Лабораторна робота №1. Вивчення стану та параметрів сушильно-зволожувального агента

Мета роботи– на лабораторній сушильній установці визначити при різних температурно - вологісних режимах параметри сушильного агента – вологого повітря, побудувати наI–dдіаграмі графічне зображення процесів нагрівання, охолодження та адіабатичного випаровування.

1. Стислі теоретичні відомості

В сучасних сушильних машинах заводів первинної обробки луб’яних волокон (ПОЛВ) як агент сушіння використовується повітря, яке містить перегріту водяну пару. Якщо в повітрі міститься суха насичена водяна пара, воно використовується як агент зволоження.

Основні параметри, що характеризують стан повітря:

- температура: t,^оC;T,K;

- абсолютна вологість повітря: ρ_п, кг/м³;

- вологоємність ρ_нкг/м³;

- відносна вологість: φ, %;

- вологовміст на 1 кг сухого повітря: d, г вол./кг сух.пов.;

- приведений тепловміст на 1 кг сухого повітря: I, кДж/кг сух.пов.;

- приведений об’єм 1 кг сухого повітря: V_{пр ,}м³/кг;

- барометричний тиск: Р_б, мм рт.ст., мм вод.ст., кгс/м², кгс/см², атм., Па (1Па = 1 Н/м²).

Для розрахунку параметрів вологого повітря головним чином використовуються такі вирази:

1. Характеристичне рівняння Менделєєва – Клапейрона для розрахунку парціального тиску, Па:

- водяної пари:

(1.1)

- абсолютно сухого повітря:

(1.2)

де R_паріR_вов – питома газова стала (постійна) відповідно водяної пари і абсолютно сухого повітря, Дж/(кг·^оК);

R_пар = 461,6 Дж/(кг·^оК);

R_пов = 287,0 Дж/(кг·^оК).

2. Психрометрична формула (1.4) для розрахунку відносної вологості,%:

при Т < 373 К

(1.3)

при Т ≥ 373 К

де Р_пар– парціальний тиск пари, Па;

Р_б- барометричний тиск повітря, Па.

(1.4)

де Р′_н – парціальний тиск насиченої пари при температурі мокрого термометраt_м, Па;

t_c, t_м – температура відповідно сухого і мокрого термометра,^оС;

А– коефіцієнт, що залежить від ряду факторів, серед яких швидкість повітря є головним і обчислюється за формулою Рекнагеля:

(1.5)

де v– швидкість повітря, м/с;

3. Вологовміст:

(1.6)

4. Приведена ентальпія:

(1.7)

5. Приведений об’єм знаходять з характеристичного рівняння:

(1.8)

В процесі сушіння і зволоження луб’яної сировини відбувається нагрівання, змішування свіжого повітря з відпрацьованим і охолодження. Зміна стану агента сушіння при різних процесах наочно простежується на I–dдіаграмі. Наприклад, процес нагрівання або охолодження повітря в теплообмінному пристрої здійснюється дотиком повітря з сухою гарячою або охолодженою поверхнею, проходить при постійному вологовмісті і зображується наI-dдіаграмі вертикальним відрізком.

Якщо процес випаровування вологи відбувається за рахунок теплоти навколишнього повітря, він називається адіабатичним. Такий процес йде при постійному тепловмісті, оскільки теплота, яка витрачається на випаровування води, надходить з повітря і повертається назад у вигляді прихованої теплоти водяної пари.

Температура, при якій повітря досягає повного насичення, випаровуючи вологу, називається граничною температурою адіабатичного охолодження повітря, або температурою межі охолодження:

Процес випаровування, який відбувається при постійній температурі рідини, що дорівнює температурі межі охолодження, називається усталеним процесом випаровування.

2. Експериментальна частина

Вживані прилади та матеріали:лабораторна сушильна установка рециркуляційного типу, призначена для сушіння лляної трести при вертикальному і горизонтальному розташуванні стебел; мікроманометр ММ-1 з похилою шкалою; термометри; барометр; психрометр.

Порядок виконання роботи:

1. Визначити параметри зовнішнього повітря Р_б,t₀,t_м,t_свикористовуючи формули (1.3), (1.6), (1.7), розрахуватиφ₀,d₀,I₀. Результати вимірювань занести до таблиці 1.1

2. Увімкнути сушильну установку і просушити мокру лляну тресту в адіабатичному режимі. Визначити t^/₁ ,t^/_м, t^/_с . За допомогою мікроманометра виміряти висоту стовпа рідини в мікроманометріl для розрахунку динамічного тиску:

(1.9)

де ;

α – кут нахилу вимірювальної шкали мікроманометра;

ρ- густина рідини в мікроманометрі,ρ= 0,8095 г/см³ .

3. Виходячи з значення Н_дрозрахувати швидкість руху повітря:

(1.10)

де g– прискорення вільного падіння,g = 9,8 м/с²;

γ - густина повітря, що переміщується, γ= 1,2 кг/м³.

4. Використовуючи формули (1.3), (1.6), (1.7) для адіабатичного процесу сушіння розрахувати φ₁, d₁, I₁.

5. Температуру сушильного агента довести до 50 ^оС. Визначитиt^//₁,t^//_м, t^//_с . Розрахувати швидкість руху повітря, використовуючи формули (1.3), (1.6), (1.7) для теплового процесу сушінняφ^//₁, d^//₁, I^//₁. Результати вимірювань і розрахунків подати в табл. 1.1.

Таблиця 1.1

Основні параметри сушильного агента в різних станах

Типи станів повітря і процесів сушіння	Параметри
	Вимірювальні						Розрахункові
	τ, хв.	Рб, Па	Δt, оC	tм, оC	tc, оC	d, г/кг		φ,%	І,кДж/кг	Vпр, кг/м3
Зовнішнє повітря до сушіння
Адіабатичний
Тепловий

Використовуючи дані табл. 1.1, побудувати процес нагрівання повітря і адіабатичний процес випаровування на I-dдіаграмі.