干燥过程的物料衡算.ppt

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1、干燥过程的物料衡算 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望（1）湿物料的水分蒸发量）湿物料的水分蒸发量 或又所以（2）空气用量）空气用量 进入和排出干燥器的湿分相等，故有：干空气用量：干空气用量：kg/skg/s单位空气消耗量（比空气消耗量）：单位空气消耗量（比空气消耗量）：，kg干空气/kg水 换算为湿空气的质量为：换算为湿空气的质量为：换算为湿气体的体积量为：换算为湿气体的体积量为：，kg湿空气/s，m3湿空气/s 9.5.2 干燥过程的热量衡算及干燥

2、器的热效率干燥过程的热量衡算及干燥器的热效率（1）热量衡算）热量衡算 目的目的：确定干燥器的出口空气状态参数或所需的加热量。基准：基准：连续式干燥器的热量衡算以单位时间为基准，间歇式干燥器则以一次干燥周期为基准。qmL,t0,H0,I0t1,H1,I1t2,H2,I2qm1,1,X1qm2,2,X2LDP 干燥器物料与热量衡算 全系统的热量衡算全系统的热量衡算进一步简化整理得：或 预热器的耗热量预热器的耗热量该过程为恒湿增温恒湿增温过程。忽略热损失，有：输入热量输出热量 1.湿物料带入的热量湿物料带入的热量 干产品带入：qm2cm1 蒸发水分带入：qmWcw11干产品带出干产品带出:qm2cm

3、2 2.空气带入：空气带入：qmLI1=qmL(1.01+1.88H1)t1+r0H12空气带出空气带出:qmL I2=qmL(1.01+1.88H2)t2+r0H2 3干燥器内补充加热：干燥器内补充加热：D3干燥器内热损失：干燥器内热损失：L表中 干燥器热量衡算干燥器热量衡算 以干燥器为衡算系统，热量收支情况如下表所示：(产品升温热量)由此可列出干燥器的热量衡算式：令将 带入，整理得：或kW/kg因I=cHt+r0H，如不计干燥过程中cH的变化，则上式可改写为：（2）理想干燥过程和非理想干燥过程理想干燥过程和非理想干燥过程 无热损失；不加入补充热量；物料足够湿润。理想干燥过程理想干燥过程理想

4、干燥过程为等焓过程等焓过程，近似绝热饱和过程绝热饱和过程。干燥器出口空气状态亦可利用图解法在湿度图中直接求得：对于理想干燥过程，有：BAH=0.08tt0 t2 t1H0=H1CH2 非理想干燥过程非理想干燥过程 非理想干燥过程为非等焓干燥过程；空气状态不是沿绝热饱和线变化；实际的干燥过程大多为非理想干燥过程。出口状态参数需由下式计算求得：干燥器的热效率干燥器的热效率 常用的干燥器的热效率定义为：干燥过程中，蒸发水分所消耗的热量与加入系统的热量之比。即：式中如干燥器中空气所放出的热量全部用来气化湿物料中的水分，则：干燥器中无补充热量，则若忽略湿比热容的变化，则 关于热效率：关于热效率：可以表示

5、热利用的程度，但还不能以此判别设计或操作的优劣；降低空气出口温度t2和提高空气的出口湿度H2，可以减少废气带出的热量，减少空气用量，提高热效率；用热空气作干燥介质时，热效率=30-60%；应用部分废气循环时，=50-75%；热空气的漏出或冷空气的漏入会降低干燥器的热效率；尽量利用废气中的热量，如用废气预热冷空气或湿物料，减少设备和管道的热损失，都有助于热效率的提高。9.5.3 干燥时间的计算干燥时间的计算（1）恒定干燥条件下的干燥时间计算（间歇过程）恒定干燥条件下的干燥时间计算（间歇过程）a）恒速干燥阶段）恒速干燥阶段 干燥速率干燥速率R R的求取：的求取：干燥速率R可由实验测定，所用实验条件

6、必须与待设计的干燥器的条件（如干燥器型式、空气流速及空气的状态、湿物料的堆积厚度等）相同。也可按传质或传热速率式估算恒速阶段的干燥速率R。kH、h 可由实验求得，可供参考的经验式：W/m2 oC 适用范围：空气平行流过物料表面空气平行流过物料表面或 空气垂直流向固体表面空气垂直流向固体表面适用于：b）降速阶段的干燥时间降速阶段的干燥时间 积分法积分法 求求解解：干燥曲线已知，将1/R对相应的X值进行标绘，求得X2-Xc之间的面积，再由上式求得时间2。特点：特点：比较准确，但计算较繁，且事先应具有从实验获得的与生产条件相仿的干燥速度曲线。近似计算近似计算 简简化化：当降速段的速率曲线近似地以临界

7、C点与平衡含水量E点的联线替代降速段曲线时，则R与X-X*成正比。计算式：计算式：简化后，推导得降速阶段干燥时间2为：对多孔性物料，符合毛细管理论的干燥过程适宜采用这种方法。按扩散理论计算按扩散理论计算 对于厚度为l的平板，当侧面和底面绝热，干燥只在表面上进行时，在干燥时间较长的情况下：最终含水量为X2所需降速干燥时间为：c）总的干燥时间总的干燥时间=1+2 注注：上式中的DL为常数，但DL是随含水量和温度而变化的，含水量越大，温度越高，DL越大，计算时应采用实验所得的平均值。（2）非恒定干燥条件下的干燥时间计算（连续过程）非恒定干燥条件下的干燥时间计算（连续过程）实际干燥过程，干燥条件不是恒

8、定的。一连续逆流干燥器物料与空气的温度沿流程的分布曲线：区区：预热区，可忽略不计 区区：干燥的第一阶段区区：干燥的第二阶段 干燥器长温度H2t2X11X1twXCtwX22H2t2HCtCH1t1忽略预热段，其它两段的干燥时间可分别计算如下：a）干燥的第一阶段）干燥的第一阶段 在干燥的第一阶段，任一截面都可写出传递速率关系：任一微元距离内，空气与湿物料逆流接触的时间为d，相应的湿度和水分含量的变化为dH与dX，根据物料衡算有：若干燥的第一阶段为绝热冷却过程，则kH和Hw均为常数。式中，Hc为：设干燥速率与自由水分的关系仍可用下式表示：b）干燥的第二阶段）干燥的第二阶段 由物料衡算：第二阶段的任

9、一截面和物料出口之间做水分的衡算，可得：如空气的状态变化可视为绝热冷却过程，则Hw为常数，上式积分后整理得：c）总干燥时间）总干燥时间 =1+2 （3）干燥过程设计参数的确定干燥过程设计参数的确定 进口温度：为了强化干燥过程，降低设备成本，应提高提高空气的入口温度。空气的进口温度与湿度空气的进口温度与湿度 空气出口温度空气出口温度 在并流操作中，一般取气体出口温度比固体出口温度高1020在逆流操作中，一般可选100作为初步设计值。降低降低空气的出口温度，可减少空气的消耗量、提高热效率、降低操作费用。进口湿度：空气的进口湿度愈低愈低，所需的空气量就愈少。一般情况下，空气的进口湿度决定于当时当地的大气状态。湿物料的出口温度湿物料的出口温度 目前还没有较精确的计算公式，一般取相似于设计条件下的实验值，或用经验式估算。物料允许的最高温度对于细颗粒或液滴并流干燥时，湿物料的出口温度2为：