Стадия сушки

Принято: температура всей системы (кроме теплоизоляции) после сушки снижается до 60 0С; температура теплоизоляции снижается до 50 0С; 4% тепла, отдаваемого системой, теряется в окружающую среду; сушку производят воздухом, нагретым в калорифере до 120 0С (t1 = 120 0C); относительная влажность воздуха, выходящего из адсорбера в первый момент сушки, достигает 90% (φ2 = 90%).

На диаграмме I-x находят точку А (t0 = 17,5 0С, φ0 = 0,69) и точку В (t1 = 120 0С). Из точки В проводят адиабату (рисунок 3).

Величина ∆. Эта величина равна приходу тепла минус расход тепла. Приход тепла

t*с+qа+qс,

где t – температура угля и влаги в нем после десорбции;

qа – удельное количество тепла, отдаваемое системой, ккал/кг удаляемой влаги;

qс – удельная теплота смачивания, ккал/кг удаляемой влаги.

qс = 7863/18 = 436,8 кДж/кг (104,2 ккал/кг) удаляемой влаги,

где 7863 кДж – теплота смачивания угля водой, отнесенная к 1 кмоль воды (см. ″стадия десорбции″).

Расход тепла равен qп, где qп – удельные потери тепла аппаратом в окружающую среду, ккал/кг удаляемой влаги.

Определение qа.

Количество тепла, отдаваемое адсорбером:

Q1 = Gа*с1*(t1-н-t1-к);

Q1 = 7348*0,482*(100-60) = 141669 кДж = 33811 ккал.

Количество тепла, отдаваемое асбестовой изоляцией:

Q2 = G2*с2*(t2-н-t2-к);

Q2 = 1000*0,817*(70-50) = 16340 кДж = 3900 ккал.

Количество тепла, отдаваемое углем:

Q3 = Gу*с3*(t3-н-t3-к);

Q3 = 14661*0,838*(100-60) = 491437 кДж = 117288 ккал.

Количество тепла, отдаваемое влагой, оставшейся в угле. Общее количество влаги в угле после десорбции 1923 кг, из них при сушке удаляется 1190 кг, а 733 кг остаются в угле (см. баланс стадии адсорбции) и отдают часть своего тепла при охлаждении.

Q4 = Gв.у*с4*(t4-н-t4-к);

Q4 = 733*4,19*(100-60) = 122851 кДж = 29320 ккал.

Суммарное количество тепла, отдаваемое системой, без учета тепловых потерь в окружающую среду:

Q = Q1+Q2+Q3+Q4 =141669+16340+491437+122851=772297 кДж=184319 ккал.

Суммарное количество тепла, отдаваемое системой, с учетом тепловых потерь в окружающую среду:

Q′ = Q*0,96 = 772297*0,96 = 741405 кДж = 176946 ккал.

Удельное количество тепла, отдаваемое системой (с учетом тепловых потерь в окружающую среду):

qа = Q′/Gк;

qа = 741405/1190 = 623 кДж/кг (148,7 ккал/кг) удаляемой влаги;

∆ = t*с+qа+qс-qп = t*с+(Q1+Q2+Q3+Q4)*0,96/W+qс;

∆ = 100*4,19+623+436,8 = 1478,8 кДж/кг (352,9 ккал/кг) удаляемой влаги.

Отрезок ЕК на диаграмме I-x (см. рис. 2)

ЕК = ЕF*∆*Mx/MI,

где Mx и MI – принятые для данной диаграммы масштабы по осям влагосодержаний и энтальпий.

Отрезок ЕF равен 39 мм; ∆ = 1478,8 кДж/кг удаляемой влаги;

Mx = 0,1/120 = 0,0008 кг/кг; MI = 200/115 = 1,74 ккал/кг.

ЕК = 39*1478,8*0,0008/1,74 ≈ 27 мм.

Удельный расход воздуха на сушку.

Отрезок ЕК откладывают от точки Е вверх. Точку В соединяют с точкой К, и прямую ВК продолжают до пересечения с кривой относительной влажности воздуха, выходящего из адсорбера в первый момент сушки.

По условию φ2 =90%. Точка С соответствует состоянию влажного воздуха, выходящего из адсорбера в первый момент сушки.

По диаграмме найдено, что влагосодержание воздуха, поступающего в адсорбер, х0= х1 = 0,0085 кг/кг и влагосодержание воздуха, выходящего из адсорбера, х2 = 0,0680 кг/кг.

хср = (х0+х2)/2;

хср = (0,0085+0,0680)/2 = 0,0382 кг/кг;

l = 1/(хср-х0),

где l – удельный расход воздуха на испарение 1 кг влаги.

l = 1/(0,0382-0,0085) = 33,6 кг сухого воздуха на 1 кг удаленной влаги.

Общий расход воздуха на сушку

L = l*W′,

гдеW′ - количество влаги, удаляемой из влажного материала при сушке, кг.

L = 33,6*1190 = 39984 кг сухого воздуха;

L*х0 = 39984*0,0085 = 340 кг влаги.

Материальный баланс стадий сушки

Принято: при сушке практически весь четыреххлористый углерод остается в угольной шихте.

Материальный баланс сушки.

Таблица 4

Удельный расход тепла на нагревание воздуха в калорифере

q = l*(I1-I0),

где I0 и I1 – энтальпии воздуха на входе в калорифер и на выходе из него, Дж/кг сухого воздуха.

По диаграмме I-х теплосодержание воздуха до калорифера (I0) равно ~ 40 и после калорифера (I1) 147 кДж/кг сухого воздуха.

q = 33,6*(147-40) ≈ 3595 кДж/кг (858 ккал/кг) удаляемой влаги.

8. Общий расход тепла на нагревание воздуха в калорифере

Q = q* W′;

Q = 3595* 1190 = 4278050 кДж = 1021014 ккал.

9. Продолжительность сушки.

Влажность угля после десорбции 1923*100/14661 = 13,2%. Влажность угля после сушки 5% (см. стадию адсорбции).

По графику рис.166 [1, с. 370] продолжительность сушки угля от начальной влажности 13,2% до конечной влажности 5% должна быть около 1 часа.