Курсовая работа по химическим технологиям на тему «Расчет барабанной сушильной установки»

Внутренний баланс можно рассматривать через призму двух основных компонентов: массы и энергии. Баланс массы включает в себя входящие и исходящие потоки, а также изменения в содержании влаги в материале. В процессе сушки в камеру поступает влажный материал, который теряет влагу под воздействием горячего воздуха. Важно учитывать, что влага, испаряющаяся из материала, должна быть удалена из камеры, чтобы избежать насыщения воздуха и ухудшения условий сушки.
Баланс энергии, в свою очередь, охватывает тепловые потоки, происходящие внутри камеры. Энергия, необходимая для нагрева воздуха и испарения влаги, должна быть тщательно рассчитана. Это включает в себя как теплоту, необходимую для повышения температуры воздуха до заданного уровня, так и теплоту, требуемую для изменения состояния влаги из жидкого в газообразное.
Для достижения оптимального внутреннего баланса необходимо учитывать такие факторы, как скорость потока воздуха, температура, влажность и время пребывания материала в сушильной камере. Эти параметры влияют на эффективность теплообмена и, следовательно, на скорость сушки [2].
Внутренний баланс сушильной камеры Δ считают по формуле:
Δ=qвл-( qтр+ qм+ qп)
Удельный приход теплоты с влагой материала qвл равен:
qвл=свл*θ1;
Температуру θ1 влажного материала принимают равной температуре мокрого термометра при средних параметрах окружающего воздуха. В зимних условиях допускается считать θ1=00С (при хранении материала в помещении).
Удельный расход теплоты на нагрев высушенного материала равен:
qм= G2*с2*( θ2- θ1)/W;
Удельная теплоемкость с2 высушенного материала рассчитывают по формуле:
с2= с0+( свл- с0)*U2;
с0 – удельная теплоемкость абсолютно сухого материала, с0=0,879 кДж/(кг*К);
с2=0,879+(4,19 -0,879 )*0,017=0,935 кДж/(кг*К);
Удельные потери в окружающую среду оценивают предварительно в долях от теплоты, расходуемую на испарение 1 кг влаги.
qп=ап*(r0+сп*t2) ,
где r0 – удельная теплота парообразования при нормальных условиях (для воды r0=2493 кДж/кг);
сп – удельная теплоемкость пара (сп=1,97 кДж/(кг*К));
ап – коэффициент ап=0,005 – 0,05; для барабанной сушилки ап=0,05.
qп=0,05*(2493 +1,97 *75)=132,038 кДж/кг.
Находим внутренний баланс сушильной камеры:
qтр=0; так как это сушильный барабан и в нем нет трения.
Находим необходимые данные для лета и зимы по диаграмме I-x.
Лето:
t0=20,60C;
φ0=65%;
θ1=tм; θ1=16,50C;
θ2=41+6=470C;
qвл=4,19*16,5=69,135 кДж/кг;
qмл=0,328*0,935 *( 47-16,5)/0,061=153,34 кДж/кг;
Δл=69,135 - (153,34+132,038 )=--216,243 кДж/кг.
Зима:
t0=-7,7 0C;
φ0=88%;
θ1=0;
θ2= 38+9=470C;
qвл=4,19 *0=0 кДж/кг;
qмз=0,328 *0,935 *( 47-0)/0,061 =236,294 кДж/кг;
Δз=0 - (236,294-132,038 )=-368,332 кДж/кг.


1.4 Построение на диаграмме I-x процесса сушки воздухом

На диаграмме состояния атмосферного воздуха изображается точка А, состояния горячего воздуха на входе в сушилку точка В. Прямая АВ характеризует процесс нагрева воздуха в калорифере.
Точку А наносят на диаграмму по значениям температуры t0 к относительной влажности φ0 в заданном районе. Для зимних условий (при отрицательной температуре) рекомендуется использовать параметры х0 и I0 [1].
Влагосодержание воздуха рассчитывается по уравнению:
х0=0,622*φ0*Рн/Р-Рн*φ0 ,
где Рн – давление насыщенного водяного пара, соответствующее заданной температуре t0 (таб. 25);
Р – общее давление влажного воздуха (диаграмма I-x построена для давления Р=99,3 кПа = 99300 Па).
Энтальпия I0 определяется по формуле:
I0=св* t0 + (r0 + сп * t0) * х0 ,
где t0, х0 – температура и влагосодержание окружающего воздуха;
r0, св, сп – удельная теплота парообразования и теплоемкость воздуха и пара,
св=1 кДж/(кг*К)
r=2493 кДж/кг
сп= 1,97 кДж/кг
Параметры точки А:
Зима:
t0= - 7,7 0C;
φ0=88%;
Рн=317,4 Па (таб. 2.5);
Р=99300 Па;
х0=0,622*0,88*317,4/(99300 -0,88*317,4)=0,001755 кг/кг сух. в.;
I0=1* (-7,7) + (2493 + 1,97 * (-7,7)) * 0,001755.= - 3,35 кДж/кг.
Лето:
t0=20,6 0C;
φ0=65 %;
Рн=2434,8 Па;
х0=0,622*0,65*2434,8 / (99300 -0,65*2434,8 )=0,010074 кг/кг сух. в.;
I0= 1* 20,6 + (2493 + 1,97 * 20,6 ) * 0,010074.= 46,12 кДж/кг;
t1=150 0C.