Указанный вид сушки с использованием части отработанного сушильного агента называют сушкой с рециркуляцией сушильного агента. Процесс сушки с рециркуляцией в настоящее время приобрел особое значение в связи с внедрением автоматизации технологических процессов, так как наиболее просто позволяет достигать постоянства влажных режимов. Кроме того, рециркуляция позволяет получить мягкие условия при сушке наиболее чувствительных к ней изделий. Технологическая схема сушки с рециркуляцией приведена на Рис. 6.2.
Рис. 6.2 Технологическая схема сушки
Вентилятор 1 засасывает наружный воздух с параметрами точки A и рециркулят с параметрами точки C, который подается рециркуляционным вентилятором 2. Эта смесь, имеющая параметры точки M, подогревается в калорифере 3, приобретая при этом параметры точки B, и с этими параметрами поступает в рабочую камеру сушилки 4. Отработанный воздух с параметрами точки C отсасывается из рабочей камеры сушилки вентилятором 5 и частично выбрасывается в атмосферу, а частично забирается вентилятором 2 и поступает на рециркуляцию.
Для показанной схемы сушильной установки выполним графоаналогический расчет на J-d диаграмме Рис. 6.3.
Задано: параметры точек: A- t0 =20°С, φ0 = 50%, C – t2 =30°С, φ0 = 80%; содержание рециркулята в смеси Gp =25.
Решение: Построение процесса на I-d диаграмме начинают с нанесения точек A и C, для которых известно по два параметра. Затем строят линию АС- смешивания рециркулята с атмосферным воздухом. Очевидно, что на этой линии будет расположена точка M, поскольку она характеризует параметры смеси. Поэтому ищут положение точки М на линии AC, для чего предварительно определяют степень рециркуляции n –количество воздуха, которое нужно добавить к 1 кг рециркулята, чтобы понизить его влагосодержание от dc до влагосодержания смеси dм.
Из соотношения Gp= (1/n+1)·100% получаем:
n= (100-Gp) / Gp. (6.6)
Подставляя в формулу Gp =25%, имеем:
n= (100-25) / 25= 3.
Так как точка М делит линию AC на два отрезка AM и CM, то
AC=AM+CM (6.7)
Из баланса влагосодержания смеси выводится известное соотношение
n= CM/AM. (6.8)
Решая совместно (6.7) и (6.8) получаем:
AM=AC/(n+1). (6.9)
Измеряем на I-d-диаграмме отрезки CM и AM: CM=35 мм и AM=11мм. После подстановки в формулу (6.8) имеем:
n= CM/AM=35/11=3.
Смесь с параметрами точки М подогревается в калорифере, и процесс такого подогрева изобразится линией dм=const. Проводим эту линию, восстанавливая вертикальный луч из точки М, и на него опускаем перпендикуляр из точки С. Точку их пересечения обозначаем буквой D.
Далее ищут положение адиабаты теоретического процесса сушки, которая будет проходить выше точки С, характеризующей действительный
(а не теоретический) процесс сушки и, следовательно, расположенной на политропе, а не на адиабате. Для этого восстанавливаем из точки С вертикальный луч и ищем на нем положение точки Е, через которую проходит адиабата. Искомое положение точки Е определит отрезок СЕ:
СЕ=СD·Δ/m, (6.10)
где
Δ=qдоб-qпот. (6.11)
В нашем случае qдоб >qпот (qдоб - добавочная теплота, подводимая непосредственно в рабочую камеру, qпот- потери теплоты действительного процесса),следовательно Δ>0 и Δ = 743 кДж (Δ-величина удельных потерь); m-приведенный масштаб I-d-диаграммы, на которой выполнено построение
m=1000·Mi /Md, (6.12)
где Mi и Md –масштаб соответственно энтальпии и влагосодержаний.
Для данного построения масштабы, отнесенные к 1 кг влаги, составляют:
Mi= 20/26=0,77 кДж/мм; Md= 10/26=0,38 г/мм;
m = 1000·0,77/0,38=2026.
Измеряем на I-d- диаграмме отрезок CD; он равен 30 мм;
CE= 30·743/2026=11 мм.
На I-d-диаграмме откладываем отрезок СЕ=11 мм.
Через точку Е проводим адиабату до пересечения с продолжением линии MD. Точка их пресечения В и определит параметры подогретой смеси, поступающей в рабочую камеру сушилки.
Вычисляем расход смеси по сухому воздуху:
l’=1000/(CD·Md) (6.13)
l’=1000/(30·0,38)=88 кг на 1 кг влаги.
Определяем расход смеси с влагосодержание dм. Согласно построению на I-d- диаграмме dм=10,57 г на 1 кг сухого воздуха:
l= l’ (1+0,001·dм) (6.14)
l = 88·(1+0,001·10,57)= 88,9 кг на 1 кг влаги.
Расход рециркулята по сухому воздуху
l’р= l’/1+n= l’/4 (6.15)
l’р =88/4=22 кг на 1 кг влаги.
Определяем расход рециркулята с влагосодержанием dc. Согласно построению на I-d-диаграмме dc=21,9 г на 1 кг сухого воздуха:
lp= l’р · (1+ 0,001· dc) (6.16)
lp = 22· (1+0,001· 21,9) = 22,5 кг на 1 кг влаги.
Расход наружного сухого воздуха:
l’в = n· l’р (6.17)
l’в =3·22=66 кг на 1 кг влаги.
Расход наружного воздуха с влагосодержанием d0=dА=7,22 г на 1 кг сухого воздуха:
lв= l’в·(1+0,001· dА) (6.18)
lв = 66·(1+0,001·7,22)= 66,5 кг на 1 кг влаги.
Расход теплоты:
q=MB·m/CD (6.19)
Согласно построению МВ=37,1 мм. Тогда
q = 2026·37,1/30=2505,5 кДж = 2505,5/4,2=596,5ккал на 1 кг влаги.
Рис. 6.3. I-d диаграмма