Таблица 1.1 - Расход воздуха и температура до сушки материала

Таблица 1.2 - Расход воздуха и температура в начале и в конце периода сушки материала

Продолжение таблицы 1.2

Обработка результатов

1 Определим полезную эксергию

           ,                                                                               (1)

где  – энтальпия водяного пара при температуре потока ,

           – энтальпия водяного пара при температуре окружающей среды , ;

           – температура окружающей среды, ;

           – энтропия водяного пара при температуре потока, ;

           – энтропия водяного пара при температуре окружающей среды, .

Подставив значения в формулу (1), получим

Определим полезную эксергию

                                                                                                   (2)

где     – масса влаги, удалённой при сушке за единицу времени, равная

           ,                                                                                                             (3)

           – масса удалённой влаги (без учёта влажности материала), 0,0015 кг;

           – время сушки, 600 с.

После подстановки получаем:

Потери эксергии в окружающую среду за время сушки

                                                                                     (4)

                                                                           (5)

где G_v – объемный расход воздуха, м³/c;

ρ_воз – плотность воздуха, кг/м³;

С_р – теплоемкость воздуха, кДж/(кг∙К);

t_вх, t_вых – температура на входе и выходе газодувки соответственно.

2 Рассчитаем потери эксергии с сушильным агентом и материалом. Энтропию влаги в материале принимаем как энтропию воды при температуре окружающей среды. Относительную влажность воздуха на входе в установку измерили с помощью психрометра.

Содержание влаги на 1 кг сухого воздуха

                                                                                               (6)

где Р₀ - давление воздуха в окружающей среде, 101700 Па;

Р_нп – давление насыщенного водяного пара при температуре окружающей среды, Па;

.

3 Рассчитаем потери эксергии при сушке по формуле Гюи – Стодоллы

,                                                                                                   (7)

где     – суммарное изменение энтропии при сушке с учетом расхода соответствующих веществ, которое определяется по формуле

           ;                                                                                  (8)

где     – изменение энтропии сушильного агента, которое равно

;                                                                    (9)

 – теплоёмкость влажного газа, которая определяется по формуле

;                                                                                           (10)

где  – теплоёмкость водяного пара, ;

Рассчитаем газовую постоянную сушильного агента

R_c.a = R_в + X₁ R_п.                                                                                               (11)

где R_в – газовая постоянная воздуха, кДж/(кмоль∙К);

R_п - газовая постоянная пара, кДж/(кмоль∙К);

Х₁ – содержание влаги на 1 кг сухого воздуха.

Парциальное давление пара

Р_п  = рХ/(0,622 + Х),                                                                                         (12)

Воздуха

р_в = р- 0,622/(0,622 + X).                                                                                  (13)

Тогда

р₁ = р_в1 = р 0,622/(0,622 + Х₁),                                                                                   (14)

р₂ = р_в2 = р 0,622/(0,622 + Х₂),                                                                                   (15)

где р - полное давление в аппарате.

Следовательно, учитывая, что R_в/R_п= 0,622, получим

р₂/р₁ = (0,622 + Х₁)/(0,622 +Х₂) ,                                                                     (16)

где  – влагосодержание на выходе из сушилки,

                                                                                                     (17)

                                                                                        (18)

Тогда

                                                                                                 (19)

где ∆G₂ – содержание влаги на выходе из сушилки, кг/с;

G_с.а. – массовый расход сушильного агента.

Массовый расход сушильного агента определим по формуле

           ,                                                                                                       (20)

где ρ = 1,29 кг/м³ – плотность сушильного агента;

V_с.а. – объемный расход сушильного агента, м³/c.

Содержание влаги на выходе из сушилки

;                                                                                           (21)

Подставив полученные значения в формулу (15), получим

Откуда

Подставив значения в формулу (7), получим

.

Изменение энтропии материала определим по формуле

;                                                                (22)

Определим изменении энтропии влаги, которое равное

                                                                                          (23)

где  – энтропия водяного пара при температуре  и давлении , ;

           – энтропия влаги в материале при температуре , ;

Подставляя полученные значения в формулу (5), получим

4 Находим эксергетический КПД установки

  .                                                                                                      (24)

Подставляем числовые значения

5 Определим затраченную эксергию в газодувке

                                                                                                       (25)

6 Рассчитаем потери эксергии, вызванные перепадом давления (трением) потока воздуха в сушилке без учета паров воды

,                                                                           (26)

Подставляем числовые значения

Вывод: выполнив лабораторную работу, провели эксергетический анализ процесса сушки. В ходе анализа определили полезную эксергию и потери эксергии. На основе этих данных рассчитали эксергетический КПД установки, который оказался равным 0,59.