[精选]83干燥过程的物料衡算与热量衡算.pptx

8.3.5 枯燥器的热效率8.3.2 枯燥过程的物料衡算 8.3.3 枯燥过程的热量衡算8.3.4 枯燥器空气出口状态确实定 8.3 枯燥过程的物料衡算与热量衡算 8.3.1 湿物料中含水量 8.3 枯燥过程的物料衡算与热量衡算 进行枯燥计算，必须解决枯燥中湿物料去除的水分量及所需的热空气量。枯燥过程是热、质同时传递的过程。湿物料中的水分量如何表征呢？一、湿基含水量 w:kg水/kg湿物料8.3.1 湿物料中含水量 湿物料中含水量有两种表示方法：8-33水分在湿物料中的质量百分数。二、干基含水量 X kg水/kg干物料三、两者关系:湿物料中的水分与绝干物料的质量比。8-348-358-36w 与X 之间的换算关系的推导：设：水分质量为mw，绝干料质量为mc。则二式相除得：由 可推得 枯燥过程中，湿物料的质量是变化的，而绝干物料的质量是不变的。说明：因此，用干基含水量计算较为方便。8.3.2 枯燥过程的物料衡算 湿物料与热空气并流进入枯燥器，连续操作 图9-10 枯燥器物料衡算 W 单位时间内汽化的水分量，kg/s。符号说明：G1 湿物料进口的质量流率，kg/s；G2 产品出口的质量流率，kg/s；Gc 绝干物料的质量流率，kg/s；w1 物料的初始湿含量；w2 产品湿含量；L 绝干气体的质量流率，kg/s；H1 气体进枯燥器时的湿度；H2 气体离开枯燥器时的湿度；通过枯燥过程的物料衡算，可确定出将湿物料枯燥到指定的含水量所需除去的水分量及所需的空气量。目的：从而确定在给定枯燥任务下所用的枯燥器尺寸，并配备适宜的风机。出枯燥器的绝干物料=入枯燥器的绝干物料 8-37一、绝干物料量Gc kg干物料/hr则8-38二、湿物料的水分蒸发量Wkg 水/h 通过枯燥器的湿空气中绝干空气量是不变的，又因为湿物料中蒸发出的水分被空气带走，故湿物料中水分的减少量等于湿物料中水分汽化量等于湿空气中水分增加量。即：水分汽化量湿物料中水分减少量 湿空气中水分增加量8-39三、绝干空气用量Lkg 干气/hkg干气/kg水 l 称为比空气用量，即每汽化1kg 的水所需干空气的量。单位空气消耗量8-408-41 因为空气在预热器中为等湿加热，所以 H0H1；因此 l 只与空气的初、终湿度有关，而与路径无关，是状态函数。8-42四、湿空气参数1、湿空气 用量：kg 湿气/h kg 湿气/kg 水8-438-442、湿空气体积：m3湿气/h m3湿气/kg 水8-458-46VH 压力P、温度t下湿空气比容。m3湿气/kg干气3.湿空气 密度：kg湿气/m3湿气8-47例、用枯燥器对某盐类结晶进行枯燥，一昼夜将10吨湿物料，由最初湿含量10%枯燥到最终湿含量1%以上均为湿基，经预热器后的空气的温度为373K，相对湿度为5%，空气离开枯燥器时的温度为338K，相对湿度为25%，且进预热器前空气温度为293K。当338K 时，水的饱和蒸气压为101.3kPa。试求：1产品的质量流率kgh-1；2如枯燥器的截面为园形，假设热空气在枯燥器的线速度为0.4，ms-1枯燥器的直径。如下图：解：12思考路线 p1即为373K 或100 时水的饱和蒸气压，应为1大气压，即101.3 kPa。湿空气比容，按进入枯燥器的空气状态计算，即T1、H1。湿空气流量为：枯燥器直径：8.3.3 枯燥过程的热量衡算 通过枯燥器的热量衡算，可以确定物料枯燥所消耗的热量或枯燥器排出空气的状态。作为计算空气预热器和加热器的传热面积、加热剂的用量、枯燥器的尺寸或热效率的依据。湿物料Gc,X1,1,I1干燥产品Gc,X2,2,I2热气体L,H1,t1,I1湿废气体L,H2,t2,I2湿气体L,H0,t0,I0QpQdQl预热器干燥器图8-11 枯燥器热量衡算 一、流程图符号说明：1、2分别为湿物料进入和离开枯燥器时 的温度；温度为t0，湿度为H0，焓为I0的新鲜空气，经加热后的状态为t1、H1、I1，进入枯燥器与湿物料接触，增湿降温，离开枯燥器时状态为t2、H2、I2，固体物料进、出枯燥器的流量为G1、G2，温度为1、2，含水量为X1、X2。通过流程图可知，整个枯燥过程需外加热量有两处，预热器内参加热量Qp，枯燥器内参加热量Qd。外加总热量Q QpQd。将Q 折合为汽化1kg 水分所需热量8-48二、预热器热量衡算 8-49 假设忽略热损失，以1s为基准，对上图预热器列焓衡算：故单位时间内预热器消耗的热量为：8-50三、枯燥器的热量衡算对上图枯燥器列焓衡算，以1s为基准，得：物料基准：绝干物料入方、出方Gc不变QL为热损失 8-51故单位时间内向枯燥器补充的热量为：8-52联立式8-50和8-52得：式8-50、8-52、8-53为连续枯燥系统中热量衡算的基本方程式。8-538-54而：式中：新鲜空气L 湿度为H0被加热至t2所需的热量：原湿物料G2从1被加热至2后离开枯燥器，所耗热量为：水分W由液态温度1被加热并汽化，在温度t2下以气态形式离开枯燥器所需热量为：8-55Cm湿物料的比热容，kJ/kg绝干料；式中：湿物料的比热容可用加和法求算；Cs绝干物料的比热容，kJ/kg绝干料；Cw水分的比热容，kJ/kg水分；8-56将8-54、8-56代入 8-53得：8-57 假设忽略空气中水气进出枯燥系统的焓的变化L1.88H0t2-t0和湿物料中水分代入枯燥系统的焓W4.1871，则8-57 变为：8-58上式说明：枯燥系统的总热量消耗于：1加热空气；3蒸发水分；2加热湿物料；4损失于周围环境中设备热损失；热效率高，说明热的利用程度好，操作费用低，同时可合理利用能源，使产品成本降低。枯燥器的热效率是枯燥器操作性能的一个重要指标。因此，在操作过程中，希望获得尽可能高的热效率。四、枯燥设备的热效率1、热效率 8-59式中：QV蒸发水分所需要的热量；Q总耗热；假设忽略湿物料中水分代入的焓，上式 变为：则8-602、提高热效率途径1当t0，t1一定时，t2要比热空气进入枯燥器时的湿球温度tw高2050。因此在设计时规定：2当t0，t2一定时，不能经受高温的材料，采用中间加热的方式，即在枯燥器内设置一个或多个中间加热器，往往可提高热效率。提高空气的预热温度，可提高热效率。空气预热温度高，单位质量干空气携带的热量多，枯燥过程所需要的空气量少，废气带走的热量相应减少，故热效率得以提高。但是，空气的预热温度应以湿物料不致在高温下受热破坏为限。3回收废气中热量4加强管道保温，减少热损失 尽量利用废气中的热量，如用废气预热冷空气或湿物料，或将废气循环使用，有助于热效率的提高。减少设备和管道的热损失，同样有助于热效率的提高。8.3.4 空气出口状态确实定 由于空气在枯燥器内发生增湿降温变化过程，如何确定废气出口状态，需对不同枯燥过程进行分析。一、等焓枯燥过程绝热枯燥过程或理想枯燥过程 等焓枯燥过程是指枯燥在绝热情况下进行的，空气进出枯燥器的焓值不变。即：8-61图8-12 枯燥流程图过程分析：通常QD=0、QL=0、物料带进、带出的热量均可忽略不计，则：8-61 式8-61说明：空气通过枯燥器时焓恒定，即等焓过程；实际操作中很难实现等焓过程，故这个过程又称理想等焓过程。图8-13 等焓过程IHBCAI0I1=I2H0=H1H2t0t1t2210=1理想枯燥过程又称等焓枯燥过程8-62等焓枯燥过程有以下两种情况：A、整个枯燥过程无热损失、湿物料不升温、枯燥器不补充热量、湿物料中汽化水分带入的热量很少。B、枯燥过程中湿物料中水分带入的热量及补充的热量刚好与热损失及升温物料所需的热量相抵消。二、实际枯燥过程非绝热过程 很显然，只有在保温良好的枯燥器和湿物料进出枯燥器温度相差不大的情况下，才可近似当作等焓过程处理。由于对枯燥器的绝热保温很难，因此实际枯燥过程是在非绝热情况下进行的，非等温过程有下面三种情况，要弄清楚不能按等焓过程计算。1、操作线是在B点的等焓线之下：条件：1QD=0不向枯燥器补充热量2QL0枯燥器损失的能量不能忽略3GI 2-I10进出枯燥器时物料的焓不相等将以上三个条件代入下式：8-63其中：8-64即：8-65得：式8-65说明：空气离开枯燥器的焓I 2小于进入枯燥器时的焓I 1，这种过程的操作线BG应在BC线的下方。如图8-14，BG线上任意点指示的空气焓值小于同湿度下BC线上相应的焓值；2、操作线是在过B点的等焓线上方：假设向枯燥器补充的热量大于损失的热量和加热物料消耗的热量总和，即：条件：8-66将上式 代入式8-63中：8-67即：8-68 这种情况下，操作线在等焓线上方，如图8-14中BC2线；3、操作线为过B点的等温线重合：假设向枯燥器补充的热量足够多，恰使枯燥过程在等温下进行，即枯燥过程中维持恒定的温度t1，这种过程的操作线为过B点的等温线，如图8-14中BC3线所示；IHABCGC2C3I0t0t1=1End图8-14 非绝热过程图9-10 枯燥器物料衡算 图9-10 枯燥器物料衡算 图9-10 枯燥器物料衡算 湿物料Gc,X1,1,I1干燥产品Gc,X2,2,I2热气体L,H1,t1,I1湿废气体L,H2,t2,I2湿气体L,H0,t0,I0QpQdQl预热器干燥器图8-11 枯燥器热量衡算 湿物料Gc,X1,1,I1干燥产品Gc,X2,2,I2热气体L,H1,t1,I1湿废气体L,H2,t2,I2湿气体L,H0,t0,I0QpQdQl预热器干燥器图8-11 枯燥器热量衡算 湿物料Gc,X1,1,I1干燥产品Gc,X2,2,I2热气体L,H1,t1,I1湿废气体L,H2,t2,I2湿气体L,H0,t0,I0QpQdQl预热器干燥器图8-11 枯燥器热量衡算 8-508-528-538-548-56IHABCGC2C3I0t0t1=1图8-14 非绝热过程IHABCGC2C3I0t0t1=1图8-14 非绝热过程IHABCGC2C3I0t0t1=1图8-14 非绝热过程图8-12 枯燥流程图图8-12 枯燥流程图9、静夜四无邻，荒居旧业贫。6 月-236 月-23Thursday,June 1,202310、雨中黄叶树，灯下白头人。02:50:4202:50:4202:506/1/2023 2:50:42 AM11、以我独沈久，愧君相见频。6 月-2302:50:4202:50Jun-2301-Jun-2312、故人江海别，几度隔山川。02:50:4202:50:4202:50Thursday,June 1,202313、乍见翻疑梦，相悲各问年。6 月-236 月-2302:50:4202:50:42June 1,202314、他乡生白发，旧国见青山。01 六月 20232:50:42 上午02:50:426 月-2315、比不了得就不比，得不到的就不要。六月 232:50 上午6 月-2302:50June 1,202316、行动出成果，工作出财富。2023/6/1 2:50:4202:50:4201 June 202317、做前，能够环视四周；做时，你只能或者最好沿着以脚为起点的射线向前。2:50:42 上午2:50 上午02:50:426 月-239、没有失败，只有暂时停止成功！。6 月-236 月-23Thursday,June 1,202310、很多事情努力了未必有结果，但是不努力却什么改变也没有。02:50:4202:50:4202:506/1/2023 2:50:42 AM11、成功就是日复一日那一点点小小努力的积累。6 月-2302:50:4202:50Jun-2301-Jun-2312、世间成事，不求其绝对圆满，留一份缺乏，可得无限完美。02:50:4202:50:4202:50Thursday,June 1,202313、不知香积寺，数里入云峰。6 月-236 月-2302:50:4202:50:42June 1,202314、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。01 六月 20232:50:42 上午02:50:426 月-2315、楚塞三湘接，荆门九派通。六月 232:50 上午6 月-2302:50June 1,202316、少年十五二十时，步行夺得胡马骑。2023/6/1 2:50:4202:50:4201 June 202317、空山新雨后，天气晚来秋。2:50:42 上午2:50 上午02:50:426 月-239、杨柳散和风，青山澹吾虑。6 月-236 月-23Thursday,June 1,202310、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。02:50:4202:50:4202:506/1/2023 2:50:42 AM11、越是没有本领的就越加自命非凡。6 月-2302:50:4202:50Jun-2301-Jun-2312、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。02:50:4202:50:4202:50Thursday,June 1,202313、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。6 月-236 月-2302:50:4302:50:43June 1,202314、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。01 六月 20232:50:43 上午02:50:436 月-2315、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。六月 232:50 上午6 月-2302:50June 1,202316、业余生活要有意义，不要越轨。2023/6/1 2:50:4302:50:4301 June 202317、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。2:50:43 上午2:50 上午02:50:436 月-23 MOMODA POWERPOINTLorem ipsum dolor sit amet,consectetur adipiscing elit.Fusce id urna blandit,eleifend nulla ac,fringilla 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