Zbirka rijesenih zadataka - PBF - Sveučilište u Zagrebu

Zbirka rijesenih zadataka - PBF - Sveučilište u Zagrebu Zbirka rijesenih zadataka - PBF - Sveučilište u Zagrebu

16.05.2014 Views

Ž. Kurtanjek: PBF Mjerenja i automatizacija 2007/2008 24 Zadatak 10. Brzina sušenja prehrambenog proizvoda ispituje se mjerenjem vlažnosti ulaznog i izlaznog zraka u laboratorijskoj protočnoj sušari s povratnim tokom. Vlažni materijal mase 10 kg nalazi se u obliku poroznog sloja u cijevi kroz koju protjeće zrak. U ulaznoj i izlaznoj struji zraka mjeri se relativna vlažnost, volumni protok i temperatura. Tlak zraka na ulazu u sušaru je približno jednak tlaku na izlazu iz sušare i iznosi p = 1 bar. ulazni tok zraka izlazni tok zraka toplina y ul q ul T ul y iz q iz T iz vlažni proizvod 1a(5) Izmjerene su sljedeće vrijednosti: y ul = 15 %, q ul = 7,2 m 3 h -1 , t ul = 25 0 C, y iz = 80 %, q iz = 9,6 m 3 h -1 , t iz = 60 0 C. Odredite masu isparene vode tijekom 1 h sušenja. 1b(5) Izračunajte specifičnu brzinu r sušenja materija. Napomena: specifična brzina sušenja je masa isparene vode (m H20 ) po jedinici mase proizvoda (m S) i jedinici vremena (t), [r]=kg kg -1 h -1 1c(15)Odredite maksimalnu relativnu pogrešku odreñivanja specifične brzine sušenja ako je maksimalna pogreška mjerenja vlažnosti 1%! Rješenje AD a) Masu isparene vode odredimo iz bilance kao razliku izlaznog i ulaznog toka vodene pare. Tlakove vodene pare odredimo iz izmjerene relativne vlažnosti primjenom Antoinove korelacije: B log PH O ( Pa) = A − Ulazni tok: t ul = 25 0 C 10 2 0 A = 10,23255 B =1750,286 C = 235 A− B C + T( C) C+ 25 pH O = 10 = 3167Pa 2 Budući da je relativna vlažnost zraka 15% tada je vlažnost zraka u ulaznoj struji p H O = 0,15 ⋅ 3167 475 Pa 2 =

Ž. Kurtanjek: PBF Mjerenja i automatizacija 2007/2008 25 Maseni ulazni tok vode je odreñen volumnim protokom i općom plinskom jednadžbom: q ⋅ q H 2O v qH 2O = qv ⋅γ H 2O = ⋅ M H 2O R ⋅Tul −3 H 2 O ⋅18 ⋅10 = 0, 0248 ( 273 + 25) p 475 ⋅ 7,2 − = kg H 2O h 8,314 ⋅ Isti proračun ponovimo za izlaznu struju iz sušare: A− B C+ 60 pH O = 10 19 924Pa 2 = Relativna vlažnost izlazne struje je 80% tako da je tlak vodene pare: 1 p H O = 0,8 ⋅19924 15939 2 = Pa Izlazni tok vode iz sušare je: q 15939 ⋅ 9,6 − = kg H 2O h 8,314 ⋅ −3 H 2 O ⋅18 ⋅10 = 0, 994 ( 273 + 60) Razlika je masa isparene vode tijekom 1 sata sušenja 1 ∆q H 2 O = 0,994 − 0,0248 = 0, 969 kg H O h 2 −1 AD b) Specifična brzina sušenja r je masa isparene vode u jednom satu po masi materijala r sušenja −1 0,969 kg H 2O h −1 = = 0,097 h 10kg AD c) Za analizu pogreške specifične brzine sušenja prvo odredimo pogreške ulaznih i izlaznih masenih tokova vode: za ulazni tok: −1 ∆q H 2 O = 0,01⋅ 0,0248 = 0, 000248kg H 2O h za izlazni tok: −1 ∆q H 2 O = 0,01⋅ 0,994 = 0, 00994kg H 2O h Ukupna maksimalna pogreška je zbroj: 0,00994+0,000248=0,010 kg H 2 O h -1 maksimalna pogreška specifične brzine sušenja je 0,001 h -1 , odnosno 1,03 %.

Ž. Kurtanjek: <strong>PBF</strong> Mjerenja i automatizacija 2007/2008 25<br />

Maseni ulazni tok vode je odreñen volumnim protokom i općom plinskom<br />

jednadžbom:<br />

q<br />

⋅ q<br />

H 2O<br />

v<br />

qH<br />

2O<br />

= qv<br />

⋅γ<br />

H 2O<br />

= ⋅ M<br />

H 2O<br />

R ⋅Tul<br />

−3<br />

H 2 O<br />

⋅18<br />

⋅10<br />

= 0, 0248<br />

( 273 + 25)<br />

p<br />

475 ⋅ 7,2<br />

−<br />

= kg H<br />

2O<br />

h<br />

8,314 ⋅<br />

Isti proračun ponovimo za izlaznu struju iz sušare:<br />

A−<br />

B<br />

C+<br />

60<br />

pH O<br />

= 10 19 924Pa<br />

2<br />

=<br />

Relativna vlažnost izlazne struje je 80% tako da je tlak vodene pare:<br />

1<br />

p H O<br />

= 0,8 ⋅19924<br />

15939<br />

2<br />

=<br />

Pa<br />

Izlazni tok vode iz sušare je:<br />

q<br />

15939 ⋅ 9,6<br />

−<br />

= kg H<br />

2O<br />

h<br />

8,314 ⋅<br />

−3<br />

H 2 O<br />

⋅18<br />

⋅10<br />

= 0, 994<br />

( 273 + 60)<br />

Razlika je masa isparene vode tijekom 1 sata sušenja<br />

1<br />

∆q<br />

H<br />

2 O<br />

= 0,994 − 0,0248 = 0, 969<br />

kg H O h<br />

2<br />

−1<br />

AD b)<br />

Specifična brzina sušenja r je masa isparene vode u jednom satu po masi materijala<br />

r sušenja<br />

−1<br />

0,969<br />

kg H<br />

2O h<br />

−1<br />

= = 0,097 h<br />

10kg<br />

AD c)<br />

Za analizu pogreške specifične brzine sušenja prvo odredimo pogreške ulaznih i<br />

izlaznih masenih tokova vode:<br />

za ulazni tok:<br />

−1<br />

∆q<br />

H 2 O<br />

= 0,01⋅<br />

0,0248 = 0, 000248kg H<br />

2O<br />

h<br />

za izlazni tok:<br />

−1<br />

∆q<br />

H 2 O<br />

= 0,01⋅<br />

0,994 = 0, 00994kg H<br />

2O<br />

h<br />

Ukupna maksimalna pogreška je zbroj: 0,00994+0,000248=0,010 kg H 2 O h -1<br />

maksimalna pogreška specifične brzine sušenja je 0,001 h -1 , odnosno 1,03 %.

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!