Решение задачи по расчету процесса сушки

Для решения задачи по расчету процесса сушки воспользуемся предоставленными формулами и исходными данными. Дано: \(W = 1000\) кг/ч \( = 0,278\) кг/с \(t_0 = 15\) \(^\circ\)C \(\phi_0 = 70\) % \(t_2 = 55\) \(^\circ\)C \(t_M = 35\) \(^\circ\)C \(P_{г.п.} = 4\) кгс/см\(^2\) (манометрическое) \(x' = 5\) % (влажность пара) \(K = 30\) Вт/(м\(^2 \cdot\)К) Удельный расход тепла на 13 % больше теоретического (\(\Delta = 1,13\)). Решение: 1. Определение параметров воздуха по I-d диаграмме (или таблицам): Для \(t_0 = 15\) \(^\circ\)C и \(\phi_0 = 70\) %: Влагосодержание \(d_0 \approx 7,5\) г/кг \( = 0,0075\) кг/кг. Энтальпия \(I_0 = 1,006 \cdot t_0 + d_0 \cdot (2501 + 1,805 \cdot t_0) \approx 34,1\) кДж/кг. Для воздуха после сушки (\(t_2 = 55\) \(^\circ\)C, \(t_M = 35\) \(^\circ\)C): По психрометрической таблице или диаграмме находим влагосодержание \(d_2 \approx 31\) г/кг \( = 0,031\) кг/кг. 2. Удельный расход сухого воздуха: \[l = \frac{1}{d_2 - d_0} = \frac{1}{0,031 - 0,0075} \approx 42,55 \text{ кг/кг}\] 3. Расход сухого воздуха: \[L = W \cdot l = 0,278 \cdot 42,55 \approx 11,83 \text{ кг/с}\] 4. Удельный расход теплоты в теоретической сушилке: \[q_т = l \cdot (I_1 - I_0)\] Так как в теоретической сушилке \(I_1 = I_2\), найдем \(I_2\) для состояния (\(t_2, d_2\)): \[I_2 = 1,006 \cdot 55 + 0,031 \cdot (2501 + 1,805 \cdot 55) \approx 136,0 \text{ кДж/кг}\] \[q_т = 42,55 \cdot (136,0 - 34,1) \approx 4335,8 \text{ кДж/кг влаги}\] 5. Удельный расход теплоты для реальной сушилки: \[q = 1,13 \cdot q_т = 1,13 \cdot 4335,8 \approx 4899,5 \text{ кДж/кг}\] 6. Энтальпия воздуха на выходе из калорифера: \[I_1 = I_0 + \frac{q}{l} = 34,1 + \frac{4899,5}{42,55} \approx 149,2 \text{ кДж/кг}\] По значению \(I_1\) и \(d_0\) находим температуру \(t_1\): \[t_1 = \frac{I_1 - 2501 \cdot d_0}{1,006 + 1,805 \cdot d_0} = \frac{149,2 - 2501 \cdot 0,0075}{1,006 + 1,805 \cdot 0,0075} \approx 128 \text{ }^\circ\text{C}\] 7. Расход теплоты в калорифере: \[Q = W \cdot q = 0,278 \cdot 4899,5 \approx 1362 \text{ кВт}\] 8. Производительность вытяжного вентилятора: Удельный объем \(v_{уд}\) при \(t_2 = 55\) \(^\circ\)C (\(328\) К): \[v_{уд} = \frac{R_в \cdot T}{P - P_п} \approx \frac{287 \cdot 328}{101325 - 5000} \approx 0,977 \text{ м}^3\text{/кг}\] \[V = L \cdot v_{уд} = 11,83 \cdot 0,977 \approx 11,56 \text{ м}^3\text{/с}\] 9. Расход греющего пара: Давление абсолютное \(P_{абс} = 4 + 1 = 5\) кгс/см\(^2\). Температура насыщения \(t_н \approx 151,8\) \(^\circ\)C. Теплота парообразования \(r \approx 2108\) кДж/кг. \[G_{п} = \frac{Q}{r \cdot (1 - x'/100)} = \frac{1362}{2108 \cdot 0,95} \approx 0,68 \text{ кг/с}\] 10. Площадь поверхности нагрева калорифера: Разности температур: \(\Delta t_б = t_н - t_0 = 151,8 - 15 = 136,8\) \(^\circ\)C \(\Delta t_м = t_н - t_1 = 151,8 - 128 = 23,8\) \(^\circ\)C Так как \(\Delta t_б / \Delta t_м > 2\): \[\Delta t_{ср} = \frac{\Delta t_б - \Delta t_м}{2,3 \cdot \lg(\frac{\Delta t_б}{\Delta t_м})} = \frac{136,8 - 23,8}{2,3 \cdot \lg(\frac{136,8}{23,8})} \approx 64,5 \text{ }^\circ\text{C}\] \[F = \frac{Q \cdot 1000}{K \cdot \Delta t_{ср}} = \frac{1362 \cdot 1000}{30 \cdot 64,5} \approx 703,9 \text{ м}^2\] Ответ: \(V \approx 11,56\) м\(^3\)/с, \(G_п \approx 0,68\) кг/с, \(F \approx 703,9\) м\(^2\).