2. Опис установки
Дослідна установка призначена для вивчення процесу конвективної сушки.
Повітря підігрівається електричним калорифером 9 (що складається з чотирьох секцій, кожна потужність 2,2 кВт), розташованим у верхній частині сушарки. Температура повітря після нагрівання фіксується термопарою 13.
Подача повітря в сушильну камеру проводиться вентилятором 4. Для регулювання витрати повітря існує засувка 8 усередині трубопроводу. Швидкість повітря, що поступає в сушарку, вимірюють діафрагмою 6 з диференціальним манометром. Для вимірювання відносної вогкості повітря і температури повітря встановлені психрометри 9 до і після сушильної камери.
Вологий матеріал завантажують всередину камери 1 на перфоровану тарілку 5, що обертається.
3. Методика проведення роботи і обробка дослідних даних
Включають вентилятор і калорифер. Коли буде досягнута задана температура, на тарілку сушильної камери завантажують вологий матеріал. Через 3-5 хв, коли знову буде досягнута необхідна температура повітря, з інтервалом 2 хв починають знімати свідчення контрольно-вимірювальних приладів. Дослід закінчують після того, як припиниться спад маси матеріалу. Результати досліду заносять в протокол випробувань № 2. Потім будують криву «спад вологи – час» (рис.2) і криву «швидкість сушки – вологість» (рис.3) (на міліметрівці у вибраному масштабі). За кривою «швидкість сушки – вологість » знаходять значення критичної вологості і з рівняння швидкості сушки.
Швидкість повітря (м/с) визначають по формулі:
де а – коефіцієнт витрати діафрагми (0,636); d - діаметр отвору діафрагми, м;
D - діаметр трубопроводу, м; Δh - середнє за дослід значення диференціального манометра, мм.вод.ст.; ρ - густина повітря, кг/м3 (розраховують за середнім значенням t )
Рисунок 2 – Залежність вмісту вологи від часу
Рисунок 3 - Залежність швидкості сушки від вологості
Для визначення швидкості повітря в сушильній камері роблять перерахунок за формулою:
де Fк і Fц – площі поперечного перетину сушильної камери і трубопроводу відповідно;
t – температура повітря в сушильній камері (визначають як середнє арифметичне значення з температур).
Визначення загальної витрати повітря і тепла при теоретичній сушці Для визначення загальної витрати повітря і тепла, необхідної для випаровування вологи з матеріалу при теоретичній сушці розглянемо технологічну схему конвективної сушки (рис.4):
Рисунок 4 – Технологічна схема конвективної сушки
Використовуючи діафрагму I-х (діафрагма Л.К. Рамзіна), визначаємо вологовміст і ентальпію повітря. Необхідні параметри – температура і відносна вологість повітря (до і після калорифера і сушильної камери).
На перетині ізотерми t0 і відносної вогкості знаходимо точку А, якій відповідає вологовміст х0 і ентальпія I повітря до входу в калорифер. При нагріванні вологого повітря в калорифері відносна вологість зменшується, а вологовміст х залишається постійним (х0=х1). Тому на діаграмі I-х процес нагріву повітря зображають відрізком АВ. Точці В відповідає ізотерма t1 і ентальпія I1.
Розглядаємо теоретичну сушку, тобто адіабатичну сушку, де волога з матеріалу випаровуватиметься тільки за рахунок тепла, що передається матеріалу повітрям (I1= I2=соnst).
Рисунок 5 - Діаграма I-х.
В сушильній камері температура повітря падає до t2 і в результаті передає тепло висушуваному матеріалу. На перетині ентальпії I2 повітря з ізотермою t маємо лінію ВС, де точка С відповідає вологовмісту х2.
Таким чином, знайшли всі параметри повітря при нагріванні в калорифері і в теоретичній сушці (х0, I0, х2, I2).
За цими параметрами повітря знаходимо загальну витрату повітря і тепла, що затрачається в процесі сушки.
Визначення тривалості сушки:
а) для періоду постійної сушки:
в) для періоду падаючої швидкості:
де
к - коефіцієнт сушки, що виражає число кілограмів випаруваної вологи за 1 секунду на 1 кг сухої речовини;
uн/, uкр1/, uк/, и uр/ – початкова, критична, кінцева і рівноважна вологість матеріалу, рівноважна абсолютно суху речовину.
Визначення загальної витрати повітря і тепла при реальній сушці:
L=l·W, Q=q·W
де L – загальна витрата повітря, необхідного для сушки, кг/с;
Q – загальна витрата тепла, необхідного для сушки, Вт;
W – кількість вологи, що видаляється, кг/с.
l – питома витрата повітря [кг сухого повітря / кг вологи, що видаляється];
Q – питома витрата тепла [Дж/кг вологи].
де х0 і х2 – вологовміст повітря до і після сушильної камери [кг вологи /кг сухого повітря];
I0, I2 – ентальпія повітря до і після сушильної камери [Дж/кг сухого повітря].
Для отримання робочої лінії сушки на діаграмі I-х (рис.5) необхідно знати координати (х і I) мінімум двох точок. Координати однієї точки відомі: х1 і I1. Для знаходження координат другої точки задамося довільними значеннями I і х. За цими координатами знайдемо точку С/, потім цю точку з'єднаємо з точкою В прямою до перетину ізотермою t2, яка відповідає точці С. Через точку С проходитиме реальна ентальпія I2 і реальний вологовміст х2.