Normal 0 21 false false false MicrosoftInternetExplorer4 /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {mso-style-name:"Table Normal"; mso-tstyle-rowband-size:0; mso-tstyle-colband-size:0; mso-style-noshow:yes; mso-style-parent:""; mso-padding-alt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; mso-para-margin:0cm; mso-para-margin-bottom:.0001pt; mso-pagination:widow-orphan; font-size:10.0pt; font-family:"Times New Roman"; mso-ansi-language:#0400; mso-fareast-language:#0400; mso-bidi-language:#0400;}

СЪДЪРЖАНИЕ

Увод................................................................... 4

1. Параметри на сушилните процеси.............. 5

2. Ексергиен метод за анализ на процесите... 17

2.1. Ексергия на веществата в затворен обем... 20

2.2. Ексергия на топлинния поток................. 24

2.3. Връзката между ексергията на потока вещества и ексергията на топлинния поток.... 26

2.4. Връзката между е и t_е........................ 27

2.5. Ексергиен баланс............................... 28

2.6. Ексергиен коефициент на полезно действие... 30

2.7. Специфичен ексергиен капацитет.................. 36

3. Цел и задачи на дипломния проект...................... 38

4. Ексергийни процеси в сушилна инсталация.......... 39

4.1. Определяне на ексергийния к.п.д. на сушилна инсталация..... 39

4.2. Разработване на алгоритъм и програма за ексергийния к.п.д... 43

4.3. Изследване на зависимостта на ексергийния к.п.д. от топлинния приход и температурата на околната среда 46

4.4. Алгоритъм и структура на система за управление на сушилна инсталация по ексергийния к.п.д. 48

5. Приложение на ексергийния метод в барабанни конвективни сушилни инсталации с използване на димни газове като сушилен агент 50

6. Литература............ 54

Увод

Топло и масообменните инсталации намират широко приложение в химическата и хранително-вкусовата промишленост, промишлената топлотехника, топлоенергетиката, селското стопанство и други отрасли на народното стопанство. За повишаване на ефективността на тези инсталации и на качеството на продукцията им са необходими знания за начините на изчисление и перспективите за развитие на основните промишлени топло- и масообменни апарати и уредби. Рационалното използване на топлината в различни технологични процеси е една от главните задачи, свързани с възможността за значителни икономии на горива, суровини, енергия и други разходи.

За изследване на качествените показатели и ефективността на процесите в топлотехниката все по-често се използва ексергийният метод на термодинамичния анализ. Макар че ексергийният метод е сравнително нов раздел на термодинамиката, той по безспорен начин е признат за целесъобразен и необходим за оценката на реалните енергийни и други превръщания, които се срещат в топлотехниката. Този метод намира все по-голямо приложение както във високотемпературните, така и в нискотемпературните процеси при анализа на топлинни, хладилни и масообменни уредби в химическите, металургичните, хранително-вкусовите и други производства. Усилено се развива и технико-икономическото приложение на ексергийния метод в най-различни области на промишлеността.

1. Параметри на сушилните процеси

Сушенето е процес на топлинна обработка на материала, при което влагата, намираща се в него, преминава от течно в газообразно състояние и се отстранява в околната среда. Сушене е възможно, ако са налице две условия - първо, за протичане на процеса е необходимо да се изразходва енергия, която да се предаде на материала във вид на топлина, и второ -парциалното налягане на водните пари на повърхността на изсушавания материал трябва да бъде по-голямо от парциалното налягане на водните пари в околната среда. Първото условие е подчинено на второто, тъй като, ако не съществува разлика в парциалните налягания, колкото и топлина да се предава на материала, той няма да се суши, а само ще се нагрява.

Избирането на най-рационален режим на сушене на всеки материал и изделие е комплексен въпрос, при който се разглеждат взаимно свързани величини: допустимата скорост на сушене, допустимата температура на материала и топлоносителя (сушилния агент), начина на сушене и типа на сушилнята. В зависимост от поведението на материала при сушенето и производителността, която се изисква, сушенето трябва да се извърши при най-малък разход на топлина и енергия, при най-добро качество на изсушавания материал и при най-голяма специфична производителност. Според начина на предаване на топлина на изсушавания материал сушенето бива:

Ø конвективно - чрез умиване на материала от сушилния агент, който се явява и топлоносител, и бива с горещ въздух или димни газове;

Ø контактно - чрез съприкосновение на материала и нагретите стени на сушилнята и предаване на топлина на вътрешните слоеве чрез топлопроводност;

Ø радиационно - чрез облъчване на материала от някакъв източник на топлинни лъчи.

При сушенето обикновено съществуват в по-голяма или по-малка степен всички видове топлопредаване, но сушилните получават името си по преобладаващия вид на топлоотдаване. Така например в сушилните използващи като сушилен агент въздуха и димните газове преобладава конвективния топлообмен и те се наричат конвективни сушилни.

Начините на сушене според начина на топлообмен, движението на материала и на сушилния агент и източника на топлина са дадени в Таблица 1.

-----------------------------------------------------------------------

v:* {behavior:url(#default#VML);} o:* {behavior:url(#default#VML);} w:* {behavior:url(#default#VML);} .shape {behavior:url(#default#VML);} Normal 0 21 false false false MicrosoftInternetExplorer4 /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {mso-style-name:"Table Normal"; mso-tstyle-rowband-size:0; mso-tstyle-colband-size:0; mso-style-noshow:yes; mso-style-parent:""; mso-padding-alt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; mso-para-margin:0cm; mso-para-margin-bottom:.0001pt; mso-pagination:widow-orphan; font-size:10.0pt; font-family:"Times New Roman"; mso-ansi-language:#0400; mso-fareast-language:#0400; mso-bidi-language:#0400;}

1. Приложение на ексергийния метод в барабанни конвективни сушилни инсталации с използване на димни газове като сушилен агент

Разглежда се сушенето на леярски бентонит и белилна пръст. Леярският бентонит се употребява като свързващ елемент във формовъчните смеси в металолеенето. Съществуват и други видове бентонит - сондажен, за промиване на разтвори, за пълнители на препарати в селското стопанство и др. Белилната пръст е продукт на химичната активация на бентонитовата глина със сярна киселина. Намира широко приложение в различни каталитични процеси - очистване на сурово масло в нефтопреработването, както и адсорбционно очистване на регенерирани минерални масла.

Изчисленията на процесите на сушене на горепосочените материали се извършва: при начална влага на материала 35%; начална температура на димните газове 800° С; производителност на сушилнята по сух материал с влага 8% - G₂=5000 kg/h [3]. С намаляване на съдържанието на влага от 15 до 8-9% в бентонита, нейната производителност се увеличава от 30-80%. Това налага сушенето да става до минимална влага 8%, при която процесът сушене не влияе на качеството на бентонита. Анализът показва, че най-голяма е загубата на ексергия в процеса на подготовка на сушилния агент: 19,9% от работоспособността на енергията се губи при горене и 24,7% при смесване на димните газове с въздуха от околната среда, чиято ексергия е нула. Непосредствено в процеса на сушене от топлинния баланс не се използва 9% енергия, а ексергийната загуба е 38,7%, което определя режима на сушене. Загубата на ексергия с изходящите газове е 9,3% срещу 10,8% от топлинния баланс, което се определя от ниския топлинен потенциал на изходящите газове.

Термичният к.п.д. η_t, определен на основата на топлинния баланс, е 82%, а реалният коефициент на термодинамичното съвършенство η_е, определен по ексергийния баланс, е само 6,4%. Очевидно е, че η_t не отчита загубите от необратимост на топло и масообменните процеси, а за намаляване на ексергийните загуби трябва да се реализира процес на горене с подгряване на въздуха и по възможност да се повишава температурата на сушилния агент.

При сушенето с димни газове коефициентът на излишъка на въздуха обикновено има значителна стойност и това е причина да се използва h, x - диаграмата с нанесени изоексергийни линии.

На фигура 5.1 са показани h, x диаграма на сушене на посочените материали с димни газове.

Фиг. 5.1. h, x диаграма

Линията e=const в h, x - диаграмата позволява бързо и достатъчно точно да се определят стойностите на ексергията при изменение на състоянието на сушилния агент при налягане, охлаждане, смесване, овлажняване и т.н. Използването на изоексергийните линии позволява да се състави ексергиен баланс на даден сушилен процес без изчисления, с непосредствено отчитане на ексергиите на продуктите на горене, на сушилния агент, на изходящите газове, както и на ексергийните загуби D_r и D_см. От диаграмата се отчита полезният разход на ексергия или разликите на ексергиите на сушилния агент на входа и на изхода от сушилната камера, ΔΕ=Ε1-Ε2. Тогава абсолютният ексергиен к.п.д. се определя във вида

, (5.1)

а относителният к.п.д. за 1 kg излъхана влага е

(5.2)

Въз основа на тези формули са определени ексергийния к.п.д. на сушилния процес. На фиг. 5.2. и фиг. 5.3. графично е показано изменението на ексергийните к.п.д. и като функция на производителността по готов изсушен продукт G₂ за различна начална влага W₁ и начална температура на сушилния агент 800°С.

Фиг. 5.2. Изменение на абсолютния ексергиен к.п.д.
в зависимост от производителността

Фиг. 5.3. Изменение на относителния ексергиен к.п.д. в зависимост от производителността

Вижда се, че η_е нараства при увеличаване на входната температура на сушилния агент, както и при намаляване на началната влага W₁.

Целта на анализа на барабанната конвективна сушилня с конкретен влажен материал е да покаже приложението на ексергийния метод и на h, x диаграмите с нанесени изоексергийни линии за изследване на сушенето.

2. Литература

1. Гохштейн Д. Современны методы термодинамического анализа энергетических установок, Москва, Энергия, 1982 г

2. Кръстев Ж. Техническа термодинамика, София, Техника, 1978 г.

3. Милчев В. Приложение на ексергийния метод в промишлени топлинни инсталации, София, Техника, 1978 г.

4. Милчев В. Техническа термодинамика, 1995г., Изд. ТУ – София.

5. Муратов В. Эксергетичесгкий метод анализа эффективности систем кондиционирования воздуха, Холодильная техника, 1980, №1

6. Стоянова С. Автоматизация на технологични процеси,
ВТУ "А. Кънчев" - Русе

Коментари на клиенти: