Приклади розв’язання задач

9.2 Приклади розв’язання задач

Задача 9.2.1. Визначити витрату вологи, яка випаровується в сушарці (dryer) зі стрічки матеріалу шириною 1 м і довжиною 2,2 м, якщо швидкість повітря з параметрами φ₁ = 5%, t₁ = 75 ^оC становить 4 м/с, а температура на поверхні стрічки 32 ^оС. Тиск в сушарці 100 кПа.

Розв’язування

На h-d діаграмі визначаємо т.1, яка характеризує початковий стан повітря з параметрами φ₁, t₁ і визначаємо вологовміст повітря в цій точці:
d₁ = 0,012 кг/кг.

Із таблиць властивостей сухого повітря (додаток Д) визначаємо його теплофізичні властивості: λ_с = 0,0293 Вт/(м·К); ν_с = 19,5·10^-6 м²/с; Pr_с= 0,693.

Густина сухого повітря, кг/м³

Густина вологого повітря, кг/м³ [11]

Теплоємність вологого повітря, кДж/(кг×К) [11]

С_рп = С_рсп + 1,9d₁ = 1 + 1,9×0,012 = 1,023.

Критерій Рейнольдса для потоку повітря

Оскільки Re > 10⁵, то режим течії в приграничному шарі турбулентний, а критерій Нуссельта визначається з критеріального рівняння

Коефіцієнт тепловіддачі від повітря до стрічки матеріалу, Вт/(м²×К)

Із співвідношення β = α/(ρ·С_р) визначаємо β·ρ = α/С_р.

Із h-d діаграми визначаємо вологовміст повітря в приграничному шарі стрічки для t_c = 32 °C, d₂ = 0,0308 кг/кг.

Питомий потік маси, кг/(м²·с)

Площа поверхні тепломасообміну, м²

Масовий потік вологи зі стрічки матеріалу в повітря, кг/с

Теплота пароутворення для t_c = 32 ^оC кДж/кг за (9.3)

Питома теплота, яка витрачається на випаровування, кВт

Задача 9.2.2. На вході в повітроохолодник (ПО) (air cooler) параметри повітря складають: t₁ = 8 ^оC, φ₁ = 60 %, а на виході з нього – t₂ = 0 ^оC, φ₂ = 85 %. Поверхня ПО площею 45м² виготовлена із сталевих труб діаметром 38/33 мм. Визначити холодовидатність і осушну здатність ПО, якщо швидкість повітря в ньому 5 м/с; розташування труб шахове.

Розв’язування

Середня температура повітря, ^оС

Із таблиць (додаток Д) визначаємо теплофізичні властивості повітря для середньої температури: λ_пов = 0,0246 Вт/(м·К); ν_пов = 13,63·10^-6 м²/с; С_р = 1,05 кДж/(кг·К).

Критерій Рейнольдса для руху повітря

В разі поперечного обтікання шахового пучка труб за умови
10³ < Re< 2·10⁵ критеріальне рівняння теплообміну має вигляд (4.6)

Коефіцієнт тепловіддачі до повітря, Вт/(м²×К)

На h-d діаграмі визначаємо точки 1 і 2, які характеризують стан повітря на вході в ПО і на виході з нього та визначаємо ентальпію повітря в цих точках: h₁ = 18 кДж/кг, h₂ = 8 кДж/кг. Далі через точки 1 і 2 проводимо лінію до перетину її з кривою насичення (φ = 100 %) і визначаємо ентальпію і температуру повітря біля поверхні ПО: h_пв = 3 кДж/кг; t_пв = – 4 ^оC.

Середня ентальпія повітря, кДж/кг

Коефіцієнт вологовипадання за (9.13)

Загальний тепловий потік, Вт

Осушна здатність, кг/с

Холодовидатність повітроохолодника з (9.17), Вт

Задача 9.2.3. Визначити масовий потік від краплин (drop) води до повітря в зрошувальній камері довжиною 2,2 м, якщо витрата розпиленої води з температурою 18 ^оС складає 21,6 т/год, середній діаметр крапель 1,5 мм, швидкість повітря 2,4 м/с, параметри повітря на вході t₁ = 25 ^оC, φ₁ = 50 %, а температура повітря на виході з камери 15 ^оС.

Розв’язування

Середня температура повітря в камері, ^оС

Із таблиць (додаток Д) визначаємо теплофізичні властивості повітря для середньої температури: ρ = 1,205 кг/м³; С_р = 1 кДж/(кг·К); λ = 0,0259Вт/(м·К); а = 21,4·10^-6 м²/с; ν = 16·10^-6 м²/с; Pr = 0,703.

На h-d діаграмі за початковими параметрами повітря визначаємо точку 1 і вологовміст повітря на вході в зрошувальну камеру (ЗК) – d₁ = 0,01кг/кг.

Далі на діаграмі визначаємо вологовміст повітря біля поверхні крапель води (φ = 100 %) для t = 18 ^оC – d₂ = 0,0122 кг/кг.

Середній вологовміст повітря в КЗ, кг/кг