干燥速率與干燥過程計(jì)算

1、武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件14 .3 干燥速率與干燥過程計(jì)算干燥速率與干燥過程計(jì)算 14.3.1 物料在定態(tài)空氣條件下的干燥速率物料在定態(tài)空氣條件下的干燥速率 14.3.2 間歇干燥過程的計(jì)算間歇干燥過程的計(jì)算 14.3.3 連續(xù)干燥過程的一般特性連續(xù)干燥過程的一般特性 14.3.4 干燥過程的物料衡算與熱量衡算干燥過程的物料衡算與熱量衡算 14.3.5 干燥過程的熱效率干燥過程的熱效率 14.3.6連續(xù)干燥過程設(shè)備容積的計(jì)算方法連續(xù)干燥過程設(shè)備容積的計(jì)算方法武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件恒定干燥條件恒定干燥條件：變動(dòng)干燥操作：變動(dòng)干燥操作：空氣空氣狀態(tài)

2、狀態(tài)是否是否變化變化 干燥過程中空氣狀態(tài)不斷變化。干燥過程中空氣狀態(tài)不斷變化。空氣的溫度、濕度、流速空氣的溫度、濕度、流速及物及物 料接觸方式不變。料接觸方式不變。武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件14.3.1 物料在定態(tài)空氣條件下的干燥速率物料在定態(tài)空氣條件下的干燥速率 一一 、干燥動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)、干燥動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn) 1. 實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Gc(絕干物料的質(zhì)量絕干物料的質(zhì)量)Gi (濕物料的質(zhì)量濕物料的質(zhì)量)i(干燥時(shí)間干燥時(shí)間)武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件2. 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理 典型干燥曲線的形狀典型干燥曲線的形狀 干燥曲線：干燥曲線：物料的的自由

3、含水量物料的的自由含水量X與干燥時(shí)間與干燥時(shí)間的的關(guān)系曲線。關(guān)系曲線。武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件 干燥速率曲線干燥速率曲線 物料的干燥速率或水分汽化速率物料的干燥速率或水分汽化速率NA：指單位時(shí)間、指單位時(shí)間、單位面積（氣固接觸界面）被汽化的水量。單位面積（氣固接觸界面）被汽化的水量。AddXGAddWNcAGc試樣中絕對(duì)干燥物料的質(zhì)量，試樣中絕對(duì)干燥物料的質(zhì)量，kg；A試樣暴露于氣流中的表面積，試樣暴露于氣流中的表面積，m2,X物料的自由含水量，物料的自由含水量，kg水水/kg干料干料,W汽化的水分量，汽化的水分量，kg。武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件

4、3 干燥速率曲線分析干燥速率曲線分析 AB（或（或AB）段）段預(yù)熱段預(yù)熱段 一般該過程的時(shí)間很短，在分一般該過程的時(shí)間很短，在分析干燥過程中?？珊雎裕瑢⑵湮龈稍镞^程中?？珊雎?，將其作為恒速干燥的一部分。作為恒速干燥的一部分。 BC段段恒速段恒速段 C點(diǎn)：臨界含水量點(diǎn)：臨界含水量 CDE段段降速段降速段 武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件兩種典型的降速段干燥曲線兩種典型的降速段干燥曲線CD段段:第一降速階段第一降速階段DE段段:第二降速階段第二降速階段D點(diǎn)點(diǎn):第二臨界點(diǎn)第二臨界點(diǎn) 非多孔物料非多孔物料武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件 空氣的溫度、濕度不同，速率曲線的

5、位置也不同?？諝獾臏囟取穸炔煌?，速率曲線的位置也不同。石棉紙漿的干燥速率曲線圖 武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件二、恒速干燥階段二、恒速干燥階段 5. 恒速干燥階段的干燥速率只與空氣的狀態(tài)有關(guān)，恒速干燥階段的干燥速率只與空氣的狀態(tài)有關(guān)，而與物料的種類無關(guān)。而與物料的種類無關(guān)。 2. (NA)C 常量常量3.物料表面溫度為物料表面溫度為tw；4. 在該階段除去的水分為非結(jié)合水分；在該階段除去的水分為非結(jié)合水分； 1.濕物料表面全部潤(rùn)濕，即濕物料水分從物料內(nèi)部濕物料表面全部潤(rùn)濕，即濕物料水分從物料內(nèi)部遷移至表面的速率遷移至表面的速率大于大于水分在表面汽化的速率。水分在表面汽化的速

6、率。恒速干恒速干燥階段為表面汽化控制。燥階段為表面汽化控制。)()()(HHkttrNwHwwCA武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件三、三、 降速干燥階段降速干燥階段 1 .降速的原因降速的原因 實(shí)際汽化表面減小實(shí)際汽化表面減小; 汽化面內(nèi)移汽化面內(nèi)移 ;平衡蒸汽壓下降平衡蒸汽壓下降; 固體內(nèi)部水分的擴(kuò)散極慢。固體內(nèi)部水分的擴(kuò)散極慢。 武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件 (4) 降速干燥階段的干燥速率降速干燥階段的干燥速率與物料種類、結(jié)構(gòu)、與物料種類、結(jié)構(gòu)、形狀及尺寸有關(guān)形狀及尺寸有關(guān)，而與空氣狀態(tài)關(guān)系不大。，而與空氣狀態(tài)關(guān)系不大。2. 降速干燥階段特點(diǎn)降速干燥階段

7、特點(diǎn) (1) 隨著干燥時(shí)間的延長(zhǎng)，干基含水量隨著干燥時(shí)間的延長(zhǎng)，干基含水量X減小，干燥減小，干燥速率降低，速率降低，物料表面溫度逐漸升高物料表面溫度逐漸升高；(2)物料表面溫度大于濕球溫度物料表面溫度大于濕球溫度；(3)除去的水分為除去的水分為非結(jié)合、結(jié)合水分非結(jié)合、結(jié)合水分；武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件四、四、 臨界含水量臨界含水量 等速干燥階段的速率越大，等速干燥階段的速率越大，Xc降低物料厚度，降低物料厚度，Xc物料越細(xì)，物料越細(xì)，Xc武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件五、干燥操作對(duì)物料性狀的影響五、干燥操作對(duì)物料性狀的影響 1.恒速段可以采用較高的氣流

8、溫度恒速段可以采用較高的氣流溫度，以提高干燥，以提高干燥速率和熱的利用率。速率和熱的利用率。 2. 降速段降速段尤其是干燥后期尤其是干燥后期需控制干燥速率需控制干燥速率，防止物料溫度過高。防止物料溫度過高。 b.某些物質(zhì)因脫水而產(chǎn)生種種物理的、化學(xué)的以某些物質(zhì)因脫水而產(chǎn)生種種物理的、化學(xué)的以致生物的變化。如木材脫水收縮，內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，嚴(yán)致生物的變化。如木材脫水收縮，內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，嚴(yán)重時(shí)可使木材沿薄弱面開裂。有些物質(zhì)脫水后會(huì)產(chǎn)生重時(shí)可使木材沿薄弱面開裂。有些物質(zhì)脫水后會(huì)產(chǎn)生表面硬化、干裂，起皺等不良現(xiàn)象。表面硬化、干裂，起皺等不良現(xiàn)象。a.降速段，物料溫度升高；降速段，物料溫度升高；原因：原因：

9、武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件14.3.2 間歇干燥過程的計(jì)算間歇干燥過程的計(jì)算 物料在恒定干燥條件下所需干燥時(shí)間的確定方法：物料在恒定干燥條件下所需干燥時(shí)間的確定方法：a.同一物料的干燥試驗(yàn)確定同一物料的干燥試驗(yàn)確定b.當(dāng)生產(chǎn)條件與試驗(yàn)差別不大時(shí)，可進(jìn)行估算。當(dāng)生產(chǎn)條件與試驗(yàn)差別不大時(shí)，可進(jìn)行估算。 恒速階段的干燥時(shí)間恒速階段的干燥時(shí)間11. 物料的自由含水量由物料的自由含水量由X1降至降至XC忽略物料的預(yù)熱階段忽略物料的預(yù)熱階段 cAG dXNAd1C10AddXcXGXAN 11ccAGXXAN武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件2. NA的

10、確定的確定 11ccAGXXAN按傳質(zhì)或傳熱速率式估算按傳質(zhì)或傳熱速率式估算 )()(wwwHAttrHHkN實(shí)驗(yàn)測(cè)定實(shí)驗(yàn)測(cè)定幾種典型的氣流與物料的接觸方式時(shí)的給熱系數(shù)幾種典型的氣流與物料的接觸方式時(shí)的給熱系數(shù) 空氣平行于物料表面流動(dòng)空氣平行于物料表面流動(dòng) 8 . 00143. 0GkW/m2武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件G為氣體的質(zhì)量流速，為氣體的質(zhì)量流速，kg/(m2s) 條件為條件為G=0.688.14 kg/（m2s），氣溫），氣溫t=45150空氣自上而下或自下而上穿過顆粒堆積層空氣自上而下或自下而上穿過顆粒堆積層 單一球形顆粒懸浮于氣流中單一球形顆粒懸浮于氣流中0

11、.590.410.0189/ (/350)ppGdd G0.490.410.0118/ (/350)ppGdd G1/ 21/3p20.65er (Re/)pppdRPd u 武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件 降速階段的干燥時(shí)間降速階段的干燥時(shí)間2 1.物料的自由含水量由物料的自由含水量由XC降至降至X2（X2X*)所需時(shí)間所需時(shí)間 2c2Ac02ddXXNXAG2. 計(jì)算計(jì)算 近似計(jì)算法近似計(jì)算法 數(shù)值積分法或圖解積分法數(shù)值積分法或圖解積分法武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件近似計(jì)算法近似計(jì)算法)(*AXXKNx用虛線用虛線CE代替代替CDE*c

12、cA,XXXNK)()(wHww,HHkttNCAC22*Xc*Xc2ddXXXXXXXAKGXXXAKGc*2*cXc2lnXXXXAKGX實(shí)際含水量實(shí)際含水量*cC2*X2lnGXAKXX自由含水量自由含水量武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件教材教材p247 例例14-4X1=0.10 Xc=0.08 X*=0 X2=0.04X1=0.10 Xc=0.08X2=0.04恒速段恒速段降速段降速段武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件0.80.0143G2 491.32.303rt常壓下將常壓下將300kg物料物料(w1=25%)置于置于t=90，tw=40的空氣的空氣

13、中，空氣以中，空氣以7m/s的流速平行流過物料。干燥面積為的流速平行流過物料。干燥面積為5.5 m2，濕，濕物料在該條件下的物料在該條件下的Xc=0.12 kg水水/kg干料，干料，X*=0.03 kg水水/kg干干料，降速段可視為直線。試求：料，降速段可視為直線。試求：(1) 除去除去40 kg水分所需的干燥時(shí)間水分所需的干燥時(shí)間(h)；(2) 將物料繼續(xù)干燥，再除去將物料繼續(xù)干燥，再除去20kg水分所需的干燥時(shí)間水分所需的干燥時(shí)間(h)；(3) 其他條件不變，只是將物料層厚度減半，求將物料干燥其他條件不變，只是將物料層厚度減半，求將物料干燥至同第至同第(1)的含水量一樣時(shí)所需干燥時(shí)間。的含

14、水量一樣時(shí)所需干燥時(shí)間。已知：空氣平行于物料表面流動(dòng)時(shí)的對(duì)流給熱系數(shù)為已知：空氣平行于物料表面流動(dòng)時(shí)的對(duì)流給熱系數(shù)為kW/(m2)，G的單位為的單位為kg/(m2s)；t的單位為的單位為；r的單位的單位kJ/kg；40下水的飽和蒸汽壓為下水的飽和蒸汽壓為7.377 kPa。汽化潛熱武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件解解: (1) 除去40 kg水分所需的干燥時(shí)間 0.622WWWpHpp1.09()WWWHHttr1()2918HH RTvp1HHv Gu wAwttNrC10.156XXc10CAGXXA NC31.367 100.80.0143G1.48 h武漢工程大學(xué)化工原

15、理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件(2) 再除去20 kg水分所需干燥時(shí)間 20.067X Xc降速段1CXX2CXX恒速段降速段110.30 hCCAGXXA NC222lnCXCCCXXXGGXXdXAkXXAkXX AXCNkXXC0.67 h120.300.670.97 h武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件(3) Xc將減小，而將減小，而X1不變，故干燥過程仍屬恒速段不變，故干燥過程仍屬恒速段 10CAGXXA NCGc減半減半1.48=0.7422 武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件3 .總干燥時(shí)間總干燥時(shí)間 *cc1Xc1XXXXAKG)ln(*2*c*cc

16、1Xc21XXXXXXXXAKG*2*cc121lnXXXXXXXXc11ccAGXXAN*A()xCNKXX*2*cXc2lnXXXXAKG武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件14.3.3 連續(xù)干燥過程的一般特性連續(xù)干燥過程的一般特性 一一 、連續(xù)干燥器中氣流與物料的接觸方式、連續(xù)干燥器中氣流與物料的接觸方式 武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件二、連續(xù)干燥過程的特點(diǎn)二、連續(xù)干燥過程的特點(diǎn) 1. 預(yù)熱段預(yù)熱段(物料中的水分臨界水分）物料中的水分臨界水分） 沿設(shè)備長(zhǎng)度增加，物料表面溫度上升到氣流的濕球溫度，沿設(shè)備長(zhǎng)度增加，物料表面溫度上升到氣流的濕球溫度，氣流溫度下降。

17、氣流溫度下降。 武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件2. 表面汽化階段表面汽化階段(物料中的水分臨界水分物料中的水分臨界水分) 沿設(shè)備長(zhǎng)度增加，物料表面水分汽化，空氣濕度增加，空氣沿設(shè)備長(zhǎng)度增加，物料表面水分汽化，空氣濕度增加，空氣經(jīng)歷絕熱增濕過程經(jīng)歷絕熱增濕過程 ；物料表面溫度基本保持不變，為空氣的濕球；物料表面溫度基本保持不變，為空氣的濕球溫度。溫度。 武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件3. 升溫階段升溫階段(物料中的水分臨界水分物料中的水分臨界水分) 沿設(shè)備長(zhǎng)度增加，物料溫度升高，氣流溫度繼續(xù)下降。沿設(shè)備長(zhǎng)度增加，物料溫度升高，氣流溫度繼續(xù)下降。 武漢工程大學(xué)化

18、工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件二、連續(xù)干燥過程的數(shù)學(xué)描述分析二、連續(xù)干燥過程的數(shù)學(xué)描述分析 1. 考察方法：考察方法：歐拉法歐拉法 考察對(duì)象：在垂直于氣流運(yùn)動(dòng)方向上取一設(shè)備微元考察對(duì)象：在垂直于氣流運(yùn)動(dòng)方向上取一設(shè)備微元 2. 過程數(shù)學(xué)描述方程過程數(shù)學(xué)描述方程 氣固相際傳熱及傳質(zhì)速率方程式氣固相際傳熱及傳質(zhì)速率方程式 物料內(nèi)部的傳熱、傳質(zhì)速率方程式物料內(nèi)部的傳熱、傳質(zhì)速率方程式 物料衡算式物料衡算式熱量衡算式熱量衡算式武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件14.3.4 干燥過程的物料衡算與熱量衡算干燥過程的物料衡算與熱量衡算 一一 、空氣干燥器的操作原理圖、空氣干燥器的操作原理圖

19、 1.進(jìn)料口；進(jìn)料口；2干燥室；干燥室；3卸料口；卸料口； 4抽風(fēng)機(jī)；抽風(fēng)機(jī)；5空氣預(yù)熱器；空氣預(yù)熱器；6補(bǔ)充加熱器補(bǔ)充加熱器武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件二二 、物料衡算、物料衡算 水分蒸發(fā)量；水分蒸發(fā)量；空氣消耗量；空氣消耗量；干燥產(chǎn)品流量干燥產(chǎn)品流量 2.水分蒸發(fā)量水分蒸發(fā)量W 1. 計(jì)算目的計(jì)算目的)()(1221221121cHHVGGwGwGXXGW武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件)(02HHVW3. 空氣消耗量空氣消耗量 干空氣質(zhì)量流量干空氣質(zhì)量流量 0212HHWHHWV211VlWHH)1 (0HVV 實(shí)際空氣（新鮮空氣）質(zhì)量流量實(shí)際空氣（新

20、鮮空氣）質(zhì)量流量kg濕空氣濕空氣/s風(fēng)機(jī)的風(fēng)量風(fēng)機(jī)的風(fēng)量qV（m3濕空氣濕空氣/s）ptHVVvqHv3 .101273273)244. 1773. 0(比空氣用量比空氣用量 武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件4 .干燥產(chǎn)品質(zhì)量流量干燥產(chǎn)品質(zhì)量流量 )1 ()1 (2211wGwGGc)1/()1 (2112wwGG 注意：注意：G2是指離開干燥器的物料的流量，其中包括是指離開干燥器的物料的流量，其中包括絕干物料及含有的少量水分。絕干物料及含有的少量水分。 武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件三、三、 熱量衡算熱量衡算 忽略預(yù)熱器的熱損失忽略預(yù)熱器的熱損失 )()(0

21、1pH01p1ttVcIIVQ11112500)88. 101. 1 (HtHI00002500)88. 101. 1 (HtHI01HH 01ppHHcc1 .預(yù)熱器的熱量衡算預(yù)熱器的熱量衡算 武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件2.干燥器的熱量衡算干燥器的熱量衡算 LcQIGVIQIGVI2c2D11LmcQcGVIQcGVI22pc2D11pm1Xcccl ppspm或或cpm濕物料的比熱容，濕物料的比熱容，kJ/(kg干物料干物料.) 對(duì)于水對(duì)于水cpl=4.18 kJ/(kg.)武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件四、四、 物料衡算與熱量衡算的聯(lián)立求解物料衡算

22、與熱量衡算的聯(lián)立求解 1 .設(shè)計(jì)型問題分析設(shè)計(jì)型問題分析 目標(biāo)：目標(biāo)：計(jì)算完成一定干燥任務(wù)所需干空氣用量計(jì)算完成一定干燥任務(wù)所需干空氣用量 02HHWVLcQIGVIQIGVI2c2D11干燥任務(wù)干燥任務(wù)Gc、W、1、X1、X2空氣初始狀態(tài)空氣初始狀態(tài)H1(=H0) QL可按傳熱公式求或取可按傳熱公式求或取QL=(0.050.10)QP 2不能任意選擇不能任意選擇 未知變量：未知變量：V、H2 、t1、t2、QD V、W、H2、H0、 t1、Gc 、1X1、QD、t2、 1 、X2、QL武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件02HHWVLcQIGVIQIGVI2c2D11未知變量：未

23、知變量：V、H2 、t1、t2、QD t1可以選定可以選定未知變量：未知變量：V、H2 、t2、QD 約束方程：約束方程：2個(gè)個(gè) 設(shè)計(jì)者應(yīng)選擇的參數(shù)設(shè)計(jì)者應(yīng)選擇的參數(shù)2個(gè)個(gè) 武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件2、干燥過程的物料和熱量衡算常遇到以下兩種情況、干燥過程的物料和熱量衡算常遇到以下兩種情況 未知變量：未知變量：V、H2 、t2、QD 選擇氣體出干燥器的狀態(tài)（如選擇氣體出干燥器的狀態(tài)（如t2及及 即即H2已定，求已定，求V與與QD。 選定選定QD （如許多干燥器（如許多干燥器QD=0，即不補(bǔ)充熱量），即不補(bǔ)充熱量）及氣體出干燥器狀態(tài)的一個(gè)參數(shù)，求及氣體出干燥器狀態(tài)的一個(gè)參數(shù)

24、，求V及另一個(gè)氣體出及另一個(gè)氣體出口參數(shù)。口參數(shù)。2武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件五、理想干燥器過程的物料和熱量衡算五、理想干燥器過程的物料和熱量衡算 1. 理想干燥過程理想干燥過程 熱量衡算式熱量衡算式 LDQQIIGIIV)()(21c12 整個(gè)干燥過程濕物料不升溫（物料中的水分都在表整個(gè)干燥過程濕物料不升溫（物料中的水分都在表面汽化段去除，物料的升溫很小面汽化段去除，物料的升溫很小1 2） 、無熱損失、干、無熱損失、干燥器不補(bǔ)充熱量；燥器不補(bǔ)充熱量； 干燥過程中濕物料中水分帶入的熱量及補(bǔ)充的熱量干燥過程中濕物料中水分帶入的熱量及補(bǔ)充的熱量剛好與熱損失及升溫物料所需的熱量

25、相抵消。剛好與熱損失及升溫物料所需的熱量相抵消。 21II 理想干燥過程（或等焓干燥、絕熱干燥過程）。理想干燥過程（或等焓干燥、絕熱干燥過程）。 武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件2. 濕度圖表示濕度圖表示 武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件例例14-5武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件廢氣循環(huán)的干燥過程廢氣循環(huán)的干燥過程(理想干燥器理想干燥器)從廢氣中取從廢氣中取80%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù))與濕度為與濕度為0.0033kg/kg干氣、干氣、溫度為溫度為16的新鮮空氣混合后進(jìn)入預(yù)熱器的新鮮空氣混合后進(jìn)入預(yù)熱器(如附圖示如附圖示)。已知廢氣的溫度為已知廢氣

26、的溫度為67，濕度為，濕度為0.03 kg水水/kg干氣。干氣。物料最初含水量為物料最初含水量為47%(濕基，下同濕基，下同)，最終含水量為，最終含水量為5%，干燥器的生產(chǎn)能力為，干燥器的生產(chǎn)能力為1 500kg濕物料濕物料/h。試求干。試求干燥器每小時(shí)消耗的空氣量和預(yù)熱器的耗熱量。設(shè)干燥燥器每小時(shí)消耗的空氣量和預(yù)熱器的耗熱量。設(shè)干燥器是理想干燥器。器是理想干燥器。 武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件六、六、 實(shí)際干燥過程的物料和熱量衡算實(shí)際干燥過程的物料和熱量衡算 LDQQIIGIIV)()(21c12LDQIIGQ)(12c12

27、II LDQIIGQ)(12c12II (1)當(dāng)當(dāng)(2)當(dāng)當(dāng)武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件例例14-6實(shí)際干燥過程中氣體出口狀態(tài)的計(jì)算實(shí)際干燥過程中氣體出口狀態(tài)的計(jì)算武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件14.3.5 干燥過程的熱效率干燥過程的熱效率 一、一、 空氣在干燥器中放出熱量的分析空氣在干燥器中放出熱量的分析 20c21()()PDLQQV IIG IIQ武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件0202020()()()pHpVV IIVcttW ctr武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件112212c)()(pLpmcWccGIIG武漢

28、工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件20c21()()PDLQQV IIG IIQ0202020()()()pHpVV IIVcttW ctr112212c)()(pLpmcWccGIIGLpHpmcpLpVDPQttVccGctcrWQQ)()()(021221200加入干加入干燥系統(tǒng)燥系統(tǒng)的熱量的熱量蒸發(fā)水蒸發(fā)水分耗熱分耗熱Q1物料升溫物料升溫耗熱耗熱Q2加熱加熱空氣空氣耗熱耗熱Q3熱熱損損失失QL武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件二、干燥器的熱效率二、干燥器的熱效率 Dp21QQQQ0DQ0lQ010()PpHQVctt01220()ppHQQQVctt012102

29、pH21pHDp2111ttttttVcttVcQQQQ若若（等焓、理想、絕熱干燥），則（等焓、理想、絕熱干燥），則 123PDLQQQQQQ0012102012()()pHpHQQVcttttVctt0320()pHQVctt武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件三、三、 提高提高的措施的措施 1. 當(dāng)當(dāng)t0，t1一定時(shí)，降低廢氣的溫度一定時(shí)，降低廢氣的溫度t2 干燥速率干燥速率NA，,設(shè)備容積設(shè)備容積弊：弊： t2不能過低以避免出現(xiàn)返潮現(xiàn)象不能過低以避免出現(xiàn)返潮現(xiàn)象 2w,1(20 50)tt）武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件2 .當(dāng)當(dāng)t0，t2一定時(shí)，提高空氣的

30、預(yù)熱溫度一定時(shí)，提高空氣的預(yù)熱溫度t1 弊：弊： t1除受熱源能位的限制外還應(yīng)以物料不致在除受熱源能位的限制外還應(yīng)以物料不致在高溫下受熱破壞為限。高溫下受熱破壞為限。 3 . 減少干燥過程的各項(xiàng)熱損失減少干燥過程的各項(xiàng)熱損失 a. 做好干燥設(shè)備和管道的保溫工作，做好干燥設(shè)備和管道的保溫工作， b. 防止干燥系統(tǒng)的滲透。防止干燥系統(tǒng)的滲透。 4. 采用部分廢氣循環(huán)操作采用部分廢氣循環(huán)操作 弊：干燥速率降低，干燥時(shí)間增加，裝置費(fèi)用增弊：干燥速率降低，干燥時(shí)間增加，裝置費(fèi)用增加，存在一最佳廢氣循環(huán)量，一般廢氣循環(huán)量為總氣加，存在一最佳廢氣循環(huán)量，一般廢氣循環(huán)量為總氣量的量的20%30%。 武漢工程大

31、學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件教材例教材例14-7 預(yù)熱溫度對(duì)熱效率的影響預(yù)熱溫度對(duì)熱效率的影響t1/127140QL5%Q6%QV(kg/s)7.776.09H20.01620.0189Qp(kW)847749Q3(kW)491385QL(kW)42.444.90.370.426武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件某濕物料在常壓干燥器內(nèi)進(jìn)行絕熱干燥，干燥后的某濕物料在常壓干燥器內(nèi)進(jìn)行絕熱干燥，干燥后的產(chǎn)品為產(chǎn)品為4 000 kg/h，濕物料的含水率為，濕物料的含水率為15%(濕基，濕基，下同下同)，產(chǎn)品的含水率不得高于，產(chǎn)品的含水率不得高于1%，空氣的初始溫，空氣的初始溫

32、度為度為20，相對(duì)濕度為，相對(duì)濕度為40%。空氣預(yù)熱至?？諝忸A(yù)熱至120后后進(jìn)入干燥器，氣體出干燥器的溫度選定為進(jìn)入干燥器，氣體出干燥器的溫度選定為70。問：?jiǎn)枺?所需濕空氣用量所需濕空氣用量(m3/h)；(2) 預(yù)熱器的熱負(fù)預(yù)熱器的熱負(fù)荷荷(kW)；(3) 干燥器的熱效率；干燥器的熱效率；(4) 若選定氣體出若選定氣體出干燥器的溫度過高干燥器的溫度過高(或過低或過低)，其弊端是什么？，其弊端是什么？武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件某濕物料在常壓干燥器內(nèi)進(jìn)行絕熱干燥某濕物料在常壓干燥器內(nèi)進(jìn)行絕熱干燥,已知條件見上已知條件見上圖圖. 問問: 所需濕空氣用量所需濕空氣用量(m3/h

33、)；(2) 預(yù)熱器的熱負(fù)荷預(yù)熱器的熱負(fù)荷(kW)；(3) 干燥器的熱效率；干燥器的熱效率；(4) 若選定氣體出干燥器若選定氣體出干燥器的溫度過高的溫度過高(或過低或過低)，其弊端是什么？，其弊端是什么？武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件(1) 空氣流量00VHqVv20WVHH1212211wwWGGGw1112221.01 1.882 5001.01 1.882 500HtHHtH12II10HH000(273)1()2918HHRtvp00.622SSpHpp武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件(2) 預(yù)熱器的熱負(fù)荷預(yù)熱器的熱負(fù)荷 0,10pp HQVctt(3)

34、 熱效率熱效率 000,10,20312,1010()()()p Hp HpDpDp HVcttVcttQQQttQQVctttt(4) 若選定氣體出干燥器的溫度過高，其弊端是：廢氣若選定氣體出干燥器的溫度過高，其弊端是：廢氣帶走的熱量增加，干燥器的熱效率降低。若選定氣體出帶走的熱量增加，干燥器的熱效率降低。若選定氣體出干燥器的溫度過低，其弊端是：降低干燥效率，延長(zhǎng)干干燥器的溫度過低，其弊端是：降低干燥效率，延長(zhǎng)干燥時(shí)間，增加設(shè)備容積，還可能出現(xiàn)氣流在設(shè)備及管道燥時(shí)間，增加設(shè)備容積，還可能出現(xiàn)氣流在設(shè)備及管道出口處因散熱而析出水滴，導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)返潮現(xiàn)象。出口處因散熱而析出水滴，導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)返潮

35、現(xiàn)象。武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件某濕物料用熱空氣進(jìn)行干燥。已知空氣的初始溫度某濕物料用熱空氣進(jìn)行干燥。已知空氣的初始溫度為為25，濕球溫度為，濕球溫度為18。現(xiàn)將空氣預(yù)熱至?，F(xiàn)將空氣預(yù)熱至120后送入干燥室，從干燥室出來的空氣溫度為后送入干燥室，從干燥室出來的空氣溫度為80。濕物料進(jìn)干燥室前溫度為濕物料進(jìn)干燥室前溫度為20，含水率為，含水率為2.5%(濕濕基，下同基，下同)，出干燥室的溫度為，出干燥室的溫度為60，含水率為，含水率為0.2%；濕物料處理量為；濕物料處理量為8 000kg/h，絕干物料的比，絕干物料的比熱容為熱容為1.84 kJ/(kg)。干燥室內(nèi)無補(bǔ)充熱量

36、，設(shè)。干燥室內(nèi)無補(bǔ)充熱量，設(shè)備熱損失估計(jì)為外加總熱量的備熱損失估計(jì)為外加總熱量的5%。試求：。試求： 單位單位時(shí)間獲得的產(chǎn)品質(zhì)量時(shí)間獲得的產(chǎn)品質(zhì)量(kg/h)；(2) 水分蒸發(fā)量水分蒸發(fā)量(kg/h)；(3)干空氣用量干空氣用量(kg/h)；(4) 預(yù)熱器內(nèi)所加入的熱量預(yù)熱器內(nèi)所加入的熱量(kJ/h)；(5) 干燥器的熱效率干燥器的熱效率. 武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件試求：試求： 單位時(shí)間獲得的產(chǎn)品質(zhì)量單位時(shí)間獲得的產(chǎn)品質(zhì)量(kg/h)；(2) 水分水分蒸發(fā)量蒸發(fā)量(kg/h)；(3)干空氣用量干空氣用量(kg/h)；(4) 預(yù)熱器內(nèi)預(yù)熱器內(nèi)所加入的熱量所加入的熱量(kJ

37、/h)；(5) 干燥器的熱效率干燥器的熱效率. 武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件(1) 單位時(shí)間獲得的產(chǎn)品質(zhì)量單位時(shí)間獲得的產(chǎn)品質(zhì)量(2) 水分蒸發(fā)量水分蒸發(fā)量 221-CGGw11(1)cGGw12()cXW GX=1111wXw2221-wXw武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件(3)干空氣用量干空氣用量2021()()PcLQV IIG IIQ20WVHH010(1.01 1.88)()PQVHtt2222(1.01 1.88)2500IHtH0000(1.01 1.88)2500IHtH111(4.18)psIXc 222(4.18)psIXc 0.05LPQQ2VH武漢工程大學(xué)化工原理課件武漢工程大學(xué)化工原理課件(4)