PROCESNÍ INŽENÝRSTVÍ cvičení 10

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "PROCESNÍ INŽENÝRSTVÍ cvičení 10"

Viktor Soukup
před 7 lety
Počet zobrazení:

1 UNIVERZITA TOMÁŠE BATI VE ZLÍNĚ FAKULTA APLIKOVANÉ INFORMATIKY PROCESNÍ INŽENÝRSTVÍ cvičení 10 Hana Charvátová, Dagmar Janáčová Zlín 2013 Tento studijní materiál vznikl za finanční podpory Evropského sociálního fondu (ESF) a rozpočtu České republiky v rámci řešení projektu:, MODERNIZACE VÝUKOVÝCH MATERIÁLŮ A DIDAKTICKÝCH METOD

materiál vznikl za finanční podpory Evropského sociálního fondu (ESF) a rozpočtu

2 2 Obsah... 3 Stavový diagram vlhkého vzduchu... 3 Řešené příklady... 4 Příklady k procvičení... 6 Použitá literatura... 7 Seznam symbolů... 8 Příloha Mollierův diagram vlhkého vzduchu... 9

3 3 STRUČNÝ OBSAH CVIČENÍ: Určování vlastností vzduchu v Mollierově diagramu vlhkého vzduchu. MOTIVACE: V tomto cvičení budeme řešit úlohy týkající se technologického procesu sušení, který je dnes využíván v mnoha oblastech průmyslu, jeho průběh může výrazně ovlivnit kvalitu produkovaných výrobků. CÍL: Naučit studenty určovat vlastnosti vlhkého vzduchu pomocí Mollierova diagramu. Stavový diagram vlhkého vzduchu Pro kvantitativní vyjádření sušícího procesu se využívá bilance hmotnosti a entalpie. Z těchto důvodů je výhodné používat při řešení diagramu měrné energie sušicího plynu v závislosti na obsahu vlhkosti a na teplotě. Tento diagram pro systém vodní pára vzduch je v příloze 1 na Obr. 5. Základní souřadnice tohoto diagramu vytvářejí relativní měrná entalpie i a měrná vlhkost Y A. V diagramu jsou dále zakresleny relativní vlhkost vzduchu = konst., teplota vzduchu t = konst., měrná entalpie vzduchu i = konst., průběh parciálního tlaku vodní páry obsažené ve vzduchu a průběhy konstantních teplot adiabatického nasycení t w, které se pro systém vodní pára vzduch rovnají teplotě vlhkého teploměru. Popis Mollierova diagramu vlhkého vzduchu

výrobků. CÍL: Naučit studenty určovat vlastnosti vlhkého vzduchu pomocí Mollierova diagramu.

4 4 Průběh procesu sušení v Mollirrově dagramu vlhkého vzduchu Řešené příklady Příklad 1 Jakou měrnou entalpii má vzduch, jestliže jeho teplota je 40 C a relativní vlhkost 50 %. Řešení: Měrná entaipie vzduchu je 101 kj/kg. Řešení je znázorněno na Obr. 1. Obr. 1 Příklad 1 - řešení v Mollierově diagramu Příklad 2

relativní vlhkost 50 %. Řešení: Měrná entaipie vzduchu je 101 kj/kg.

Řešení je znázorněno na Obr. 2. Parciální tlak vodní páry ve vzduchu je 2,9 kpa.

5 5 Jaká je teplota rosného bodu a parciální tlak vodní páry ve vzduchu o teplotě 70 C a měrné entalpii 120 kj.kg -1. Řešení: Teplota rosného bodu je 24,5 C. Řešení je znázorněno na Obr. 2. Parciální tlak vodní páry ve vzduchu je 2,9 kpa. Řešení je znázorněno na Obr. 2. Obr. 2 Příklad 2 určení teploty rosného bodu v Mollierově diagramu

6 6 Obr. 3 Příklad 2 určení parciálního tlaku vodní páry ve vzduchu v Mollierově diagramu Příklad 3 Vzduch o teplotě 25 C a měrné vlhkosti 0,01 kg/kg je ohříván na teplotu 65 C. Určete: a) Stav vzduchu po ohřevu. b) Množství tepla, které je potřeba dodat 1 kg vzduchu, aby se ohřál na požadovanou teplotu. Řešení: a) Vlastnosti vzduchu po ohřevu: -1 Měrná vlhkost YAi 0,01 kg.kg Relativní vlhkost i 6 % -1 Měrná entalpie Ii 87 kj.kg Parciální tlak vodní páry ve vzduchu pai 1,3 kpa Teplota rosného bodu tri 12 C Teplota vlhkého teploměru twi 27 C b) Teplo potřebné pro ohřev 1 kg vzduchu určíme z rozdílu jeho měrné entalpie po ohřevu a před ohřevem: Q Ii Io (1) Q kj (2) Obr. 4 Příklad 3 ohřev vzduchu v Mollierově diagramu Příklady k procvičení Příklad 4 Určete stav vzduchu o teplotě 40 C a měrné vlhkosti 0,024 kg/kg. [Výsledek: a) I 92 kj/kg, b) t 25 C, c) t 29 C, I 92 kj/kg, p 3,5 kpa, 45 % ] r w A Příklad 5 Do sušárny vháníme předehřátý vzduch o teplotě 55 C a relativní vlhkosti 30 %. Při relativní vlhkosti 90 % vzduch ze sušárny odvádíme. Určete, kolik vzduchu potřebujeme pro odpaření 5 kg vody ze sušeného materiálu? Dále určete stav vháněného i odstraňovaného vzduchu.

kg Relativní vlhkost i 6 % -1 Měrná entalpie Ii 87 kj.

7 7 Výsledek: vháněný vzduch odstraňovaný vzduch t i = 55 C t e = 38 C i = 30 % e = 90 % p ai = 4800 Pa p ae = 5800 Pa t Wi = 36 C t We = 36 C t ri = 33 C t re = 35,5 C Ii = 138 kj/kg Ie = 138 kj/kg Y A i = 0,0315 kg/kg Y A e = 0,0385 kg/kg m H2O =714,29 kg Úlohy se vztahují k této otázce: Průběh procesu ohřevu, chlazení a vlhčení vzduchu v i-x diagramu. Použitá literatura [1] Kolomazník, K.: Teorie technologických procesů III, VUT Brno, FT Zlín, 1978 [2] Kolomazník, K.: Modelování zpracovatelských procesů, VUT Brno, FT Zlín, 1990 [3] Míka, V. a kol: Chemicko-inženýrské výpočty I, II, VŠCHT Praha, III. vydání, 1996 [4] Kolat, P.: Přenos tepla a hmoty, FS, VŠB-TU Ostrava, 2001 [5] Janotková, E., Pavelek, M.: Termomechanika, FSI VUT Brno, 2003 [6] Drábek, D., Klepáč, J.: Procesné strojníctvo II, STU Bratislava, 2000

: Teorie technologických procesů III, VUT Brno, FT Zlín, 1978 [2] Kolomazník, K.: Modelování zpracovatelských procesů, VUT Brno, FT Zlín, 1990 [3] Míka, V.

8 8 Seznam symbolů I - měrná entalpie, [kj.kg -1 ] m - hmotnost, [kg] p - tlak, [Pa] p A - parciální tlak vodní páry ve vzduchu, [Pa] m - hmotnostní průtok čerstvého vzduchu, [kg.s -1 ] B m - hmotnostní průtok recyklovného vzduchu, [kg.s -1 ] B V - objemový průtok, [m 3.s -1 ] R - poměr recyklovaného a čerstvého vzduchu, [1] t - teplota, [ C] t r - teplota rosného bodu, [ C] t w - teplota vlhkého teploměru, [ C] w - hmotnostní zlomek, [1] Y A - měrná vlhkost [1] - relativní vlhkost, [1] Q - tepelný tok, [W] Význam indexů: o M i e A B C - čerstvý vzduch - směs čerstvého a recyklovaného vzduchu na vstupu do kaloriferu - vzduch na vstupu do sušárny, sušený materiál na výstupu ze sušárny - vzduch na výstupu ze sušárny, sušený materiál na vstupu do sušárny - vlhkost - suchý vzduch - sušina materiálu

s -1 ] R - poměr recyklovaného a čerstvého vzduchu, [1] t - teplota, [ C] t r - teplota rosného bodu, [ C] t w - teplota vlhkého teploměru, [ C] w - hmotnostní zlomek, [1] Y A - měrná vlhkost [1] -

9 9 Příloha Mollierův diagram vlhkého vzduchu Obr. 5 Mollierův diagram vlhkého vzduchu

Podobné dokumenty

VYBRANÉ STATĚ Z PROCESNÍHO INŽENÝRSTVÍ cvičení 10

VYBRANÉ STATĚ Z PROCESNÍHO INŽENÝRSTVÍ cvičení 10 UNIVERZITA TOMÁŠE ATI VE ZLÍNĚ FAKULTA APLIKOVANÉ INFORMATIKY VYRANÉ STATĚ Z PROCESNÍHO INŽENÝRSTVÍ cvičení 10 Hana Charvátová, Dagmar Janáčová Zlín 2013 Tento studijní materiál vznikl za finanční podpory