Конструкция методика расчёта сушил (стр. 4 из 5)

d_нач = d_воз, Т_нач, I_нач.

В процессе сушки влагосодержание воздуха и его температура изменяются. Влагосодержание воздуха возрастает за счет удаления влаги из материала, а его температура снижается до величины Т_кон вследствие затраты тепла на процесс сушки. Температура Т_кон соответствует моменту выхода сушильного агента из сушильной камеры. Эту температуру принимают равной рекомендуемой (по технологическим условиям) температуре сушки или величине несколько меньшей в случае, если садка загружается в холодную камеру, и тогда учитывается средняя за период температура уходящих газов. (Во всех случаях выбирать параметры процесса сушки ниже линии относительной влажности φ=100% нельзя, так как насыщенный пар частично конденсируется и влага оседает на высушиваемых изделиях, что резко ухудшает качество форм и стержней.)

Если в процессе сушки все вводимое в сушило тепло расходуется исключительно па удаление влаги из материала, то происходит так называемый теоретический процесс сушки, который протекает при постоянной энтальпии сушильного агента. На I—d диаграмме он изображен прямой линией ВС', параллельной линиям постоянной энтальпии I== const до пересечения в точке С' с изотермой Т_кон =const. Энтальпия сушильного агента (в данном случае воздуха) при теоретическом процессе сушки остается постоянной, поскольку тепло, затраченное на испарение влаги, возвращается воздуху с водяными парами, несущими в себе скрытую теплоту парообразования.

Рисунок 10 – ПостроениеI–d-диаграммепроцессасушки нагретым воздухом

Для определения количества сухого воздуха l_теор, требующегося для удаления 1 кг влаги из материала, находят по шкале влагосодержаний разность конечного d₂ и начального d₁ = d_нач влагосодержаний воздуха, соответствующих началу и концу теоретического процесса сушки, а затем подставляют эту величину в выражение (XIII-37). Отрезок (d₂—d₁) можно заменить отрезком (D^’—С'), измеренным в миллиметрах и умноженным на масштаб. Точку D' находят следующим построением. Из точки С' проводят линию, параллельную оси абсцисс до пересечения с вертикальной прямой, 'характеризующей влагосодержание воздуха в начале процесса. Масштаб влагосодержаний M_d зависит от общего масштаба диаграммы и указывается обычно на оси абсцисс.

Действительный процесс сушки отличается от теоретического тем, что учитывается расход тепла на потери разного рода (аккумуляцию тепла высушиваемым материалом, транспортирующими устройствами, непосредственно сушильной камерой и т. п.). Эти затраты тепла уменьшаютэнтальпию сушильного агента. Расчет действительного процесса сушки сводится к определению изменения энтальпии сушильного агента, зависящего от величины тепловых потерь. Для построения действительного процесса сушки по I—d диаграмме предварительно находят величину перечисленных выше потерь, относя их к единице массы (1 кг) испаренной влаги.

Потери тепла на нагрев материала дм, отнесенные к 1 кг испаренной влаги, находят с помощью выражения

q_M=M_Mc_M(T^M_кон -Т^М_нач)/m_влкДж/кг исп. вл.,(3)

гдеМ_М— масса материала после сушки, кг;

C_M— средняятеплоемкостьпесчано-глинистых смесей,

принимаемаяравной0,837кДж/(кг*К);

Т^М_кон — конечная температура материала, °С;

Т^М_нач — начальная температура материала, °С.

Потери тепла на нагрев транспортирующих устройств q_тр, отнесенные к 1 кг испаренной влаги:

q_тр =M_тр c_M(T^тр_кон –Т^тр_нач)/m_влкДж/кг исп. вл.,(4)

гдеМ_тр— масса транспортирующих устройств, кг;

C_тр— средняятеплоемкость материала транспортирующих

устройств,кДж/(кг*К).

Потери тепла на аккумуляцию камерой сушила q_акк, отнесенные к 1 кг испаренной влаги:

q_акк =M_кл c_кл (T^ср_кон –Т^ср_нач)/m_влкДж/кг исп. вл.,(5)

гдеМ_кл— масса кладки камеры сушила, кг;

C_ср— средняятеплоемкость материала кладуки камеры,

кДж/(кг*К);

Т^ср_кон — средняя конечная температура кладки, °С;

Т^ср_нач —средняя начальная температура кладки, °С.

Для нахождения средних температур по толщине стен используют метод конечных разностей.

Неучтенные потери принимают равными 5-10% от величины найденных суммарных потерь (исключая потери тепла на нагрев сухого материала).

После суммирования величин найденных тепловых потерь находят потери теплосодержания, относя их к 1 кг сухого воздуха:

I_пот =∑q_пот /l_теоркДж/кг сух.воз.(6)

Полученную величину в масштабе энтальпий откладывают от точки С’ по вертикали d₂ =constвниз (отрезок С’E). Точку Е соединяют с точкой В начала процесса сушки. Таким образом, действительный процесс сушки, протекающий с уменьшением энтальпии воздуха, изображается на I–dдиаграмме прямой линией ВЕ. Поскольку процесс сушки заканчивается при заданной температуре уходящего из сушила воздуха Т_кон , то на пересечении линии ВЕ с изотермой Т_кон находят точку С, соответствующую концу действительного процесса сушки и характеризующуюся параметрами воздухаd_кон, Т_кон, I_кон. Проведя из точки С прямую линию, параллельную оси абсцисс, до пересечения с прямой АВ (d_нач =const) в точке D, находят величину отрезка CD, соответствующую разности влагосодержаний воздуха (d_кон - d_нач) в действительном процессе сушки. Подставляя величину(d_кон - d_нач) в выражение (2) , определяют действительное количество сухого воздуха, необходимого для удаления 1 кг влаги из высушиваемого материала.

Расчет воздуха в объемных единицах можно найти по формуле

V_действ =Vl_действм³/кг исп. вл.,(7)

где V– объем влажного воздуха, приходящего на 1 кг сухого

воздуха при атмосферном давлении. При температуре

20⁰ С можно принять V=0,86 м³/кг.

Расход тепла для удаления 1 кг влаги можно найти по изменению энтальпии воздуха при его подогреве от Т_воз до Т_нач:

q=l_действ (I’_нач-I_воз)-сТ^М_начкДж/кг исп. вл.,(8)

где (I’_нач-I_воз)– разность энтальпий воздуха, определяемая по отрезку

АВ с учетом масштаба энтальпии М_r(указываемом

обычно на оси ординат).

сТ^М_нач – количество тепла, кДж/кг исп. вл., внесенного в сушило

влагой, содержащейся в материале при начальной

температурематериала Т^М_нач ;

с– теплоемкость воды, равная 4,187 кДж/(кг*К);

Расход тепла на подогрев воздуха за цикл сушки равен

Q_цикл=qm_влкДж.(9)

Сушка дымовыми газами. Для построения процесса сушки дымовыми газами предварительно определяют начальные параметры продуктов горения Т_Д(как действительную температуру горения) и d_Д на выходе из топки. По этим данным строят точку В’, соответствующую параметрам продуктов горения на воздухе в сушильную камеру (рис. 11).

Как уже отмечалось, температуру Т_нач выбирают, исходя из требований технологии процесса сушки. Так как эта температура должна быть существенно меньше температуры продуктов горения, то для снижения последней смешивают дымовые газы с атмосферным воздухом или возвратом. Рассмотрим сначала порядок построения процесса сушки смесью дымовых газов с воздухом.

Рисунок 11 – Построение на I—d-диаграмме процесса сушки смесью дымовых газов и воздуха

Для построения этого процесса на I—d диаграмме описанным выше путем находят точку А, характеризующуюся начальными параметрами воздуха d_воз, T_воз, и затем соединяют ее с точкой В'. Прямая АВ’ изображает процесс смешения дымовых газов с воздухом. Значение температуры воздушно-дымовой смеси на входе в сушильную камеру принимают так же, как и в предыдущем случае (для сушки воздухом), т. е. на 150—250°С выше технологически рекомендуемой температуры сушки.

Пересечение прямой АВ’ с изотермой Т_нач дает точку В, характеризующуюся параметрами d_нач, Т_нач, I_нач. Принимая температуру уходящих из сушила газов Т_кон равной технологически рекомендуемой температуре сушки, дальнейшее построение процессов сушки дымовыми газами проводят аналогично построению процесса сушки воздухом.

Количество исходной смеси воздуха и дымовых газов, требующееся для удаления 1 кг влаги из высушиваемого материала в теоретическом процессе сушки, находят из выражения

l_теор =1/( d₂ - d_нач) кг/кг исп. вл., (10)

здесь отрезок C'D' соответствует разности влагосодержаний (d₂ - d_нач) (см. рис. 11). То же в действительном процессе

l_действ =1/( d_кон - d_нач) кг/кг исп. вл.,(11)

Здесь отрезок CD соответствует разности влагосодержаний (d_кон - d_нач) с учетом масштаба влагосодержаний М_d.

Расход тепла на удаление влаги определяют по формуле (аналогичной процессу сушки воздухом) по разности энтальпий дымовых газов. В технических расчетах обычно используется величина низшей теплоты сгорания топлива Q^р_н , определяемая при условии, что вся влага, образующаяся при горении топлива, находится в парообразном состоянии при температуре 20° С. Поэтому вместо энтальпии I_нач, фактически соответствующей точке В, следует учесть энтальпию I_нач (см. рис. 11), соответствующую точке В", характеризующейся энтальпией тех же газов, при той же температуре T_нач, но при влагосодержаний, соответствующем 20°С (т. е. практически d_воз).

Тогда

q=l_действ (I’_нач-I_воз)-сТ^М_начкДж/кг исп. вл.(12)