Определите экономию энергии при конвективной сушке с однократным использованием сушильного агента за счет снижения температуры воздуха на входе на 20 ℃

Составим материальный баланс сушилки:
- по всему материалу, подвергаемому сушке:
G1=G2+W
где:
G1- производительность установки по влажному материалу, кг/с.
G2=18003600=0,5 кг/с - производительность установки готовому продукту,
W- количество (расход) влаги, удаляемой из материала при сушке, кг/с
- по абсолютно сухому веществу в высушиваемом материале:
G1100-W1100=G2100-W2100
Откуда следует:
G1=G2100-W2100-W1=0,5∙100-10100-70=1,5 кгс
Количество влаги, удаляемой при сушке:
W=G1-G2=1,5-0,5=1 кгс
При известных параметрах (t0 = 20 ℃ , φ0 = 70 %) окружающего воздуха с помощью h-d диаграммы находим его энтальпию и влагосодержание.
I0=22 кДж/кг ; d0=11 г/кг
Проходя через калорифер, воздух не поглощает и не отдает влаги, поэтому его влагосодержание остается постоянным, т . е. d1=d0=11 г/кг
Внутренний баланс сушильной камеры:
∆ =-D=250кДжкг
Энтальпия на входе в сушилку:
I1=1+1,97d1t1+2493d1==1+1,97∙11∙10-3200+2493∙11∙10-3=231,8 кДжкг
Энтальпия отработанного воздуха:
I2=1+1,97d2t2+2493d2 (*)
С другой стороны
∆=I2-I1d2-d1 (**)
Подставляем уравнение (*) в (**) и выражаем x2:
d2=∆∙d1+t2-I1∆-1,97∙t2-2493=250∙11∙10-3+110-231,8250-1,97∙110-2493=0,048
Теперь по уравнению * определяем I2:
I2=1+1,97d2t2+2493d2=1+1,97∙0,048∙110+2493∙0,048==240 кДжкг
Составим материальный баланс по влаге:
Ld0+W=Ld2
Откуда секундный расход абсолютно сухого воздуха на сушку:
L=Wd2-d0=10,048-0,011=27 кгс
Удельный расход воздуха на испарение 1 кг влаги:
l=LW=1d2-d0=27 кгкг
Составим тепловой баланс для данной конвективной сушилки:
LI0+Q=LI2+∆∙W
Откуда определяем секундный расход тепла на сушку:
Q=LI2-I0+∆∙W=27240-22+250∙1=6136 кВт
Удельный расход тепла (на 1 кг испаренной влаги):
qк=QW=61361=6136 кДжкг
Теперь проведем расчет для случая, когда температуру воздуха на входе понизили на 20 ℃ :
То есть теперь t1 = 180 ℃
Энтальпия на входе в сушилку:
I1=1+1,97d1t1+2493d1==1+1,97∙11∙10-3180+2493∙11∙10-3=211,3 кДжкг
d2=∆∙d1+t2-I1∆-1,97∙t2-2493=250∙11∙10-3+110-211,3250-1,97∙110-2493=0,04
I2=1+1,97d2t2+2493d2=1+1,97∙0,048∙110+2493∙0,04==220 кДжкг
Составим материальный баланс по влаге:
Ld0+W=Ld2
L=Wd2-d0=10,04-0,011=34,5 кгс
l=LW=1d2-d0=10,04-0,011=34,5 кгкг
Составим тепловой баланс для данной конвективной сушилки:
LI0+Q=LI2+∆∙W
Откуда определяем секундный расход тепла на сушку:
Q=LI2-I0+∆∙W=34,5220-22+250∙1=7081 кВт
Удельный расход тепла (на 1 кг испаренной влаги):
qк=QW=70811=7081 кДжкг
Вывод: при уменьшении температуры t1 на 20 ℃ для сушки тепла потребуется больше.
То есть экономия энергии уменьшится на:
(7081-6136) / 6136∙100 %=15,4 %
Ответ: уменьшится на 15,4 %