Расчёт термокамеры

С достаточной степенью точности i_n, кДж/кг рассчитывается по формуле (6):

,				(6)
где		r0	–удельная теплота парообразования воды;
(при 00С r0=2500 кДж/кг);
Cn	–удельная теплоёмкость водяного пара;
Cn=1,842 кДж/(кг*К).

При подстановке значений в формулу (6) получаем:

,

Таким образом энтальпия  влажного воздуха на входе в калорифер I, кДж/кг равна:

,

Энтальпия воздуха на входе в сушилку I₁, кДж/кг рассчитывается по формуле (7):

,			(7)
где		–теплоёмкости воздуха и пара.

Подставляя значения получаем:

 

3.2.2 Тепловой расчёт  сушилки

 

Запишем уравнение внутреннего  теплового баланса сушилки (8):

,				(8)
где		Δ	–разность между удельным приходом и расходом тепла непосредственно в сушильной камере, кДж/кг влаги;
	–теплоёмкость влаги во влажном материале, кДж/(кг*К);
при температуре 90С =4,19 кДж/(кг*К) /9,Т XXXIX/
	–удельный дополнительный подвод тепла в сушилку, кДж/кг влаги;
при работе сушилки по нормальному сушильному варианту =0;
	–удельные затраты теплоты на нагревание материала, кДж/кг влаги;
	–удельные затраты теплоты на нагревание транспортных устройств, кДж/кг;
	–удельные потери теплоты в окружающую среду, кДж/кг.

Рассчитаем все потери, входящие в уравнение (8).

Теплоёмкость высушенного  материала с_м, кДж/(кг*К) определяется по формуле (9):

,				(9)
где		см	–теплоёмкость высушенного материала, кДж/(кг*К);
сабс.с	–теплоёмкость абсолютно сухого материала, кДж/(кг*К);
сабс.с=1250+10*W=1250+10*69=1940 Дж/(кг*К)=1,940 кДж/(кг*К) /3, с.121, Таблица II – 90/;
Wк	–конечная влажность продукта, %;
Wк=30% / 14,с.169/
сж	–теплоёмкость воды, кДж/(кг*К);
	сж=4,19 кДж/(кг*К) /9,Т.XXXVIII, с.536/.

 

Подставляя значения в формулу (9) получаем:

Расход тепла на нагревание материала Q_м,(кДж/ч), определяется по формуле (10):

,				(10)
где		см	–теплоёмкость высушенного материала, кДж/(кг*К);
	–температура материала после сушки, 0С.

Подставляя значения в формулу (10) получаем:

Удельный расход тепла  в сушилке с высушиваемым материалом q_м, кДж/кг влаги, определяется по формуле (11):

(11)

Подставляя значения в формулу (11) получаем:

 

Удельные потери тепла  на нагрев транспортных средств обусловлены  потерями, связанными с нагревом рам q_рамы и нагревом палок, которые вешаются на рамы q_палки, на которых размещается материал.

Удельные потери тепла q_тр, кДж/кг, рассчитывается по формуле (12):

,			(12)
где	qрамы	–потери, связанные с нагревом рамы, кДж/кг;

q_рамы , кДж/кг влаги, рассчитывается по формуле (13):

,				(13)
где	Gрамы		–масса рамы, кг;
Gрамы=80 кг /12/
срамы		–удельная теплоёмкость материала, из которого изготовлена рама, кДж/(кг*К); срамы= спалки=0,5 кДж/(кг*К) /12/;
		–температура транспортных устройств (рам) на входе в сушильную камеру и на выходе из неё; ; /14/;
W		–количество испарённой влаги, кг/ч.

Подставляя значения в формулу (13) получаем:

Далее находим q_палки , кДж/кг влаги по формуле (14):

,				(14)
где	Gрамы		–масса палки, кг;
Gпалки=9 кг /12/
Спалки		–удельная теплоёмкость материала, из которого изготовлена рама, кДж/(кг*К); срамы= спалки=0,5 кДж/(кг*К) /12/;
		–температура транспортных устройств (рам) на входе в сушильную камеру и на выходе из неё; ; /14/;
W		–количество испарённой влаги, кг/ч.

Подставляя значения в формулу (14) получаем:

Так как на одной раме три палки, то общие потери тепла  одной рамой составят (формула(15)):

(15)

Подставляя значения в формулу (15) получаем:

Потери тепла рамой, с учётом трёх палок, определяем по формуле (16):

(16)

Так как в камере 5 рам, то удельные потери тепла на нагрев транспортных средств определяются по формуле (17):

(17)

Подставляя данные получаем:

 

Удельные потери теплоты  в окружающую среду при достаточной  герметизации  камеры, исключающей  утечку воздуха, обусловлены главным  образом потерями через ограждения сушильной камеры.

Удельные потери теплоты  в окружающую среду обычно представляют как сумму потерь через боковые и торцовые стенки и потолок, определяемых из основного уравнения теплопередачи Q, кДж/ч, формула (18):

				(18)
где	α		–коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2*К);
α=6 Вт/(м2*К) /9, с.171/
F		–площадь камеры;
Fобщ=Fст1+Fст2+Fст3+Fст4+Fпотолка
Fобщ=4*(6,025+1,55)+6,025*1=43,38 (м2);

Принимаем t_ст=52⁰С, подставляя полученные значения в формулу (18) получаем:

Тогда удельные потери тепла  в окружающую среду q_ос, кДж/кг влаги, рассчитываются по формуле (19):

	(19)

 

Разность между удельным приходом и расходом тепла в камере:

 

Построение процесса в I-d диаграмме для теоретической сушилки.

По заданным значениям температуры окружающей среды t₀=9˚C и относительной влажности φ₀=72%, на диаграмме определили положение точки A, характеризующей состояние свежего воздуха перед поступлением в калорифер. Процесс нагревания свежего воздуха в калорифере изображается линией d=const.

Далее определяем положение  точки B.

Так как задана температура t₁, до которой необходимо нагреть воздух, то точка B соответствует состоянию воздуха на выходе из калорифера, находится на пересечении линии d₀= const и t₁=const. При теоретическом сушильном процессе, когда энтальпия воздуха постоянна(I₂=I₁), процесс, протекающий в сушильной камере, изображается линией I=const. Точка С, характеризующая состояние воздуха на выходе из сушильной камеры, находятся на пересечении линии I=const и t₂=const; t₂=85˚С, соответствующей заданному значению конечной температуры воздуха. /18/

Процесс, протекающий  в теоретической сушильной установке, изображается ломаной линией ABC (Приложение А).

 

Запишем уравнение рабочей  линии (20):

(20)

или

Зададимся произвольным значением x, пусть x=0,01 кг/кг с.в. (I≈114,42 кДж/кг), тогда

x_{2 реальное}=0,0101 кг/кг с.в.

 

3.2.3 Расчёт расхода  воздуха в сушильной установке

 

В процессе сушки влага  из поступившего в сушильную камеру материала испаряется и уносится сушильным агентом (воздухом). Расход абсолютно сухого воздуха L, кг/с в сушильной установке (21):

	(21)

Удельный расход абсолютно  сухого воздуха l, кг возд/кг влаги, т.е. количество воздуха, затраченное на испарение 1 кг влаги рассчитывают по формуле (22):

	(22)

Средняя температура  воздуха в сушилке t_ср ,⁰С, определяется по формуле (23):

	(23)