Расчёт термокамеры

Тогда удаляемая влага  составит:

 

 

3.2 Тепловой расчёт проектируемого  аппарата

 

3.2.1 Определение основных  параметров влажного воздуха

 

Для поддержания определённого  режима сушки необходимо знать основные параметры влажного воздуха – температуру t, относительную влажность φ, удельное влагосодержание x и энтальпию I:

1. температура t₀=9⁰C
2. относительная влажность воздуха φ=72%

Удельное влагосодержание  воздуха x, кг/кг рассчитывают по формуле (4):

,				(4)
где	0,622		–отношение мольных  масс водяного пара и воздуха;
В		–барометрическое давление воздуха, Па;
В=745 мм рт. ст.=99100 Па (для  стран Европейской части СНГ);
Рнас		–давление насыщенного  водяного пара при данной температуре воздуха, Па;
При 90С Рнас=8,61мм рт. ст.=8,61*133,3 Па=1147,713Па /9 ,с.536/

Подставляя данные в  формулу (4) получаем:

Т.к. подогрев воздуха  в калорифере происходит при неизменном влагосодержании воздуха, то удельное влагосодержание воздуха на входе в калорифер то же, что и на входе в сушилку. Тогда получаем:

Энтальпию влажного воздуха I, кДж/кг представляют как сумму энтальпий сухого воздуха и водяного пара, приходящегося на 1 кг сухого воздуха и рассчитывают по формуле (5):

,				(5)
где		сс.в.	–средняя удельная теплоёмкость сухого воздуха;
(при t<2000C сс.в=1,004 кДж/(кг*К);
t	–температура влажного воздуха, 0С
t=90
x	–удельное влагосодержание  воздуха, кг/кг с.в.;
iп	–удельная энтальпия  перегретого пара, кДж/кг.

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.