Данные для выполнения расчетных заданий

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 5

Производительность виноматериала, л/час
Содержание спирта, % объёмн.

Сушка

Удаление влаги из материалов называют сушкой. Наименее энергоемкий способ удаления влаги – механический: прессование или отжим в центрифугах. Этот способ позволяет удалить лишь ту часть влаги в материале, которая заполняет поры и капилляры тела, так называемую несвязанную влагу. Для полного удаления влаги применяют тепловые способы сушки, основанные на превращении в пар содержащейся в материале влаги с последующим удалением этого пара.

Пример расчета расхода воздуха и пара

В калорифере для сушки материала

Определить расход воздуха, расход греющего пара в калорифере для сушки G_н= 320 кг/час материала в непрерывно действующей сушилке противоточного типа, если начальная влажность материала W₁= 40 %, конечная W₂= 10 %. Температура материала, поступающего в сушилку t_н= 20 °С. Температура и относительная влажность свежего воздуха до калорифера t₀= 15 °С, φ ₀= 70 %, отработанного после сушки t₂= 45 °С, φ ₂= 60 %. Теплоемкость высушенного материала С_с= 2, 35 кДж/(кг·град). Масса ленточного стального конвейера G_T = 200 кг. Теплоемкость стали 0, 5 кДж/(кг·град). Тепловые потери в окружающую среду 5 % расхода теплоты на сушку.

Количество испарившейся влаги в сушилке

(70)

По диаграмме Рамзина (рис. 3) находим влагосодержание и энтальпию свежего воздуха и воздуха, выходящего из сушилки.

Рис. 3. I–d – диаграмма влажного воздуха.

При t₀= 15 °С, φ ₀= 70 % находим

кДж/кг.

При t₂= 45 °С, φ ₂= 60 %, находим

кДж/кг.

Расход сухого воздуха в сушилке

(71)

4. Расход теплоты на удаление влаги

(72)

5. Расход теплоты на подогрев материала

Q_м= G_с· С_с· (t_k – t_н) /3600, Вт, (73)

где количество высушенного материала вычисляют по формуле:

G_с= G_н– W = 320 – 106, 7 = 213, 3 кг/час, (74)

Q_м= (75)

6. Расход теплоты на подогрев конвейера

(76)

где С_т – теплоемкость стали, кДж/(кг·гард);

G_т– масса ленточного стального конвейера, кг.

7. Количество теплоты, вносимое влагой

Q_вл = W · С_в· t_н/3600 = 106, 7 · 4, 19 ·10³ ·20/3600 = 2483 Вт, (77)

где С_в = 4, 19 – теплоемкость воды, кДж/(кг·град).

8. Общее количество теплоты, которое необходимо подвести в калорифере

Q_общ= (Q + Q_м+ Q_т– Q_вл) · α, Вт, (78)

где a = 1, 05 – коэффициент избытка тепла.

Q_общ= (107600 + 4177 + 833 – 2483)× 1, 05 = 115633, 4 Вт.

9. Определяем температуру воздуха на выходе из калорифера

Q_общ= L· (i₁– i₀), (79)

где i₁ – энтальпия воздуха на выходе из калорифера

, (80)

По диаграмме Рамзина для параметров воздуха и , .

Принимаем температуру греющего пара (t_з.п) в калорифере на 10 °С больше температуры выходящего из калорифера воздуха t_г.п = 145 °С.

10. Расход греющего пара

, (81)

где r = 2264 – теплота конденсации насыщенного водяного пара, кДж/кг;

x = 0, 95 – степень конденсации пара.

. (82)

Варианты расчетных заданий

Таблица 2.6

Данные для выполнения расчетных заданий

Высушиваемый материал	Количество влажного материала, кг/час	W₁, %	W₂, %
Горох
Груши
Картофель
Рис
Макаронные изделия

Выпаривание

При кипении растворов концентрация растворенных веществ увеличивается за счет превращения в пар части растворителя. Этот процесс концентрирования растворов называют выпариванием.

Превращение в пар жидкости с ее свободной поверхности называют испарением. При выпаривании получают насыщенные растворы, при дальнейшем удалении из которых воды происходит кристаллизация, в результате из раствора выпадает растворенное вещество в виде кристаллов. Выпаривание проводят в выпарных аппаратах непрерывного или периодического действия, его широко используют для получения концентрированных сиропов, паст, джемов, молока и т.д.

Расчет площади поверхности теплопередачи

Выпарного аппарата

Определить площадь поверхности теплопередачи выпарного аппарата с естественной циркуляцией для выпариваний G_н= 1500 кг/час раствора хлористого кальция от начальной концентрации X_н= 10 % до конечной X_к= 30 % масс, если давление греющего пара P_гр= 0, 3 МПа, вакуум в барометрическом конденсаторе 74, 6 кПа. Раствор в выпарной аппарат подаётся при температуре кипения. Длину греющих труб принять h = 2, 5 м, внешний диаметр d = 38 мм. Коэффициент теплопередачи в выпарном аппарате K = 940 Вт/(м²·град). Потери теплоты в окружающую среду 5 %.

Количество выпаренной воды

W = G_н· (1– Х_н/ Х_к), кг/час; (83)

W = 1500 · (1 – 10 / 30) = 1000 кг/час.

Количество упаренного раствора

G_к= G_н– W, кг/час; (84)

G_к= 1500 – 1000 = 500 кг/час.

Общая разность температур

t_общ= t_гр– t_конд, °С, (85)

где t_гр– температура греющего пара определится по таблицам насыщенного водяного пара, исходя из его давлений.

При P_гр= 0, 3 МПа, t_гр= 132, 9 °С. Температура вторичного пара на входе в барометрический конденсатор (t_конд) при P_конд= 74, 6 кПа равна 66 °С:

t_общ= 132, 9 – 66 = 66, 9 °С.

Полезная разность температур

Δ t = Δ t_общ– SΔ , °С, (86)

где SΔ – сумма потерь общей разности температур (сумма депрессий).

SΔ = Δ _г + Δ _г.с. + t, ⁰ С, (87)

где _г– гидродинамическая депрессия, которая учитывает снижение температуры вторичного пара на входе в барометрический конденсатор по сравнению с его температурой на выходе из выпарного аппарата в трубопроводе. Это не большая величина и принимается в расчёте выпарных установок 1, 5÷ 1 °С.

Следовательно, температура вторичного пара в сепараторе выпарного аппарата:

t_вт = t_конд+ Δ _г = 66 + 1 = 67 °С,

Δ _г.с. – гидростатическая депрессия это разность температур кипения раствора посередине греющих труб в выпарном аппарате и на поверхности Δ _г.с. ≈ 10 %,

t_общ= 66, 9 · 0, 1 = 6, 69 ≈ 7 ⁰ С,

Δ t – температурная депрессия, определяется как разность температур кипения раствора и растворителей (H₂O).

Для рассматриваемого примера

Δ t = t_кип – t_кипH₂O = 8, 1 °С.