(3)--29固体干燥的物料和能量衡算.ppt
固体干燥的物料和热量衡算固体干燥的物料和热量衡算1化工原理化工原理本节主要内容本节主要内容化工原理化工原理2固体干燥的物料衡算固体干燥的物料衡算固体干燥的热量衡算固体干燥的热量衡算干燥系统的热效率干燥系统的热效率2023年年12月月28日日思考：思考：试在湿度图上画出干燥全过程试在湿度图上画出干燥全过程固体干燥过程固体干燥过程干燥室干燥室预热室预热室化工原理化工原理2023年年12月月28日日已知：已知：v干燥介质（空气）的进口条件，干燥介质（空气）的进口条件，如温度、湿度、压力等；如温度、湿度、压力等；v物料的进口条件，物料的进口条件，如温度，湿含量，质量或质量流率；如温度，湿含量，质量或质量流率；v物料的干燥要求物料的干燥要求（湿含量）。（湿含量）。求解：求解：v干燥介质用量干燥介质用量；v干燥条件干燥条件（如进干燥室的空气温度，（如进干燥室的空气温度，出干燥室的空气温度和湿度等）；出干燥室的空气温度和湿度等）；v整个设备的热能消耗整个设备的热能消耗；v干燥室尺寸干燥室尺寸 等等。等等。干燥过程的计算干燥过程的计算化工原理化工原理2023年年12月月28日日一、干燥器的物料衡算一、干燥器的物料衡算 G绝干物料流量，绝干物料流量，kg绝干料绝干料.s-1；L绝干空气消耗量，绝干空气消耗量，kg绝干气绝干气.s-1；H1,H2分别为湿空气进、出干燥器时的湿度，分别为湿空气进、出干燥器时的湿度，kg.(kg绝干气绝干气)-1 G1,G2分别为湿物料进、出干燥器时的流量，分别为湿物料进、出干燥器时的流量，kg湿物料湿物料.s-1；X1,X2分别为湿物料进、出干燥器时的干基含水量，分别为湿物料进、出干燥器时的干基含水量，kg水分水分.(kg绝干料绝干料)-1。化工原理化工原理2023年年12月月28日日1.1.水分蒸发量水分蒸发量W如（如（1）式：）式：2.2.空气消耗量空气消耗量L 对干燥器作水分物料衡算：对干燥器作水分物料衡算：（3）式的等号两边同除以）式的等号两边同除以，得到如（，得到如（4）式：）式：(1)其中绝干物料流量其中绝干物料流量G的计算如（的计算如（2）式所示：）式所示：(2)则则得到如（得到如（3）式：）式：(3)(4)化工原理化工原理2023年年12月月28日日式中式中 l每蒸发每蒸发kg水分消耗的绝干空气量，称为单位空气消耗量，水分消耗的绝干空气量，称为单位空气消耗量，kg绝干气绝干气.(kg水分水分)-1；L单位时间内消耗的绝干空气量，单位时间内消耗的绝干空气量，kg绝干气绝干气.s-1。3.3.干燥产品流量干燥产品流量G2 说明：说明：(1)(1)新鲜空气用量新鲜空气用量的计算如（的计算如（5）式所示）式所示:L0=L(1+H0)式中式中 H0空气进预热器前的湿度，空气进预热器前的湿度，kg.(kg绝干气绝干气)-1。(5)(2)(2)风机入口风量，即新鲜空气的体积风机入口风量，即新鲜空气的体积V0如（如（6）式所示）式所示。(6)对干燥器进行绝干物料衡算对干燥器进行绝干物料衡算:化工原理化工原理得到如（得到如（7）式：）式：(7)2023年年12月月28日日例例1 1：连续操作干燥器连续操作干燥器,每一小时处理湿物料每一小时处理湿物料1000kg1000kg，干燥前后物料的含水量干燥前后物料的含水量由由20%降至降至3%(均为湿基均为湿基),干燥干燥介质为热空气，初始湿度为介质为热空气，初始湿度为 ，离开，离开干燥器时湿度为干燥器时湿度为 ，试求：，试求：(1)(1)水分蒸发量水分蒸发量 ;(2)(2)空气消耗量，空气消耗量，;(3)(3)干燥产品量，干燥产品量，;(4)(4)新鲜空气消耗量。新鲜空气消耗量。化工原理化工原理2023年年12月月28日日解解:(:(1)1)化工原理化工原理2023年年12月月28日日(3)(3)(2)(2)(4)(4)化工原理化工原理2023年年12月月28日日二、干燥系统热量衡算二、干燥系统热量衡算 热量衡算可以确定各项热量的分配和消耗量，可作为计算空气预热器的热量衡算可以确定各项热量的分配和消耗量，可作为计算空气预热器的传热面积，加热剂用量，干燥器热效率和干燥效率的依据。传热面积，加热剂用量，干燥器热效率和干燥效率的依据。湿物料G1,w1,1,cm1干燥产品G2,w2,2,cm2热气体L,H1,t1,I1湿废气体L,H2,t2,I2湿气体湿气体L,H0,t0,I0QDQlQp预热器干燥器Qp：预热器向气预热器向气体提供的热量，体提供的热量，kW；QD：向干燥器向干燥器补充的热量，补充的热量，kW；Ql：干燥器的散干燥器的散热损失，热损失，kW。化工原理化工原理2023年年12月月28日日（一）干燥系统热量衡算基本方程（一）干燥系统热量衡算基本方程 1.1.预热器换热量预热器换热量Qp 2.2.干燥器补充热量干燥器补充热量QD 3.3.干燥系统消耗的总热量干燥系统消耗的总热量 使用不太方便，通过一些假设来简化该式。使用不太方便，通过一些假设来简化该式。化工原理化工原理2023年年12月月28日日（二）热量实用计算式（二）热量实用计算式 L(I2-I0)由两部分组成由两部分组成：湿空气等湿度下由：湿空气等湿度下由t0被加热到被加热到t2；从湿；从湿物料中蒸发出水分。物料中蒸发出水分。化工原理化工原理 若忽略湿空气中水汽进出干燥系统的焓变化，即若忽略湿空气中水汽进出干燥系统的焓变化，即1.88H0(t2-t0)=0,并忽略湿物料中水分带入干燥系统的焓，即并忽略湿物料中水分带入干燥系统的焓，即4.1874.187W1 1q=0q=0，上，上式变为式变为2023年年12月月28日日（二）热量实用计算式（二）热量实用计算式 G(I2-I1)为为湿物料由湿物料由q q1被加热至被加热至q q2所需要的热量所需要的热量化工原理化工原理 假设湿物料的平均比热容为假设湿物料的平均比热容为Cm,则上式变为则上式变为2023年年12月月28日日（二）热量实用计算式（二）热量实用计算式 即干燥系统的总热负荷即干燥系统的总热负荷Q计算计算化工原理化工原理(8)2023年年12月月28日日三、干燥系统的热效率三、干燥系统的热效率 热效率越高表示干燥器热利用率越好。热效率越高表示干燥器热利用率越好。t2 或或 H2 可可以提高热效率。但以提高热效率。但 H H2 2 使推动力减小；使推动力减小；t t2 2 过低过低，则可能使，则可能使高燥产品返潮、在系统后面的设备中析出湿分，因此：高燥产品返潮、在系统后面的设备中析出湿分，因此：t2=tas+2050。提高热效率的措施：提高热效率的措施：对设备进行保温，使热损失减小；利对设备进行保温，使热损失减小；利用废气预热冷物料或冷介质；使部分废气循环。用废气预热冷物料或冷介质；使部分废气循环。化工原理化工原理2023年年12月月28日日例例2.常常压压下下拟拟用用温温度度为为20、湿湿度度为为0.008kg水水/kg干干气气的的空空气气干干燥燥某某种种湿湿物物料料。空空气气在在预预热热器器中中被被加加热热到到90后后送送入入干干燥燥室室，离离开开时时的的温温度度为为45、湿湿度度为为0.022kg水水/kg干干气气。现现要要求求每每小小时时将将1200kg的的湿湿物物料料由由含含水水率率3%（湿湿基基）干干燥燥至至0.2%（湿湿基基），已已知知物物料料进进、出出口口温温度度分分别别为为20和和60，在在此此温温度度范范围围内内，绝绝 干干 物物 料料 的的 比比 热热 为为 3.5kJ/(kg)，水水 的的 平平 均均 比比 热热 为为 4.19 kJ/(kg)。干干燥燥设设备备热热损损失失可可按按预预热热器器中中加加热热量量的的5%计计算算。试求：试求：1）新鲜空气用量，）新鲜空气用量，kg/h；2）预热器的加热量预热器的加热量QP，kW；3）干燥室内补充的热量干燥室内补充的热量Qd，kW；4）热效率热效率。化工原理化工原理2023年年12月月28日日解解:（1 1）新鲜空气用量，）新鲜空气用量，kg/h；化工原理化工原理2023年年12月月28日日(2)预热器的加热量预热器的加热量QP，kW(3)干燥室内补充的热量干燥室内补充的热量Qd，kW化工原理化工原理2023年年12月月28日日化工原理化工原理2023年年12月月28日日4)4)干燥器的热效率干燥器的热效率化工原理化工原理2023年年12月月28日日推荐阅读书目推荐阅读书目1.王晓红，田文德，王英龙王晓红，田文德，王英龙.化工原理化工原理.北京：化学工北京：化学工业出版社，业出版社，2013.（5.2节）节）2.王晓红，田文德王晓红，田文德.化工原理（下册）化工原理（下册）.北京：化学工北京：化学工业出版社，业出版社，2015.（6.3节）节）化工原理化工原理本讲结束本讲结束下讲内容：下讲内容：干燥设备选用及评价干燥设备选用及评价化工原理化工原理23
