Чтение онлайн

Более удобно определять потенциал сушки по -d диаграмме (Рис. 2.5), предложенной Г. К. Филоненко [2], дающей связь между , d и tм. Она построена в более простых, прямоугольных координатах.

Поскольку теплота испарения, теплоемкость влажного воздуха и диффузионный критерий Прандтля, в сущности, не зависят от давления, то линии адиабаты (h = соnst) и температуры мокрого термометра (tм = соnst) на h-d диаграмме для воздуха одни и те же для разных давлений. Это дает возможность ее использовать при давлениях, отличных от атмосферного, с корректировкой других параметров диаграммы.

Следует отметить, что рассмотренная в данном разделе h-d диаграмма для воздуха дает возможность определить лишь статические его параметры и не описывает кинетику происходящих процессов.

Рис. 2.5 Диаграмма -d Г. К. Филоненко [2] для определения потенциала сушки.

Ниже рассмотрены примеры применения h-d диаграммы для воздуха при нахождении потенциала сушки и относительной влажности воздуха в сушилке.

Пример 4. Найти потенциал сушки для теоретической сушилки на входе 1, выходе 2 и среднее значение ср по следующим данным:

На входе в калорифер температура воздуха t0 = 22 °С, относительная влажность 0 = 0,75; на выходе из сушилки температура воздуха t2 = 50 оС, относительная влажность 2 = 0,5.

Решение. По известным параметрам t0 и 0 находим на h-d диаграмме точку А (Рис 2.4, а) и влагосодержание d0 = 0,0125 кг/кг. По известным параметрам t2 и 2 находим на диаграмме точку D и энтальпию h2 = 162 кДж/кг. Проводим через точку D линию, соответствующую процессу в теоретической сушилке (h = соnst) до пересечения с линией насыщения = 100% (точка М) и получаем tм = 38 оС. Продолжая линию h = соnst вверх до пересечения с вертикальной линией d0 = d1 = соnst (точка В, Рис. 2.4, а) и получаем t1 = 125 оС.

Находим потенциал сушки в точке В:

1 = t1 – tм = 125-38 = 87 (оС).

Находим потенциал сушки в точке D:

2 = t2 – tм = 50-38 = 12 (оС).

Среднее значение ср находим по уравнению:

Пример 5. Определить по показаниям психрометра tм = 70 °С и tв = 85 °С относительную влажность воздуха в сушилке, если давление в ней 700 мм рт.ст., а скорость воздуха 2 м/с.

Решение. Т. к. h-d диаграмма построена для давления 745 мм рт.ст., то расчет проводим аналитически. Находим поправку А по уравнению (2.20) на скорость движения воздуха в сушилке u, в месте установки психрометра:

По таблице свойств насыщенного водяного пара (Приложение) находим давление пара рн’= 0,3177 при температуре мокрого термометра tм = 70 оС. Для температуры tв = 85 оС давление насыщенного водяного пара рн находим по формуле линейной интерполяции табличных данных:

Определяем парциальное давление водяного пара в движущемся воздухе по уравнению (2.21):

Окончательно находим относительную влажность воздуха в сушилке по уравнению (2.5):

Топочные (дымовые) газы в смеси с атмосферным воздухом широко используются при сушке различных материалов, в том числе органических веществ и пищевых продуктов. Многие материалы, например, песок, глина, твердое топливо, неорганические соли и т. д. высушивают при довольно высоких температурах – от 300 до 800 °С и выше. Для сушки этих материалов наиболее рационально использовать топочные газы, разбавляя их до нужной температуры атмосферным воздухом.

Преимущества сушки топочными газами: возможность получения высоких температур; простота топочных устройств; возможность непосредственного применения отработанных газов паровых котлов, промышленных печей, тепловых установок и других агрегатов.

Недостатки сушки топочными газами: возможность загрязнения высушиваемого материала продуктами сгорания (попадание на высушиваемый материал сажи или капель жидкого несгоревшего топлива), опасность работы с высокими температурами (возникновение пожаров в газоходах и пылеулавливающей аппаратуре при догорании угольной пыли или капель жидкого топлива), а также токсичная опасность при работе, из-за наличия в топочных газах вредных соединений (особенно сернистых).

В случаях допустимости применения высоких температур, но недопустимости непосредственного соприкосновения топочных газов с материалом, используют огневые калориферы, в которых воздух подогревается топочными газами и направляется в сушилку в качестве сушильного агента.

Топочные (дымовые) газы получают при сжигании газообразного (природный газ), жидкого (мазут, нефть) или твердого (уголь, торф, сланцы, дрова) топлива в топках и смешивают их в специальных камерах смешения с атмосферным воздухом для получения смеси заданной температуры. Горючая часть твердого и жидкого топлива состоит из углерода С, водорода Н и серы S. Элементарный состав рабочей массы топлива составляет 100 %. В общем случае:

Сера в топливе может быть в трех видах: органическая So (в составе сложных органических соединений), колчеданная Sк (в составе соединений с металлами типа FeS2) и сульфатная (в процессах горения не участвует). Зола топлива Ар – это смесь негорючих минеральных соединений. Золу и влагу топлива Ар + Wр называют внешним балластом, а кислород и азот Ор + Nр – внутренним балластом [5], т. к. они не участвуют в горении топлива. При отсутствии балластных соединений получаем горючую массу топлива, обозначая (г), а при полном отсутствии влаги в топливе пользуются понятием сухой массы топлива – (с).

Характеристики основных видов топлива. Угли марки А (антрацитные): с высокой степенью углефикации (С = 90-93%) и малым выходом летучих (Vг=2… 9%) относят к антрацитам. Угли марки Б (бурые): с неспекающимся коксом, выходом летучих Vг>40 % и QнР = 10,5… 15,9 МДж/кг.

Торф – наиболее молодое ископаемое топливо с большим выходом летучих порядка 70%, высокой влажностью Wp =40… 50% и низкой теплотой сгорания QнР= 8,38… 10,47 МДж/кг.

Сланцы – топливо с большой зольностью Ар = 50… 60%, повышенной влажностью Wp = 15…20%, низкой QнР =5,87…10 МДж/кг при высокой Qнг = 27,2… 33,5 МДж/кг. Сланцы относятся к легко воспламенимым топливам вследствие высокого содержания водорода Нг = 7,5… 9,5% и летучих Vг=80… 90%. Сланцы являются местным топливом, так как вследствие большой зольности и влажности транспортировка его на дальние расстояния неэкономична.