Роговой М.И., Кондакова М.Н., Сагановский М.Н. Расчеты и задачи по теплотехническому оборудованию предприятий промышленности строительных материалов
Подождите немного. Документ загружается.
Расход
влажного
отработанного
теплоносителя
с
параметрами
точки
С:
где
d
2
-
влагосодержание
отработанного
теплоносителя.
Соглас
но
построению
на
I-d-диаграмме
d
2
=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
t
1
=800
отмечаем
точкой
В'.
Так
как
при
смешивании
топочных
газов
с
атмосферным
возду
хом
тепло
расходуется только
на подогрев
воздуха
с
влагосодержа
нием
d
o
,
то
расход
теплоты
при
сушке
газовоздушной
смесью
под
считывают
по
формуле
АВ'
q=
CD
m-4,19t
м
•
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-f
o
=20%;
<ро=
=50%;
C-f
2
=35°
С;
<Р2=80
0
ro;
содержание
рецирку
лята
в
смеси
О
р
=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
d
M
•
1
Из
соотношения
О
р
=
получаем:
100%
100-
О
р
n=
t
О
р
~Mf
~f------I/
...............
/
Конаенсаm
Пар
(У.7)
Рис.
У.5.
Схема
сушильного
процесса
С
рециркуляцией
отработан
ного
воздуха
Подставляя
в
формулу
(У.7)
О
р
=25%.
имеем:
100
-
25
n=
=3
25
-
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
n=
АМ'
Решая
совместно
(У.В)
и
(У.9),
получаем:
AМ=~.
n+l
(У.9)
(v
.10)
71
,
;.;
~
'*
~
~~
..
~~
c:s
~
"'"
~
"<:>
~
~
а-
~
......
~
~
"'-
...
~
~
~
..
о:
::s
~
:§
~
'1'i
9-
20
О
О
А
d
M
d
c
/JJ1f1211СО!JеРЖ!JНlIе
dz
Ь
I
нн
но
!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
АМ
=
--
= 20 5
мм
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
СЕ=-
т
(v
.11)
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
СЕ=
--=18
мм
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
_ 2 .
- CDMd - 53.0,305 -
б кг
па
1
ю
Влаги
Определяем
расход
смеси
с
влагосодержанием
d
M
•
Согласно
по
строению
на
l-d-диаграмме
d
M
=
13
г
на
1
кг
сухого
воздуха:
1 =
l'
(1
+ 0,001 d
M
)
=
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
d
c
=31
г
на
1
кг
сухого
воз
духа
lp
=
l~
(1
+
O,OOld
c
)
= 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
d
A
)
= 45,15
(1+0,001·7)
=
= 45,47
кг
на
1
кг
влаги
МВ
Расход
теплоты
q=
CD
m.
Согласно
построению
МВ=
102
мм.
Тогда
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
- t
o
=20°
С
и
<ро=
=50%;
С-<Р2=80%;
температура
смеси,
поступающей
в
рабочую
камеру
сушилки
(точка
М),
t
1
=
110°
С;
ее
влагосодержание
d
M
=80
г
на
1
кг
сухого
воздуха;
темпе
ратура
материала,
поступающего
в
сушилку,
t
M
=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
t
д
=
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
d
r
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,
d
r
=
101
г
газов
и
их
энтальпия
i
r
=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-t
о
=20°С;
<Ро=60%;
Г-d
о
=.1.QO
г/кг
и
1.=2080
кДж/кг
(размерности
d
o
и
1.
отнесены
на
1
кг
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;
М
d
=З05
г.
Тогда
Вычисляем
отрезок
еЕ:
0,64
т
=
--
1000
=
2100
0,305 •
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
t
B
=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
1 1
ар
= -
100;
ар
=
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
l'
=
---
= =
56,5
кг
на
1
кг влаги.
CDMd
58·0,305
Расход
рабочей
смеси
с
влагосодержанием
d
M
=80
г
на
1
кг
сухих
газов
1 =
l'
(1+0,OOld
M
) =
56,5
(1+0,001.80)
=
61
кг
на
1
кг влаги.
Расход
газовоздушной
смеси
(по
сухим
газам)
будет
составлять
•
l'
56,5
1 =
---
= =
43
кг
на
1
кг влаги.
о
1+n
1+0,317
Рассчитываем
расход
газовоздушной
смеси
с
влагосодержанием
d
B
=
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
d
2
=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
d
r
=
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
d
o
=9
г
на
1
кг
су
хих
газов
78
10
= 35,94
(1
+ 0,001.9) =
36,2
кг.
\
Теплота,
согласно
схеме,
расходуется
лишь
на
подогрев
атмос
ферного
воздуха
с
влагосодержанием
d
o
до
температуры
газовоз
душной
смеси
t
B
•
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
t
M
=30°C.
После
подстановки
144
q =
27
1000
-
4,19·30
= 5330 -
126
= 5204
кДж
на
1
кг
влаги.