ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 14.12.2021
Просмотров: 1640
Скачиваний: 6
З останнього рівняння визначаємо вологовміст в першій точці, кг/кг
d
1
= 0,02 кг/кг = 20 г/кг.
Отже, точку 1 на h-d діаграмі визначаємо на перетині ізотерми t
1
і лі-
нії d
1
=const (рис.4.2). Інші параметри вологого повітря в точці 1:
h
1
=108кДж/кг;
j
1
= 20%.
Масова витрата першого потоку повітря, кг/с
G
1
= V
1
×r
1
/3600 = 3429,877
×
1,0496/3600 = 1.
Масова витрата другого потоку повітря, кг/с
G
2
= G
1
/2 = 1/2 = 0,5.
Процес охолодження повітря здійснюється за умови d=const до кри-
вої насиченого повітря (
j
= 100%), тобто до точки R (точка роси). Після
цього охолодження здійснюється по лінії
j
= 100% до перетину її з ізотер-
мою t
2
. визначаємо параметри повітря в точці 2: d
2
= 10 г/кг = 0,01 кг/кг;
h
2
=46 кДж/кг.
Теплота, яка віддана повітрям в охолодній камері, кВт
Q
1-2
= G
1
×
(h
2
– h
1
) = 1
×
(46 – 108) = - 62.
Кількість вологи, що звільнена в охолодній камері, кг/с
W = G
1
×
(d
2
– d
1
) = 1
×
(0,01 – 0,02) = -0,01.
Тепловологісне відношення в процесі охолодження повітря, кДж/кг
e
1-2
= Q
1-2
/W = -62/(-0,01) = 6200.
Процес нагрівання повітря 2-3 здійснюється за умови d
2
=const. Оскі-
льки теплота, яка затрачена на підігрівання повітря, дорівнює, кДж/с
Q
2-3
= G
1
×
(h
3
– h
2
) = 1
×
(h
3
– 46) = 0,015
×
3600 = 54, то ентальпія в точці
3 складає, кДж/кг
h
3
= h
2
+ Q
2-3
/G
1
= 46 + 54/1 = 100.
Точку 3 визначаємо на перетині лінії d
2
=d
3
=const з ізоентальпою
h
3
=100 кДж/кг. Інші параметри в точці 3:
j
3
= 7%; t
3
= 68
°
C.
Тепловологісне відношення в процесі
e
=
D
h/
D
d = (100-46)/0 =
¥
.
Точку 4, яка характеризує стан другого потоку повітря визначаємо на
перетині лінії
j
3
= 10% з ізотермою t
4
= 80
°
C. Інші параметри в точці 4:
d
4
=32г/кг=0,032кг/кг; h
4
=166 кДж/кг. Точка С, яка характеризує стан сумі-
ші, знаходиться на лінії 3-4. Із рівнянь матеріального і вологісного балан-
сів G
c
= G
1
+G
2
= 1+0,5 = 1,5; G
c
d
c
= G
1
d
3
+ G
2
d
4
= 1
×
0,01 + 0,5
×
0,032 = 0,026,
визначаємо волговміст суміші, кг/кг, D
c
= 0,026/1,5 = 0,01733.
Точку С визначаємо на перетині лінії 3-4 з лінією d
c
=const. Інші па-
раметри в точці С:
j
с
= 8%; h
с
=119 кДж/кг; t
с
= 72
°
C.
Зміна ентальпії потоків повітря в процесі змішування, кДж/кг:
D
h
3-c
= h
c
– h
3
= 119 – 100 = 19
D
h
4-c
= h
c
– h
4
= 119 – 166 = -47.
Зміна вологовмісту потоків повітря в процесі змішування, кг/кг
D
d
3-c
= d
c
– d
3
= 0,01733 – 0,01 = 0,0733
D
d
4-c
= d
c
– d
4
= 0,01733 – 0,032 = -0,01467.
Тепловологісні відношення в процесах змішування потоків повітря, кДж/кг
e
3-с
=
D
h
3-c
/
D
d
3-c
= 19/0,00733 = 2592,08
e
4-с
=
D
h
4-c
/
D
d
4-c
= -47/(-0,01467) = 3203,8.
Задача 4.1.3.
Вологе повітря з початковими параметрами t
0
=15
°
С,
j
0
=70% і витратою 45000 м
3
/год прокачується вентилятором через повіт-
ропідігрівник, де його температура підвищується до значення t
1
. Підігріте
повітря надходить в сушильну камеру теоретичної сушарки, де випаровує
вологу з висушуваного матеріалу з витратою G
вм
=3600 кг/год. Визначити
до якої температури необхідно нагрівати повітря в повітропідігрівнику за
умови, що температури за показаннями психрометра на виході з сушильної
камери мають дорівнювати t
с
=45
°
С t
м
=35
°
С. визначити також теплоту, що
витрачена на підігрів повітря, кількість випареної вологи, витрату висуше-
ного матеріалу, тепловологісне відношення в процесі сушки.
Розв'язування
Задачу розв'язуємо за допомогою h-d діаграми. Схема теоретичної
сушарки та зображення процесів на h-d діаграмі показані на рис. 4.3.
Початкову точку О на h-d діаграмі визначаємо на перетині ліній t
0
і
j
0
. Інші параметри в цій точці: d
0
=8 г/кг=0,008 кг/кг; h
0
=34 кДж/кг.
Густина сухого повітря в точці 0, кг/м
3
r
сп
= Р/(R
×
Т
0
) =100/(0,287
×
288) = 1,21.
Густина вологого повітря на вході в повітропідігрівник, кг/м
3
r
0
=
r
сп
×
(1+ d
0
)/(1+1,61
×
d
0
) = 1,21(1+0,008)/(1+1,61
×
0,008) = 1,2.
Масова витрата повітря, кг/с
h
t
с
t
0
t
1
2
0
h
1
=h
2
h
0
1
j
2
j
=100%
j
0
d
d
2
d
0
=d
1
Рисунок 4.3 - Схема сушарки і зображення процесів на h-d -дідіаграмі
t
1
h
1
t
0
j
0
G
M
G
C
t
M
t
C
t
M
h
1
=h
2
G = V
×r
0
/3600 = 45000
×
1,2/3600 = 15.
Точку 2, яка характеризує стан вологого повітря на виході з сушиль-
ної камери, визначаємо на перетині ізотерми t
м
і t
с
.
Інші параметри в точці 2: d
2
=0,03 кг/кг; h
2
=123 кДж/кг;
j
2
=50%.
Оскільки процес підігрівання повітря здійснюється за умови
d
0
=const, а процес сушіння – за умови h
2
=const, то точку 1 визначаємо на
перетині лінії d
0
=const з ізоентальпою h
2
=const. Температури в точці 1
t
1
=101
°
С.
Теплова потужність повітропідігрівника, кВт
Q=G
×
(h
1
– h
0
) = G
×
(h
2
– h
0
) = 15
×
(123 - 34) = 1335.
Кількість вологи, що випарена із висушуваного матеріалу в сушиль-
ній камері, кг/с
W = G
×
(d
2
– d
1
) = G
×
(d
2
– d
0
) = 15
×
(0,03 – 0,008) = 0,33.
Питома теплота, яка необхідна для випаровування 1 кг вологи з ма-
теріалу (тепловологісне відношення), кДж/кг
e
= Q/W = 1335/0,33 = 4045,45.
Витрата сухого матеріалу, кг/год
G
c
= G
м
- W
×
3600 = 3600 – 0,33
×
3600 = 2412.
Задача 4.1.4.
Для вентиляції приміщень запропоновано використо-
вувати повітря з параметрами: t
0
=0
°
С,
j
0
=80%. Передбачається спочатку
підігрівати повітря до певної температури t
1
, а потім зволожувати його су-
хою насиченою парою з тиском 0,1 МПа з тим, щоб параметри повітря
складали: t
2
=30
°
С,
j
2
=60%. Визначити до якої температури треба підігріва-
ти повітря перед зволоженням і теплоту, необхідну для підігрівання, необ-
хідну витрату пари на зволоження 1кг повітря, тепловологісне відношення
в процесі зволоження повітря.
Розв'язування
Із додатка Д визначаємо тиск насичення для t
0
=0
°
С і t
2
=30
°
С:
Р
н0
=0,6108 кПа; Р
н2
= 4,241 кПа.
Вологовміст повітря в точках 0 і 2, кг/кг
003
0
6108
0
8
0
100
6108
0
8
0
622
0
100
622
0
0
0
0
0
0
,
,
,
,
,
,
Р
P
,
d
н
н
=
×
-
×
×
=
×
j
-
×
j
×
=
.
,
,
,
,
,
,
Р
P
,
d
н
н
0162
0
241
4
6
0
100
241
4
6
0
622
0
100
622
0
2
2
2
2
2
=
×
-
×
×
=
×
j
-
×
j
×
=
Ентальпія повітря в початковій та кінцевій точках, кДж/кг
h
0
= 1
×
t
0
+(2500 + 1,96
×
t
0
)
×
d
0
= 1
×
0+(2500+1,96
×
0)
×
0,003 = 7,5
h
2
= 1
×
t
2
+(2500 + 1,96
×
t
2
)
×
d
2
= 1
×
30+(2500+1,96
×
30)
×
0,0162 = 71,5.
Оскільки процес нагрівання повітря здійснюється за умови d=const,
то d
1
= d
0
= 0,003 кг/кг. Позначимо витрату пари через D. Тоді з рівняння
матеріального балансу процесу зволоження d
2
=d
1
+D=d
0
+D визначаємо пи-
тому витрату пари на зволоження 1 кг повітря, кг/кг
D = d
2
- d
0
= 0,0162 – 0,003 = 0,0132.
Із додатка Д визначаємо ентальпію сухої насиченої пари для
Р=0,1 МПа, яка йде на зволоження повітря: h
²
=2675 кДж/кг.
Запишемо рівняння теплового балансу процесу зволоження, кДж/кг
h
2
= h
1
+D
×
h
²
,
або 71,5 = h
1
+ 0,0132
×
2675. Звідки h
1
= 36,2 кДж/кг.
Тепловологісне відношення в процесі зволоження повітря, кДж/кг
e
= (h
2
– h
1
)/(d
2
– d
1
) = (71,5 – 36,2)/0,0132 = 2674,2.
Питома теплота, яка витрачається на підігрівання повітря,кДж/кг
q
0-1
= h
1
– h
0
= 36,2 – 7,5 = 28,7.
Запишемо рівняння для визначення ентальпії повітря в точці 1
h
1
= 36,2 = 1
×
t
1
+ (2500 + 1,96
×
t
1
)
×
d
1
.
З урахуванням значення d
1
= 0,003 кг/кг визначаємо температуру по-
вітря після його підігрівання: t
1
= 28,5
°
С.
Задача 4.1.5.
В камері змішування потік повітря з витратою
V
1
=3600 м
3
/год і параметрами: t
1
=20
°
С,
j
1
=40% змішується з потоком по-
вітря, витрата якого V
2
=5400 м
3
/год, а параметри складають t
2
=60
°
С,
j
2
=20%. Суміш зволожується водою з температурою 45
°
С і надходить в
склад готової продукції підприємства, в якому відносна вологість має бути
70%. Визначити необхідну витрату води для зволоження повітря, його па-
раметри після зволоження, тепловологісне відношення.
Розв'язування
Задачу розв'язуємо за допомогою h-d діаграми, на якій спочатку ви-
значаємо точки 1 і 2, що характеризують стан потоків повітря до змішу-
h
d
d
С
Рисунок 4.5
d
А
d
3
А
t
2
2
С
3
D
t
1
B
h
C
h
2
h
1
h
B
j
3
j
2
d
2
d
1
вання (рис.4.5). Точку 1 визначаємо на перетині ізотерми t
1
з лінією
j
1
. Па-
раметри в точці 1: d
1
= 6 г/кг = 0,006 кг/кг; h
1
= 34 кДж/кг.
Точку 2 визначаємо на перетині ізотерми t
2
з лінією
j
2
. Параметри в
точці 2 : d
2
= 26 г/кг = 0,026 кг/кг; h
2
= 130 кДж/кг.
Точки 1 і 2 на діаграмі з'єднуємо прямою лінією 1-2.
Визначаємо густину повітря в точках 1 і 2, кг/м
3
185
1
006
0
61
1
1
006
0
1
293
287
0
100
61
1
1
1
1
1
1
1
,
,
,
,
,
d
,
d
T
R
Р
»
÷
ø
ö
ç
è
æ
×
+
+
×
×
=
÷÷
ø
ö
çç
è
æ
×
+
+
×
×
=
r
03
1
026
0
61
1
1
026
0
1
333
287
0
100
61
1
1
1
2
2
2
2
,
,
,
,
,
d
,
d
T
R
Р
»
÷
ø
ö
ç
è
æ
×
+
+
×
×
=
÷÷
ø
ö
çç
è
æ
×
+
+
×
×
=
r
.
Масові витрати потоків повітря, кг/с
G
1
= V
1
×r
1
/3600=3600
×
1,185/3600 = 1,185
G
2
=V
2
×r
2
/3600 = 5400
×
1,03/3600 = 1,545.
Масова витрата суміші, кг/с
G
c
= G
1
+ G
2
= 1,185 + 1,545 = 2,73.
Масові частки потоків в суміші
g
1
= G
1
/G
с
= 1,185/2,73 = 0,434; g
2
= 1 – g
1
= 1 – 0,434 = 0,566.
Вологовміст суміші, кг/кг
d
c
= g
1
×
d
1
+ g
2
×
d
2
= 0,434
×
0,006 + 0,566
×
0,026 = 0,0173.
Ентальпія суміші кДж/кг
h
c
=g
1
×
h
1
+g
2
×
h
2
=0,434
×
34+0,566
×
130= 88,3.
На перетині ліній h
c
=const i d
c
=const визначаємо на діаграмі точку С, яка
повинна лежати на прямій 1-2. В процесі зволоження повітря водою остан-
ня охолоджується за рахунок витрати теплоти на випаровування води.
Ентальпія води, яка застосовується для зволоження повітря, кДж/кг
h
в
= C
с
×
t
в
= 4,19
×
45 = 188,55
(4.1)
В процесі зволоження тепловологісне відношення дорівнює
e
=
D
h/
D
d = h
в
(4.2)
Приймаємо
D
h = 3,3 кДж/кг і відкладаємо його униз від точки С.
Через точку В проводимо ізоентальпу h
в
= h
с
-
D
h = 88,3 – 3,3 = 85 кДж/кг.
Враховуючи (4.1) із (4.2) визначаємо значення
D
d, кг/кг
D
d =
D
h/h
в
= 3,3/188,55 = 0,0175.
Вологовміст в точці А дорівнюватиме, кг/кг
d
А
= d
c
+
D
d = 0,0173 + 0,0175 = 0,0348
»
35 г/кг.
На перетині ліній h
в
= const i d
А
= const визначаємо на діаграмі точку
D, яку з'єднуємо з точкою С. Лінія С- D відповідає тепловологісному від-
ношенню і являє собою кутовий коефіцієнт процесу зволоження
e
. Шукана
точка повітря після зволоження (точка 3) визначається на перетині ліній
СD з лінією
j
=70%. Параметри повітря в точці 3: d
3
= 22г/кг = 0,022 кг/кг;
h
3
= 87,5 кДж/кг; t
3
= 32
°
С.
Витрата води для зволоження повітря, кг/с