Instalatii de Uscare
July 8, 2018 | Author: avengher341 | Category: N/A
Short Description
Download Instalatii de Uscare...
Description
INSTALA II II DE USCARE Instalaiile de uscare se folosesc pentru îmbunătăirea calităii materialelor în scopul mării posibilităilor lor de utilizare prin micşorarea umidităii acestora. Căi de îndepărtare a umidităii din materiale:
•Mecanică (prese, centrifuge, vacuumfiltre); •Chimică (substane absorbante de umiditate); •Termică (evaporarea sau vaporizarea naturală/artificială).
Definiia uscării: procesul
termic prin care materialele îşi micşorează umiditatea prin evaporarea acesteia. naturala Uscarea artificiala
are loc la aer în spaii speciale, fără circulaie artificială sau încălzirea agentului de uscare. Uscarea artificială → are loc în instalaii de uscare din care agentul de uscare, care a absorbit vaporii de apă, este evacuat pe cale artificială cu ajutorul ventilatoarelor sau a altor instalaii de tiraj. Agentul de uscare este încălzit sau uscat înainte de a fi introdus în camera de uscare. Uscarea naturală →
Mecanismul şi cinetica uscării materialelor:
Modul de legare al umidităii de material:
chimica; fizico − chimica; fizico − mecanica;
Regimul de uscare (viteza şi parametrii agentului de uscare).
Variaia î n timp a umidităii, temperaturii şi vitezei de uscare w t = ct. ϕ = ct. A
B
θ θ =tum C wcr
whigr.
wech
D
τ τ0
τ1
τ2
vus
τ
Calculul instalaiilor convective de uscare Parametrii aerului umed:
•Umiditatea absolută: reprezintă greutatea vaporilor de apă coninui într-un metru cub de aer umed ψ =
M vap V
kg m 3
•Umiditatea relativă: se defineşte ca raportul dintre greutatea vaporilor de apă coninui într-un metru cub de aer umed şi greutatea vaporilor de apă necesari pentru saturarea aceluiaşi volum de aer, la aceeaşi temperatură şi presiune p vap
ϕ =
M vap M sat
=
ρ vap ρ sat
=
pvap pmax
p , t < 100°C ; = sat pvap , t > 100°C . pB
•Con inutul inutul de umiditate (umiditatea): resprezintă greutatea vaporilor de apă din aer, raportată la un kilogram de aer uscat kg x= M aer kg a.us. Ecuaia Clapeyron pentru aer şi vaporii de apă: M vap
paer ⋅ V = M aer ⋅ Raer ⋅ T pvap ⋅ V = M vap ⋅ Rvap ⋅ T paer pvap pB
=
M aer Raer
⋅
M vap Rvap
⇒ x=
M vap M aer
= paer + pvap
pvap
= ϕ ⋅ psat
=
Raer pvap Rvap
ϕ ⋅ p
⋅
paer
sat ⇒ x = 0,622 ⋅ p B − ϕ ⋅ psat
•Entalpia aerului: I = ia.us. + ivap I = 1,006 ⋅ t + x(2500
= 0,622 ⋅
pvap paer
kg kg a.us.
kg kg a.us.
= c p ,a.us. ⋅ t + x ⋅ (r + cvap ⋅ t )
+ 1,863 ⋅ t )
kJ kg a . us .
kJ kg a.us.
Diagrama I-x (Mollier) pentru aerul umed: I kJ kg a.us.
t = ct. I = ct.
ϕ = ct.
ϕA
IA A tA
ϕ = 100%
tum,A tr,A
pvap
pvap N m 2
pvap,A
xA
kg a.us.
x
kg
Bilanul material al produselor supuse uscării: kg •Ecua ia ia generală: M 1 = M 2 + W h •Umiditatea materialului: W = ⋅100 w raportată la toată masa sa: M us + W raportată la masa materialului W ⋅100 w = complet uscat: M a
[%] [%]
us
W w=
M us 100 ⋅ wa ⋅100 = M us + W 100 + wa
[%]
w
a
=
100 ⋅ w 100 − w
[%]
M us
•Cantitatea de material complet uscat:
100 − w1 M M = ⋅ 1 2 100 − w2 M 1 ⋅ (100 − w1 ) M 2 ⋅ (100 − w2 ) kg M us = ⇒ = h 100 100 M 1 = M 2 ⋅ 100 − w2 100 − w1
•Cantitatea de umiditate eliminată din material: w − w2 100 − w1 M 1 − M 1 ⋅ M 1 ⋅ 1 = 100 − w2 100 − w2 W = M 1 − M 2 = M 2 ⋅ 100 − w2 − M 2 = M 2 ⋅ w1 − w2 100 − w1 100 − w1 a a w1 − w2 M 1 ⋅ a 100 + w1 W = M 1 − M 2 = a a M ⋅ w1 − w2 2 100 + wa 2
kg h
kg h
•Bilan ul ul umidită iiii în instala ia i a de uscare: M 1 ⋅
w1
100
W =
l
=
+ L ⋅ x0 = M 2 ⋅
M 1 ⋅ w1 − M 2 ⋅ w2
L W
100
=
1 x2
− x0
w2
100
kg + L ⋅ x2
h
= L ⋅ ( x2 − x0 )
kg kg
•Bilanul termic al instalaiei de uscare teoretice: Material M1, w1, θ1
Agent încălzire Calorifer
Ventilator
Aer L0 I0 t0 x0
ϕ0
M2, w2, θ2 L1 I1 t1 x1
ϕ1
Calorifer suplimentar
L2 I2 t2 x2
ϕ2
Ecua ia ia bilan ului ului termic (teoretic): L0 ⋅ I 0 + Q = L1 ⋅ I 1 = L2 ⋅ I 2
Pentru instalaia teoretică: L0
= L1 = L2 = L ⇒ I 1 = I 2 = ct .
Q = L ⋅ ( I 1 − I 0 ) = L ⋅ (I 2
− I 0 ) ⇔ q = l ⋅ (I 1 − I 0 ) = l ⋅ (I 2 − I 0 )
I 0
= i0,a.us. + i0,vap = c p ,a.us. ⋅ t 0 + x0 ⋅ r 0 + cvap ⋅ t 0
I 1
= i1,a.us. + i1,vap = c p ,a.us. ⋅ t 1 + x1 ⋅ r 1 + cvap ⋅ t 1
În condiii teoretice: x0
= x1; r 0 = r 1
∆I = I 1 − I 0 = c p, a.us. ⋅ (t 1 − t 0 ) + x1 ⋅ cv ⋅ (t 1 − t 0 ) = 1,006 ⋅ (t 1 − t 0 ) + 1,863 ⋅ x1 ⋅ (t 1 − t 0 )
•Utilizar Utilizarea ea diagramei aerului umed I - x:
I
kJ
kg a.us. I1=I2
ϕ1
I0
ϕ2 ϕ0
1 t1
2
t2 t0
0
ϕ = 100%
N m 2
pvap
pvap
x0=x1 x2
kg a.us.
x
kg
•Bilanul termic al instalaiei de uscare reale: Se consideră:
•Pierderile de căldură în mediul ambiant; •Aportul suplimentar al caloriferului din camera de uscare; •Efectul termic al unor reacii chimice; •Aportul de căldură necesar topirii umidităii îngheate în material; •Încălzirea agentului de uscare în ventilator; •Căldura necesară încălzirii materialului şi instalaiei de transport. Procesul de uscare nu mai este izoentalpic ∆q =
⇒ ∆I = I 1 +
∆q kJ l
kg
cantitatea de căldură pierdută sau primită suplimentar în procesul de uscare, pentru 1kg de umiditate evaporată, în kg/kg.
Ecua ia ia bilan ului ului termic: Q + Qsupl
+ L0 ⋅ I 0 + M 2 ⋅ cm,1 ⋅ θ 1 + W ⋅ capa ⋅ θ 1 + M tr ⋅ ctr ,1 ⋅ θ 1 =
= L2 ⋅ I 2 + M 2 ⋅ cm, 2 ⋅ θ 2 + M tr ⋅ ctr ,2 ⋅ θ 2 + Q p
unde:
M 2 ⋅ c m ,1 ⋅ θ 1
+ W ⋅ c apa ⋅ θ 1 = M 1 ⋅ c m ,u ⋅ θ 1
Ipoteze considera considerate: te:
S-a presus că materialul şi dispozitivele de transport au aceleaşi temperaturi la intrarea şi respectiv ieşirea din camera de uscare. Se consideră instalaia etanşă ⇒ L0 = L1 = L2 = L
Dacă se presupune: ⇒ q=
Q
=
L
cm,1
⋅ (I 2 − I 0 ) +
W W Q Q c ⋅ θ + p − sup l − W ⋅ apa 1 W W W
= cm,2 = cm ; ctr ,1 = ctr , 2 = ctr M 2 ⋅ c m W
⋅ (θ 2 − θ 1 ) +
M tr ⋅ ctr W
⋅ (θ 2 − θ 1 ) +
= l ⋅ (I 2 − I 0 ) + q m + qtr + q p − qsup l − c apa ⋅ θ 1
Calculul instalaiilor de uscare convective cu ajutorul diagramei I-x a)Instala ia ia de uscare teoretică
Pentru trasarea procesului în diagrama I-x este necesar să se cunoască: 1. Parametrii agentului de uscare la intrarea în instalaie; exemplu: t 0 , x0 ⇒ I 0 , ϕ 0 2. Unul sau mai muli parametri ai agentului de uscare după bateria (caloriferul) de încălzire: în general t 1 ; 3. Unul dintre parametrii agentului de uscare la ieşirea din uscător; exemplu: t 2 , x2 ⇒ I 2 ,ϕ 2
•Utilizar Utilizarea ea diagramei aerului umed I - x: I
ϕ1
I1=I2
l
=
I0
ϕ2 ϕ0
B
t1
q=
C0 D
t2 t0
A
x0=x1 x2T
ϕ = 100%
x
1 x2T − x0 I 1 − I 0 x2T − x0
=
=
1 C 0 D ⋅ k x AB ⋅ k I C 0 D ⋅ k x
kg kg kJ kg
b) Instalaia de uscare reală:
Apar cantităi suplimentare de căldură în camera de uscare: ∆q = l ⋅ (I 2 − I 1 ) = qsup l + capa ⋅ θ 1 − qm + qtr + q p I
x2 < x2T ⇒ ∆q > 0 ⇒ C 0 E 0 ⋅ k I = 1 1 l= > = lT l x −x x2T − x0 2 0
∆q
I’2 I2 I0
I1
B E’0
t1 D0 D
t2 t0
x'2 > x2T ∆q ∆q < 0 ⇒ C 0 E '0 ⋅k I = ⇒ 1 1 l= < = lT l x' − x x x − 2 0 2T 0
C0
C’
C
ϕ = 100%
E0 A
x0=x1 x2 x2T x’2
q=
x
I 1 − I 0 x2
− x0
=
AB ⋅ k I CD ⋅ k x
kJ kg (∆q > 0 )
Variante ale uscării convective ale materialelor
a) Instalaia de uscare cu recirculare
Agent încălzire
Material
Camera de uscare
Calorifer
Ventilator
A
Aer nou
C M Ventilator
I I2 I1
t1
B B’
D A
recirculat
t’1
View more...
Comments
