения величин из уравнений (4) и (5) получим:

(6)- ур-е кинетики сушки

Т.к.

C_мок- теплоемкость мокрого тепла

(7)

(8) – критерий Ребиндера показывает, какое кол-во тепла идет на нагрев материала к кол-ву тепла пошедшего на испарение влаги

(9)

Т.к. в период постоянной скорости нет изменений темп-ры материала величина критерия Rb равна 0

Расчет времени сушки по методу А.В.Лыкова

Ак. Лыковым было предложено заменить криволинейный участок зависимости скорости сушки от влагосодержания прямой линией, проведенной так, что площади под прямой и над прямой линией были одинаковы, т.о. он определили точку приведенного влагосодержания С_кр^п

– ур-е А.В.Лыкова (10)

проинтегрировав его от 0 до конечного времени при измен. влагосодержания от критического до равновесного он получил ур-е для расчета времени сушки для периода падающей скорости

(11)

После постановки уравнения (11) в уравнение (10) и интегрирования получают ур-е для расчета времени сушки для второго периода сушки (период падающей скорости)

(12)

(13)

(14)

β- коэф. массоотдачи

Х_п – влагосодержание газа у поверхности высушиваемого материала

Х_пот – влагосодержание газа в ядре потока

(15)

Для расчета темп-ры материала в период постоянной и падающей скорости сушки используются зависимости, связывающие темп-ру материала с параметрами сушильного агента и теплофизическими характеристиками материала.

I<733 кДж/кг

I>733кДж/кг

где

Для периода падающей скорости сушки температура материала может быть рассчитана по след. зависимости:

(16)

(17)

(18)

Чаще всего зависимость критерия Ребиндера от влагосодержания является простой степенной зависимостью, входящие в зависимость коэф. не зависят от режима сушки, поэтому она может быть получена в лабораторных условиях, а результаты могут быть перенесены на проектируемую установку. Зависимость (17) дает более надежные результаты, чем зависимость (16), однако требует лабораторных исследований.

Изображение процесса сушки вI-Х диаграмме

Пр-сс нагрева (охлаждения) Пр-сс смешения сушильного агента

Изображение теоретической сушки Действительная сушилка

(1)

С_вл – теплоемкость влажного материала

θ – температура материала

q_доп – дополнительно подводимое тепло к сушилке

q_м,q_тр,q_потерь – соотв. тепло пошедшее на нагрев материала, транспортных средств и внешние потери.

Если величина Δ в уравнении (1) отрицательна, то из точки е откладывается отрезок

m_D- масштаб диаграммы

Получают рабочую линию действительной сушилки ВС'

Основные способы организации процесса сушки.

1.Однократная схема сушки

Наиболее распространенная схема, применяется в след. случаях:

1) удаляемая влага не представляет большой ценности и не явл-ся пожаровзрывоопасной и токсичной

2) высушиваемый материал не явл-ся токсичным и не образует пожаровзрывоопасный газовзвесий – это система, состоящая из газов и твердых частиц (аэрозоль вместо частиц взвешенных и газожидкости)

3) в качестве сушильного агента используется нагретый воздух или топочные газы

W

К

C

ПО

L, x₀, t₀ L, x₁=x₀, t₁ L+W, x₂ в атмосферу

I₀ I₁ t₂, I₂

СМММ

СМ – сушильный материал

С – сушка

К – калорифер

ПО – пылеосадительное устройство

АВ – линия нагрева в калорифере

ВС – рабочая линия процесса сушки

2. Сушка с промежуточным подогревом

применяется аналогично однократной сушке, но в тех случаях когда ограничена температура материала

W

K₁

W K₂

ПО

L, x₀, t₀ L, x₁, t₁ L+W, x₂, t₂ в атмосферу

I₀ I₁ I₂

СМ

Рабочей линией сушки явл-ся линия В₁С, предельной темп-рой нагрева сушильного агента явл-ся температура tпр, данная схема организации процесса сушки не дает экономии тепла и расхода сушильного агента, однако позволяет вести процесс в более мягких условиях, что позволяет сушить термонестойкие или термолабильные материалы.

3. Сушка со ступенчатым нагревом сушильного агента

WK₂

W

K₃

L

W

K₁

C₁

C₂

C₃

ПО

, x₀, t₀ L, x₁, t₁ L+W, x₂, t₂ в атм.

I₀ I₁ I₂

CM

Данная схема применяется, как и однократная сушка, но с ограничением температуры нагрева материала или сушильного агента. Экономия тепла и энергии по отношению к однократной сушке схема не дает.

4. Сушка с рециркуляцией сушильного агента

(L+n·L)+W₂

L

W

K

C

ПО

, x₀, t₀ x_см L+W, x₂, t₂

I₀ M t_см, I_см I₂

СМ

n·L+W₂

n – коэффициент рециркуляции

W = W₁+W₂

Сушка с рециркуляцией применяется в тех случаях, что и однократная сушка, но:

1) при ограничении температуры нагрева суш. агента или материала

2) низкое влагосодержание суш. агента вызывает интенсивный массоперенос влаги внутри материала, что приводит к растрескиванию и короблению материала.

Данная сушка позволяет увеличить интенсивность сушки за счет больших скоростей движения суш. агента над материалом, однако требует дополнительных затрат на привод вентилятора

5. Сушка в замкнутом цикле сушильного агента

Применяется в тех случаях, когда удаляемая влага является ценным продуктом или пожаровзрывоопасной и токсичной.

W

K

C

ПО

СМ

хладагент

Х

Х - холодильник-конденсатор

ХА

Характеристики

Список файлов реферата