Роговой_задачи

Расход влажного отработанного теплоносителя с параметрами точки С:

где d2 - влагосодержание отработанного теплоносителя. Соглас­ но построению на I-d-диаграмме d2 =26,5 г на 1 кг

сухих газов;

[отр =58(1+0,001·26,5) =58,0265 кг на I кг влаги.

Для определения расхода теплоты производим дополнительное

построение: из точки А восстанавливаем луч, параллельный линиям d=сопst, и его пересечение с изотермой t1 =800 отмечаем точкой В'.

Так как при смешивании топочных газов с атмосферным возду­

хом тепло расходуется только на подогрев воздуха с влагосодержа­

нием do, то расход теплоты при сушке газовоздушной смесью под­

считывают по формуле

АВ'

q= CD m-4,19tм •

Измеряем отрезок АВ' На I-d-диаграмме неискаженного мас­ штаба АВ = 127 мм. •

127

q= -2000-4,19·15=4720-63=4657 кДж на 1 кг влаги. 54

3. Определить расходы: теплоты q на сушку, теплоно­ сителя 1, циркулирующего в рабочей камере сушилки, наружного воздуха lB и рециркулята lp для процесса

сушки с рециркуляцией отработанного воздуха при по­ догреве в калорифере смеси наружного воздуха с рецир­

кулятом.

Тепловая схема процесса приведена на рис. V.5.

Вентилятор 1 засасывает наружный воздух с параметра­

ми точки А и рециркулят с параметрами точки С, кото­ рый подается рециркуляционным вентилятором 2. Эта

смесь, имеющая параметры точки М, подогревается в ка­

лорифере 3, приобретая при этом параметры точки В, и с

этими параметрами поступает в рабочую камеру сушил­

ки 4. Отработанный воздух с параметрами точки С от­

сасывается из рабочей камеры сушилки вентилятором 5

и частично выбрасывается в атмосферу, а частично заби­

рается вентилятором 2 и поступает на рециркуляцию.

Задано: параметры точек: A-fo=20%; <ро= =50%; C-f2 =35° С; <Р2=80 0ro; содержание рецирку­

лята в смеси Ор=25%; потери теплоты деЙСТВИ1t:ЛЬНОГО процесса сушки qпот=715 кДж на 1 кг влаги.

Реш е н и е Построение процесса на J-d-диаграмме (рис V.б)

начинают с нанесения точек А и С, дЛЯ которых известно по два па_-

70

раметра. Затем строят линию АС - смешивания рециркулята с ат­

мосферным воздухом. Очевидно, что на этой линии будет располо­

жена точка М, поскольку она характеризует параметры смеси. По­ этому ищут положение точки М на линии АС, для чего предвари­

тельно определяют степень рециркуляции n - количество воздуха,

которое нужно добавить к 1 кг рециркулята, чтобы понизить его

влагосодержание от d c до влагосодержания смеси dM •

Из соотношения Ор =	1
	100%

получаем:

n=	100- Ор		(У.7)
	Ор	t

	~Mf
~f------	I/
...............	/

Конаенсаm

Пар

Рис. У.5. Схема сушильного процесса С рециркуляцией отработан­

ного воздуха

Подставляя в формулу (У.7) Ор=25%. имеем:

100 - 25

n= 25 =3 -

Так как точка М делит линию АС на два отрезка АМ и СМ, то

АС =АС+СМ.

(У.В)

Из баланса влагосодержания смеси выводится известное соотно-

шенне
СМ	(У.9)
n= АМ'
Решая совместно (У.В) и (У.9), получаем:
AМ=~.	(v .10)
n+l

71

;.;

~ 9-

~'*

~~

..

~~

c:s

~

"'"~

"<:>

~

а~-

~

......

~

~

, ..."'-

~

~..

~

о: 20

::s

~

:§

~

'1'i

О

ОА

d M

d c

/JJ1f1211СО!JеРЖ!JНlIеdz Ь I ннно !lfг C!lX172b 60зlJух{}

"" =0,3052

Рис. V.б. Построение на /-d-диаграмме сушильного процесса с ре­

паркуляцией отработанного воздуха

ИзмеРЯiМ на I-d-диаграмме отрезки СМ и АМ: СМ=60 мм и

АМ-20 мм. После подстановки в формулу (У.9) имеем.

СМ 60

n= -- = - =3

АМ 20 •

Измерением на I-d-диаграмме определяют длину отрезка АС.

В нашем случае АС=82 мм. Тогда после подстановки в формулу (V.lO) получаем:

82			5 мм
АМ = -- = 20		'		,
з+	1

Эту величину откладывают на линии АС, определяи тем самым положение точки М. Согласно схеме рис. У.5, смесь с параметрами точки М подогревается в калорифере и процесс такого подогрева изобразится линией d .. = const. Проводим эту линию, восстанавли­

вая вертикальный луч из точки М, и на него опускаем перпендику­

ляр из точки С. Точку их пересечения обозначаем буквой D. Далее ищут положение адиабаты теоретического процесса суш­

ки, которая будет проходитъ выше точки С, характеризующей дейст­

вительный (а не теоретический) процесс сушки и, следовательно, расположенной на политропе, а не на адиабате. Для этого восста­ иаllливаем из точки С вертикальный луч и ищем на нем положение

точки Е, через которую проходит адиабата. Искомое положение

точки Е определит отрезок СЕ:

CD l1	(v .11)
СЕ=-­

т

где Д=qДОб-qпот. В нашем случае эти величины на 1 кг влаги со­

ставляют: qдоб=О; qпот=715 кДж; l1=-715 кДж;

т - приведенный масштаб I-d-ди~граммы, на которой выпол­

М{

нено построение m= Md 1000 (где М( и М" - масштаб

соответственно энтальпии и влагосодержаниЙ).

Для данного построения масштабы, отнесенные к 1 кг влаги, со­

ставляют

М,=0,64 кДж/мм; Md=0,305 г/мм;

0,64

m= -- 1000=2100	.
0,305

Измеряем на I-d-диаграмме отрезок CD; он равен 53 мм;

53·715	мм
СЕ= --=18		•
2100

На I-d-диаграмме откладываем отрезок СЕ=18 мм.

Через точку Е проводим адиабату до пересечения с продолже­ lIиеи линии MD. Точка их пересечения В и определит параметры по­ АО1'ретой смеси, поступающей в рабочую камеру сушилки.

13

Вычисляем расход смеси по сухому воздуху

l	'	_	1000 _		1000		_		б	2 .
		- CDMd -		53.0,305			-			кг па 1 ю Влаги
Определяем расход смеси с влагосодержанием dM • Согласно по­
строению на l-d-диаграмме dM = 13 г на 1 кг сухого воздуха:
1= l' (1 +		0,001 dM ) = 62 (1 +				0,001·13) = 62,7 кг на 1 кг влаги
Расход рециркулята по сухому воздуху
	,		l'	l'	62
1 = -- = - = - = 1505 кг на 1 кг влаги
р		1+n		4	4					'
Определяем			расход рециркулята							с влагосодержанием d c .	Со­
гласно построению на				l-d-диаграмме dc =31 г на 1 кг сухого							воз­
духа
	lp = l~ (1 +			O,OOldc) =				15,05 (1 + 0,001.31) =
			=	15,53 кг на 1 кг влаги.
Расход наружного сухого воздуха
	l~=nl~=З,15,05=45,15 кг на 1 кг влаги.
Расход		наружного		воздуха		с	влагосодержанием do=d A =7,5 Г
на 1 кг сухого воздуха
	lB = l~ (1 +0,001 dA )					=			45,15 (1+0,001·7) =
			= 45,47 кг на 1 кг влаги
			МВ		Согласно построению МВ= 102 мм. Тогда
Расход теплоты			q= CD m.
			102
		q = 53 2100 = 4040 кДж на 1 кг влаги.

4. Определить расход теплоты q на сушку, теплоноси­

теля (рабочей смеси) l, циркулирующего в рабочей ка­ мере сушилки, наружного воздуха lB и рециркулята lp

для процесса сушки с рециркуляцией отработанных ды­

мовых газов.

Тепловая схема процесса приведена на рис. V.7. Вен­ тилятор 1 засасывает наружный воздух с параметрами

точки А и нагнетает его в смесительную камеру 2. В нее

же поступают из топки 3 дымовые газы с параметрами точки Г, образующиеся от сжигания природного газа. Нагнетающий вентилятор 5 засасывает газовоздушную смесь с параметрами точки В из смесительной камеры 2

и рециркулят (отработанные газы) с параметрами точ-

74

ки с. Рециркулят подает вентилятор 4. Газовоздушная

смесь, поступающая из смесительной камеры, и рецирку­

лят смешиваются и с параметрами точки М вентилято­

ром 5 нагнетаются в рабочую камеру 6 сушилки. Отра­

ботанные газы с параметрами точки С отсасываются вен­

тилятором 7 и частично выбрасываются в атмосферу, а

частично забираются вентилятором 4 и подаются на p€-

циркуляцию.

Рис. У.7. Схема сушильного процесса с рециркуляцией отработанных

дымовых газов, используемых в качестВе теплоносителя

3 а Д а н о: параметры точек:	А - to=20° С и <ро=
=50%; С-<Р2=80%; температура	смеси,	поступающей
в рабочую камеру сушилки (точка М),		t 1 = 110° С; ее

влагосодержание dM =80 г на 1 кг сухого воздуха; темпе­

ратура материала, поступающего в сушилку, tM =30° С;

потери теплоты действительного процесса сушки qпот=

=715 кДж на 1 кг влаги. Топливо - природный газ Са­ ратовского месторождения. Максимально допустимая

температура в топке по условиям стойкости футеровки

принята tд= 1200° С.

Реш е н и е. Первым этапом решения задач с использованием в

качестве теплоносителя дымовых газов является расчет горения

топлива, из которого определяют влагосодержание топочных газов dr и их энтальпию [г. В нашем случае воспользуемся.. результатами

расчета горения природного газа Саратовского месторождения, вы­

полненного в примере расчета 2, главы III Согласно этому		расче­
ту,	влагосодержание дымовых газов, отнесенное к 1 кг сухих	газов,
dr =	101 г газов и их энтальпия ir =2080 кДж.
	для построения процесса сушки топочными дымовыми газами
удобнее всего использовать две [-d-диаграммы. высоко- и		низко­

температурную, так как построение всего процесса на одной высоко­ температурной диаграмме в связи с ее мелким масштабом снижает

точность построения и получаемых расчетных результатов. Схема

75

построения приведена на		рис V.8 На	высокотемпературной диаг­
рамме откладываем	точки	A-tо=20°С;	<Ро=60%; Г-d =.1.QO г/кг
и 1.=2080 кДж/кг	(размерности do и 1. отнесены на 1 кго сухих га­

зов). Соединяем их прямой линией АГ, которая является линией

процесса смешивания дымовых топочных газов с атмосферным воз-

Рис. V.8. Построеиие на I-d-диаграмме сушильиого процесса с ре­ циркуляцией отработанных дымовых газов

духом. Далее на низкотемпературной I-d-диаграмме наносим точку M-t. = 110 ОС; d M =80 г/кг. Ищем направление политропы действи­ тельного процесса сушки Для этого через точку М проводим ли­

нию dM=const и адиабатный луч, на кОтором произвольно отмечаем точку е. Из нее опускаем вертикальный луч и на нем ищем поло­ жение точки Е, через которую проходит политропа действительного

76

процесса сушки Из точки е опускаем перпендикуляр на линию d .. =

=const и точку их пересечения обозначаем буквой '. Положение точки Е определяем, вычисляя длину отрезка еЕ по формуле

де' eE=-,

т

где Д=qДОб-qпот. В нашем случае qдоб=О и, следовательно, д=

=-715 кДж на 1 кг влаги.

т- приведенный масштаб I-d-Дt:lаграммы;

Mi
т = Md 1000.
Измеряем отрезок ef по построению	на I-d-диаграмме:		он ра­
вен 77 мм. На I-d-диаграмме неискаженного масштаба			находим
значения: М,=0,64 кДж; Мd =З05 г. Тогда
0,64	= 2100
т = -- 1000		•
0,305

Вычисляем отрезок еЕ:

715·77 eE= -- =26мм.

2100

Откладываем отрезок еЕ на вертикальном луче, опущенном из точ­ ки е, и из точки М через точку Е проводим политропный луч, опреде­ ляющий направление действительного процесса сушки. Пересечение его с кривой <Р2=80% отмечаем точкой С, определяющей параметры

отработанного теплоносителя.

Продолжаем линию МС дО ее пересечения с линией АГ, которое определяет параметры точки В Они по построению на I-d-диаграм­ ме оказались tB =320°C; d B =27 г на 1 кг сухих газов.

Линия СВ является линией смешивания отработанных газов с гззовоздушной смесью, нмеющей параметры точки В.

ДЛЯ определения доли рециркулята в рабочей смеси тепло~оси­ теля вычисляем кратность смешивания n. С этой целью измеряем отрезки СМ и ВМ по построению на высокотемпературной I-d-диа­ грамме: СМ=32 мм; МВ=101 мм. Тогда

32

n= - =0317

101 ' ,

Долю рециркулирующих отработанных газов ар определяем по

формуле

ар = - 1 100; ар =	1 100 = 76%.
n+ 1	0,317+ 1

Из точки С опускаем перпендикуляр на линию d",=const. Их

пересечение обозначаем буквой D. Измеряем отрезок CD: он равен

58 мм.

77

Определяем расход рабочей смеси [, по сухим газам:

		1000	1000		= 56,5	кг на 1		кг влаги.
	l' = --- =		58·0,305
		CDMd
Расход	рабочей смеси с влагосодержанием d M =80 г на 1 кг сухих
газов
1 = l'	(1+0,OOldM ) =		56,5 (1+0,001.80) = 61				кг	на 1 кг влаги.
Расход	газовоздушной		смеси	(по сухим газам)				будет составлять
	•	l'	56,5		= 43 кг на 1 кг влаги.
	1 = --- =		1+0,317
	о	1+n
Рассчитываем		расход	газовоздушной			смеси	с	влагосодержанием
dB = 27 г на 1 кг сухих газов:
	10=43(1+0,001.27)=44,1 кг на						1 кг влаги.
Расход рециркулята (по сухим газам) составляет
	1~=nl~=0,317.43= 13,5 кг на 1 кг влаги.
Согласно		построению на		l-d-диаграмме,			точке С соответству­

ет влагосодержание d2 =97 г на 1 кг сухих rазов. Определяем расход влажного рециркулята

lp= 13,5(1+0,001·97)= 14,1 кг на 1 кг влаги.

Для определения расхода воздуха и топочных газов измеряем

отрезок АВ и ВГ. По построению на высокотемпературной диаг­ рамме их значения составляют АВ= 152 мм и ВГ=777 мм. Тогда

ВГ 777

n= АВ= 152=5,1.

Рассчитываем расходы газовых компонентов на 1 кг испаренной

влаги:

сухих топочных газов

,	l~	43
1 = -- = --- =7 06 кг'
г	1+n	1+5,1	'	,
топочных газов с влагосодержанием			dr	= 101 г на 1 кг сухих

газов

lr = 7,06 (1 + 0,001·101) = 7,76 кг;

сухого атмосферного воздуха

l~ = nl; = 5,1·7,06 = 35,94 кг;

атмосферного воздуха С влагосодержанием do=9 г на 1 кг су­

хих газов

10 = 35,94 (1 + 0,001.9) = 36,2 кг.

\

78

Теплота, согласно схеме, расходуется лишь на подогрев атмос­ ферного воздуха с влагосодержанием do до температуры газовоз­ душной смеси tB • Поэтому удельный расход теплоты определяют по формуле

АВ'

q = CD m-- 4,19 (м кДж.

Согласно построению на высокотемпературной I-d-диаграмме, АВ'=144 мм; CD=27 мм; m=1000. По условию задания tM =30°C.

После подстановки
144	= 5330 - 126 = 5204 кДж на 1 кг влаги.
q = 27 1000 - 4,19·30