VYBRANÉ STATĚ Z PROCESNÍHO INŽENÝRSTVÍ cvičení 10

UNIVERZITA TOMÁŠE BATI VE ZLÍNĚ FAKULTA APLIKOVANÉ INFORMATIKY

VYBRANÉ STATĚ Z PROCESNÍHO INŽENÝRSTVÍ cvičení 10 Sušení

Hana Charvátová, Dagmar Janáčová Zlín 2013

Tento studijní materiál vznikl za finanční podpory Evropského sociálního fondu (ESF) a rozpočtu České republiky v rámci řešení projektu: CZ.1.07/2.2.00/15.0463, MODERNIZACE VÝUKOVÝCH

MATERIÁLŮ A DIDAKTICKÝCH METOD

2 Sušení

Obsah Sušení ......................................................................................................................................... 3 Bilance protiproudé ideální sušárny ....................................................................................... 3 Řešené příklady ...................................................................................................................... 4 Příklady k procvičení ............................................................................................................. 8 Použitá literatura .................................................................................................................... 8 Seznam symbolů .................................................................................................................... 9

MODERNIZACE VÝUKOVÝCH MATERIÁLŮ A DIDAKTICKÝCH METOD CZ.1.07/2.2.00/15.0463

3 Sušení

Sušení STRUČNÝ OBSAH CVIČENÍ: Bilance protiproudé ideální kontinuální sušárny.

MOTIVACE: V tomto cvičení budeme řešit úlohy týkající se technologického procesu sušení, který je dnes využíván v mnoha oblastech průmyslu, jeho průběh může výrazně ovlivnit kvalitu produkovaných výrobků.

CÍL: Naučit studenty řešit vybrané úlohy z technické praxe, které jsou spojeny se sušením.

Bilance protiproudé ideální sušárny

Obr. 1 Ideální kontinuální sušárna


4 Sušení

Obr. 2 Ideální kontinuální sušárna s recyklem

Řešené příklady Příklad 1 V ideální kontinuální sušárně se má sušit 480 kg.h-1 materiálu o vlhkosti 79 hm. % předehřátým vzduchem na vlhkost 19 hm. %. Vzduch vstupující do parního kaloriferu má teplotu 20 °C a teplotu a parciální tlak vodní páry 1700 Pa. V kaloriferu se ohřívá sytou parou o tlaku 196 kPa. Teplota vzduchu na výtupu z kaloriferu je 75 °C. Teplota vzduchu na výstupu ze sušárny je 40 °C. Určete: a) stav vzduchu na výstupu z kaloriferu, b) relativní vlhkost vzduchu vystupujícího ze sušárny. c) spotřebu sušicího vzduchu, d) spotřebu tepla v kaloriferu.

Řešení: Ze zadání příkladu je dáno: Množství materiálu přiváděného do sušárny me  480 kg.h -1 ; hmotnostní zlomek vlhkosti materiálu přiváděného do sušárny wAe  0,79 ; hmotnostní zlomek vlhkosti materiálu odváděného ze sušárny wAe  0,19 ; teplota vzduchu na vstupu do kaloriferu to  20 °C ; parciíální tlak vodní páry ve vzduchu na vstupu do kaloriferu pAo  1700 Pa ; tlak syté páry ohřívající vzduch v kaloriferu p p  196 kPa ; teplota vzduchu na výstupu z kaloriferu ti  75 °C ; teplota vzduchu na výstupu ze sušárny te  40 °C . MODERNIZACE VÝUKOVÝCH MATERIÁLŮ A DIDAKTICKÝCH METOD CZ.1.07/2.2.00/15.0463

5 Sušení Schéma protiproudé sušárny doplněné o vlastnostmi vzduchu a sušeného materiálu je znázorněno na obr. 3. Průběh sušení v Mollierově diagramu je znázorněn na obr. 4.

Obr. 3 Příklad 1 – schéma protiproudé sušárny


6 Sušení Obr. 3 Příklad 1 – průběh sušení v Mollierově diagramu vlhkého vzduchu

Spotřebu sušicího vzduchu určíme z bilance vlhkosti v sušárně: mB 

mB 

mC  X Ae  X Ai  YAe  YAi

(1)

0,028  3,7619  0,23457  0,026  0,012

 7,055 kg.s-1

(2)

Spotřeba tepla v kaloriferu: Qk  mB  Ii  I o 



(3)



Qk  7,055 108 103  49  103  416245 W

(4)

Příklad 2 Směs čerstvého vzduchu a vráceného ze sušárny má být použita pro sušení vlhkého materiálu. Přiváděný čerstvý vzduch má teplotu 15 °C a relativní vlhkost 45 %. Vrácený vzduch má teplotu 50 °C a teplotu vlhkého teploměru 40 °C. Na 1 hmotnostní díl suchého čerstvého vzduchu připadají 2 hmotnostní díly suchého vráceného vzduchu. Určete stav vzduchu na vstupu do kaloriferu a po jeho ohřátí v kaloriferu. Řešení: Ze zadání příkladu je dáno: Teplota přiváděného čerstvého vzduchu to  15 °C ; relativní vlhkost přiváděného čerstvého vzduchu o  45 % ; teplota vráceného vzduchu te  50 °C ; teplota vlhkého teploměru vráceného vzduchu twe  40 °C ; hmotnostní podíl vráceného a čerstvého vzduchu  QmB  2 . QmB Schéma sušárny doplněné o vlastnostmi vzduchu je znázorněno na obr. 4. Průběh sušení v Mollierově diagramu je znázorněn na obr. 5.


7 Sušení

Obr. 3 Příklad 2 – schéma protiproudé sušárny s recyklem

Měrná vlhkost vzduchu na vstupu do kaloriferu: YAM 

YAo  RYAe 1 R

(5)


8 Sušení YAM 

0,006  2  0,046  0,033 kg.kg-1 1 2

(6)

Měrná entalpie vzduchu na vstupu do kaloriferu: IM 

I o  RI e 1 R

(7)

IM 

29  2 166  120,33 kJ.kg-1 1 2

(8)

Příklady k procvičení Příklad 3 V ideální kontinuální sušárně se má sušit 150 kg/h látky o vlhkosti 70 hm. % předehřátým vzduchem. Usušená látka má mít vlhkost 15 hm. %. Vzduch vstupující do parního kaloriferu má teplotu 10 °C a relativní vlhkost 65 %. V kaloriferu se ohřívá sytou parou o teplotě 150 °C. Teplota vlhkého teploměru vystupujícího sušicího vzduchu ze sušárny je 38 °C a jeho parciální tlak vodní páry je 6000 Pa. Určete: a) relativní vlhkost vzduchu vystupujícího ze sušárny, b) teplotu ohřátého vzduchu vystupujícího z kaloriferu, c) spotřebu sušicího vzduchu. [Výsledek: a) e  52 % , b) ti  139 °C , c) mB  0,78 kg.s-1 ]

Úlohy se vztahují k této otázce: Průběh procesu ohřevu, chlazení a vlhčení vzduchu v i-x diagramu. Určení stavu míchaného čerstvého a vráceného vzduchu.

Použitá literatura [1]

Kolomazník, K.: Teorie technologických procesů III, VUT Brno, FT Zlín, 1978

[2]

Kolomazník, K.: Modelování zpracovatelských procesů, VUT Brno, FT Zlín, 1990

[3]

Míka, V. a kol: Chemicko-inženýrské výpočty I, II, VŠCHT Praha, III. vydání, 1996

[4]

Kolat, P.: Přenos tepla a hmoty, FS, VŠB-TU Ostrava, 2001

[5]

Janotková, E., Pavelek, M.: Termomechanika, FSI VUT Brno, 2003

[6]

Drábek, D., Klepáč, J.: Procesné strojníctvo II, STU Bratislava, 2000 MODERNIZACE VÝUKOVÝCH MATERIÁLŮ A DIDAKTICKÝCH METOD CZ.1.07/2.2.00/15.0463

9 Sušení

Seznam symbolů I m p pA mB mB

- měrná entalpie, - hmotnost, - tlak, - parciální tlak vodní páry ve vzduchu, - hmotnostní průtok čerstvého vzduchu, - hmotnostní průtok recyklovného vzduchu,

[kJ.kg-1] [kg] [Pa] [Pa] [kg.s-1] [kg.s-1]

V R t tr tw w YA 

- objemový průtok, - poměr recyklovaného a čerstvého vzduchu, - teplota, - teplota rosného bodu, - teplota vlhkého teploměru, - hmotnostní zlomek, - měrná vlhkost - relativní vlhkost,

[m3.s-1] [1] [°C] [°C] [°C] [1] [1] [1]

Q

- tepelný tok,

[W]

Význam indexů: o M i e A B C

- čerstvý vzduch - směs čerstvého a recyklovaného vzduchu na vstupu do kaloriferu - vzduch na vstupu do sušárny, sušený materiál na výstupu ze sušárny - vzduch na výstupu ze sušárny, sušený materiál na vstupu do sušárny - vlhkost - suchý vzduch - sušina materiálu


VYBRANÉ STATĚ Z PROCESNÍHO INŽENÝRSTVÍ cvičení 10

Recommend Documents