5. Методика графоаналитического расчета расхода воздуха и теплоты

Графоаналитический метод расчета также основан на уравнениях баланса влаги и теплоты, но расчет проводят с использованием J-d диаграммы влажного воздуха. Процесс, построенный J-d диаграмме, дает наглядную картину изменения параметров воздуха при его нагреве и прохождении через сушильную и охладительную камеры.

Рассмотрим вначале пример расчета сушилки, работающей на нагретом воздухе.

Для построения процессов на I-d диаграмме необходимо нанести три точки, характеризующие состояние агента сушки до калорифера, после калорифера или до поступления его в сушильную камеру и после выхода из сушильной камеры.

Наружный воздух с температурой и относительной влажностью поступает в калорифер и нагревается в нем до температуры .

Рис. 2. Построение процесса сушки на - диаграмме: а – для теоретической сушилки; б, в – для действительной сушилки; г – для охладительной камеры

Соответственно этому на пересечении изотермы и линии постоянной относительной влажности (рис. 2, а) находят точку А. Далее, учитывая, что процесс нагрева воздуха в калорифере характеризуется постоянством влагосодержания, проводят через точку А линию до пересечения с изотермой . На пересечении линий и получают точку В, характеризующую состояние агента сушки после калорифера или до поступления его в сушильную камеру. Линия АВ изображает процесс нагрева воздуха в калорифере.

Затем переходим к построению процесса, происходящего в сушильной камере теоретической сушилки. Процесс сушки в ней характеризуется неизменной энтальпией, т.е. . На -диаграмме он изображается линией , проведенной через точку , до пересечения с линией постоянной относительной влажности (или с изотермой ). Линия изображает процесс, происходящий в теоретической сушилке. Точка характеризует состояние агента сушки после выхода из сушильной камеры теоретической сушилки (состояние отработавшего агента сушки). Весь процесс работы теоретической сушилки изображается на -диаграмме линиями и .

Процесс, происходящий в действительной сушилке, должен изобразиться на -диаграмме какой-то другой линией (рис. 2, б), проходящей через точку и пересекающейся с линией постоянной относительной влажности (или с изотермой ). Графическое построение процесса заключается в определении угла наклона линии .

При и процесс сушки изображается линией , отклоняющейся вниз от линии .

При и процесс сушки изобразился бы линией , отклоняющейся вверх от линии .

Рассмотрим построение процесса для случая, когда и . Прямая должна пройти ниже линии , т. е. линии , и, естественно, она должна пройти через точку с координатами и и через точку с координатами и .

Предположим, что линия нам известна. Заменив в уравнении (7.16) значение на , получим

. (7.27)

Это выражение написано для конечной точки процесса с параметрами и . При оно справедливо для любой точки процесса, например для точки (рис. 2, б) с координатами и , лежащей на линии , т.е.

. (7.28)

Нетрудно видеть, что разность изобразится на -диаграмме отрезком в соответствующем масштабе , т. е. .

Аналогично можно написать, что . Подставляя эти значения в формулу (98), получаем

(7.29)

или

. (7.30)

Таким образом, для построения на -диаграмме линии действительного процесса сушки необходимо на линии наметить произвольную точку , измерить расстояние от нее до линии (отрезок ) и затем из точки по линии отложить отрезок , величина которого определится по уравнению (7.30). Отрезок откладываем вниз по вертикали, если , и вверх, если . Точку соединяем прямой с точкой , продолжая ее до пересечения с заданной линией, например . Получаем конечную точку процесса .

Построив процессы нагрева воздуха и сушки, можно определить удельные расходы воздуха и теплоты.

Перпендикуляр , опущенный из точки на линию , выражает в масштабе -диаграммы разность , т. е.

, (7.31)

где – влагосодержание отработавшего агента сушки, – влагосодержание агента сушки, поступающего в сушильную камеру.

В данном случае , так как сушилка работает на нагретом воздухе.

Удельный расход воздуха определяют по формуле . Подставляя вместо разности ее значение из уравнения (101), получим

. (7.32)

Удельный расход теплоты определяют по формуле (7.15). если провести через точки и линии и (рис. 2, б), то они отсекут на шкале оси ординат отрезок, равный отрезку , представляющему собой графическую разность энтальпий и , т .е. .

Таким образом, удельный расход теплоты определяют по уравнению

. (7.33)

При расчете сушилки, работающей на смеси воздуха с продуктами сгорания топлива, бывают заданы вид и состав топлива, температура и относительная влажность наружного воздуха, температура агента сушки до поступления его в сушильную камеру, а также данные для расчета удельных потерь теплоты на нагрев зерна и в окружающую среду .

Для построения процессов на -диаграмме необходимо нанести три точки, характеризующие состояние агента сушки до топки, после смесительной камеры топки или до поступления его в сушильную камеру и после выхода из сушильной камеры.

Наружный воздух с температурой и относительной влажностью поступает в топку, смешивается с продуктами сгорания топлива и нагревается до температуры . На пересечении изотермы и линии постоянной относительной влажности (рис. 2, в) находят точку . Далее определяют влагосодержание смеси воздуха с продуктами сгорания топлива по уравнению (31) или (35), откладывают значение на линии шкалы влагосодержания и проводят линию до пересечения с изотермой . На пересечении линий и получают точку , характеризующую состояние агента сушки после смесительной камеры топки или до поступления его в сушильную камеру. Линия изображает процесс смешения воздуха с продуктами сгорания топлива.

Построение процесса, происходящего в сушильной камере, проводят так же, как описано выше. Точку , соответствующую окончанию процесса сушки в теоретической сушилке, находят на пересечении линии , проведенной через точку до пересечения с линией постоянной относительной влажности (или с изотермой ). Линия изображает процесс, происходящий в теоретической сушилке. Далее рассчитывают удельные потери теплоты на нагрев зерна, в окружающую среду и величину .

Из произвольно взятой точки на линии опускают перпендикуляр на линию , измеряют отрезок и рассчитывают величину отрезка .

Откладывают отрезок вниз по вертикали, если , и вверх, если . Через точки и проводят прямую до пересечения с линией (или ) и получают конечную точку процесса . Линия изображает процесс, происходящий в действительной сушилке.

Опускают перпендикуляр из точки на линию , а на линии откладывают отрезок от точки до пересечения с линией . Измеряют отрезки и и определяют удельный расход воздуха по формуле

(7.34)

и удельный расход теплоты:

. (7.35)

Для определения расхода воздуха на охлаждение зерна строят процесс, протекающий в охладительной камере сушилки. Для этого на -диаграмме наносят точку (рис. 2, г), соответствующую состоянию наружного воздуха ( , ). Через точку проводят линию и на ней намечают произвольную точку . Измеряют расстояние от точки до линии . Далее по уравнению

(7.36)

рассчитывают величину отрезка и откладывают его от точки вверх по линии . Далее по уравнению

.

Точку соединяют прямой с точкой , продолжая ее до пересечения с заданной линией или , получают конечную точку процесса . Из нее опускают перпендикуляр на линию .

Расход воздуха определяют по формуле

. (7.37)