化工原理干燥2014-mass transfer

1、干燥器t0補(bǔ)充加熱Q補(bǔ)t1熱損失Q損t2Q3Q預(yù)熱器預(yù)濕物料汽化水分耗熱Q1干物料物料升溫耗熱Q21. 干燥過程的熱量分配Q預(yù) Q補(bǔ) Q1 Q2 Q3 Q損上式表明，加入到干燥系統(tǒng)中的熱量Q被用于四個(gè)方面：（1）加熱空氣Q3；（2）蒸發(fā)水分Q1；（3）加熱物料Q2 ；（4）熱損失Q損。四、干燥過程的熱效率加入到干燥系統(tǒng)中的熱量Q被用于:將新鮮空氣V（濕度為H0）由t0加熱至t2，所需熱量為：Q3 VcpH(t2 t0 ) V (1.011.88H0 )(t2 t0 )0對(duì)于原濕物料，其中干燥產(chǎn)品從1被加熱到2 后離開干燥器，所耗熱量為：Q2 Gccpm2 (21 )水分W由液態(tài)溫度1被加熱并汽

2、化，在溫度t2下隨氣相離開干燥器，所耗熱量為：Q1 W ( 0 cpV t2 cpL1 )干燥系統(tǒng)損失的熱量Q損。2. 干燥系統(tǒng)的熱效率其中Q1直接用于干燥目的，Q2 是為了達(dá)到規(guī)定含水量所不可避免。因此干燥過程中熱量利用得經(jīng)濟(jì)性可以用以下定義的熱效率來表示： Q1 Q2Q預(yù) Q補(bǔ)Q預(yù) Q補(bǔ) Q1 Q2 Q3 Q損3. 理想干燥過程的熱效率對(duì)于理想干燥過程，Q損Q補(bǔ)0，干燥過程中物料溫度不變。提供給干燥器的熱量為：Q預(yù) VcpH(t t)010將新鮮空氣V由t0加熱至t2，所需熱量為：VcpH(t02 t0 )對(duì)于理想干燥過程的熱效率為： VcpH0 (t1 t0 ) VcpH0 (t2 t0

3、 ) t1 t2VcpH(t1 t0 )0t1 t0 t1 t2t1 t0提高熱效率可從提高預(yù)熱溫度t1及降低廢氣出口溫度t2兩方面著手。提高預(yù)熱溫度，干燥過程所需的空氣用量少，廢氣帶走的熱量相應(yīng)減少，熱效率得以提高。但空氣的預(yù)熱溫度應(yīng)在物料不致在高溫下受熱破壞為限。降低廢氣出口溫度可以提高熱效率，但降低了干燥速率，延長(zhǎng)了干燥時(shí)間。同時(shí)，廢氣出口溫度不能過低以致接近飽和狀態(tài)。例14-3：某濕物料用熱空氣進(jìn)行干燥，空氣的初始溫度為 20oC，初始濕含量為0.006kg水/kg干氣，為保證干燥產(chǎn)品的質(zhì)量，空氣進(jìn)入干燥器的溫度不得高于90oC。若空氣的出口溫度選定為60oC，并假定為理想干燥過程。試

4、求：將空氣預(yù)熱至最高允許溫度即90oC進(jìn)入干燥器，蒸發(fā)每kg水分所需的空氣量及供熱量各為多少？熱效率為多少？若將干燥器出口氣體的2/3回流至入口與新鮮空氣混合，并同樣使進(jìn)入干燥器的混合氣的溫度為90oC，蒸發(fā)每kg水分所需的空氣量、供熱量和熱效率各有何變化？在干燥器適當(dāng)位置設(shè)置中間加熱器，將已降至60oC的空氣再度加熱到90oC，假設(shè)兩段干燥過程皆為理想，求蒸發(fā)每kg水分所需的空氣量、供熱量和熱效率。pH010010(1.01 1.88H1 )t1 2500H1 (1.01 1.88H2 )t2t1 90H1 H0 0.006t2 60 2500H2V1WH2 H1H2 0.0177kg水/

5、kg干氣W V (H2 H1 )蒸發(fā)每kg水的空氣用量： 85.5kg干氣/kg水蒸發(fā)每kg水的供熱量：WW t1 t2Q Vc(t t) V(1.01 1.88H)(t t) 6.11103 kJ / kg水t1 t0 0.429(1)等焓過程：(2)氣體2/3回流：V,t0V, t2,H22V, t2,H2H1,t1Hm,tm3Vtm90oC，t260oC，H1=0.006kg水/kg干氣不變Im I22 0.0428kg水/ kg干氣m 2H 3H H2 Hm 0.0305kg水/ kg干氣H1122I 2Im 3I 3I2 I1 I1t154o CWH2 H1V1 27.2kg干氣/

6、kg水010WQ V (1.011.88H)(t t ) 3.72 103 kJ / kg水 t1 t2t1 t0 0.702H0t0t1H12t 1t 2H 1H t2H2(3)中間加熱：t1 90H1 H0 0.0062t每一段都是等焓過程，但兩段間焓不相等(1.01 1.88H1 )t1 2500H1 (1.01 1.88H 2 )t 2 2500H 2中間加熱為等濕升溫，H 1 H 21t2 90(1.01 1.88H 1 )t 1 2500H 1 (1.01 1.88H2 )t2 2500H2H2 0.0297kg水/ kg干氣 60H 0.0177kg水/ kg干氣V1WH2 H1

7、 42.2kg干氣/kg水蒸發(fā)每kg水的空氣用量：31102123120蒸發(fā)每kg水的供熱量：WQ V (1.01 1.88H )(t t ) (1.01 1.88H )(t t ) 4.34 10 kJ / kg水W蒸發(fā)每kg水被廢氣帶走的熱量：Q V (1.01 1.88H )(t t ) 1.72 103 kJ / kg水Q熱效率： Q Q3 0.603第四節(jié)干燥器對(duì)產(chǎn)品的要求：干燥程度：脫除表面水分、結(jié)合水分甚至結(jié)晶水分。要求的平均濕含量和干燥均勻性。外觀：一定的晶型和光澤，不開裂變形等。由于物料的多樣性，年生產(chǎn)能力也有很大差別，故干燥器的形式也很多。干燥器的選型應(yīng)考慮以下因素：保證物

8、料的干燥質(zhì)量，干燥均勻，不發(fā)生變質(zhì)，保持晶形完整，不發(fā)生龜裂變形；干燥速率快，干燥時(shí)間短，單位體積干燥器汽化水分量大，能做到小設(shè)備大生產(chǎn)；能量消耗低，熱效率高，動(dòng)力消耗低；干燥工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備投資小，操作穩(wěn)定，控制靈活，勞動(dòng)條件好，污染環(huán)境小。廂式 (室式) 干燥器小型的稱為烘箱，大型的稱為烘房，可同時(shí)處理多種物料。通常在常壓或真空下間歇操作。廂內(nèi)設(shè)有支架，濕物料放在矩形淺盤內(nèi)，或懸掛在支架上(板狀物料)，空氣經(jīng)加熱器預(yù)熱并均勻分配后，平行掠過物料表面，離開物料表面的濕廢氣體，部分排空，部分循環(huán)，與新鮮空氣混合后用作干燥介質(zhì)。洞道式干燥器空氣連續(xù)地在洞道內(nèi)被加熱并強(qiáng)制地流過物料表面，流程可安排成

9、并流或逆流，還可根據(jù)需要安排中間加熱或廢氣循環(huán)，干燥介質(zhì)可用熱空氣和煙道氣。洞道式干燥器容積大，小車在洞道內(nèi)停留時(shí)間長(zhǎng)，適用于具有一定形狀的比較大的物料如木材、皮革或陶器等的干燥。帶式干燥器噴霧干燥器用于干燥溶液、漿液或懸浮液霧化器的一般要求霧化器是噴霧干燥器的關(guān)鍵部件，它將影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和能量消耗，好的霧化器應(yīng)具有霧滴直徑均勻，噴嘴結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)能力大，能量消耗低，操作方便等特點(diǎn)。氣流式霧化器壓縮空氣在噴嘴處達(dá)到音速并形成很低的壓力，抽送料液由噴嘴成霧狀噴出?？芍苽淞叫∮?5m 的微細(xì)顆粒，能處理粘度較大的料液，但動(dòng)力消耗較大，裝置的生產(chǎn)能力較小。料液空氣離心式霧化器料液送入一高速旋轉(zhuǎn)的

10、（400020000 rpm）裝有放射形葉片的圓盤中央，在離心力作用下加速?gòu)闹苓叄ㄖ芟蛩俣?00160m/s）呈霧狀灑出。軸料液優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單，對(duì)物料的適應(yīng)能力強(qiáng)，操作彈性大，產(chǎn)品粒徑均勻。特別適合于處理固相含量較高的液體。缺點(diǎn)：干燥器直徑較大，霧化器加工難度大，制造價(jià)格高。壓力式霧化器應(yīng)用最為廣泛。用泵將料液加壓至 30-200atm并通入噴嘴，噴嘴內(nèi)有螺旋室，液體在其中高速旋轉(zhuǎn)并從出口小孔處呈霧狀噴出。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，動(dòng)力消耗低。缺點(diǎn)：操作彈性小，產(chǎn)品粒徑不均勻，噴嘴容易因腐蝕或磨損而影響噴霧質(zhì)量。氣流干燥器氣流干燥器的傳熱強(qiáng)化多級(jí)氣流干燥器將多臺(tái)氣流干燥串聯(lián)使用，總管長(zhǎng)相同的情況

11、下，加速段增加。且各干燥器可選擇合適的氣體條件，有利于熱能的回收和合理 利用。在淀粉、奶粉生產(chǎn)中被廣泛采用。脈沖式氣流干燥器脈沖管內(nèi)氣速隨管徑變化而交替地增大和減小。由于慣性的作用，顆粒運(yùn)動(dòng)速度滯后氣體，使氣固兩相的相對(duì)速度增加。旋風(fēng)式氣流干燥器類似于旋風(fēng)分離器，但更長(zhǎng)，氣流攜帶固體顆粒沿切線方向進(jìn)入后作螺旋運(yùn)動(dòng)，使物料在瞬間得到干燥。適用于允許磨損的熱敏性物料（如制藥行業(yè)）。流化床干燥器又稱為沸騰床干燥器，是流態(tài)化技術(shù)在干燥作業(yè)上的應(yīng)用。多層流化床固體在每一層完全混合，但層與層之間不相混。改善了物料停留時(shí)間的分布，層數(shù)越多，產(chǎn)品濕含量愈均勻。國(guó)內(nèi)使用五層流化床干燥滌綸切片，效果很好。氣固兩相

12、逆流流動(dòng)，有利于降低產(chǎn)品的濕含量，且可使熱量的利用更加充分。多層流化床特別適合于產(chǎn)品濕含量較低、冷物料不能承受強(qiáng)烈干燥而干物料可以耐高溫的場(chǎng)合。多層床其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，氣體的流動(dòng)阻力也較大，因而限制了多層流化床的應(yīng)用。氣體出口加料床內(nèi)分離器溢流管出料熱風(fēng)主要問題：控制物料順利流至下一層的量，且不使氣體沿溢流管短路跑掉。在應(yīng)用中常因操作不當(dāng)而不能正常生產(chǎn)。臥式多室流化床轉(zhuǎn)筒干燥器耙式真空干燥機(jī)利用物料中的水份在真空狀態(tài)下沸點(diǎn)降低的特點(diǎn)進(jìn)行干燥。設(shè)備用蒸汽夾套間接加熱，水份受熱蒸發(fā)并被及時(shí)抽除。在干燥機(jī)殼體內(nèi)部，耙齒通過傳動(dòng)軸帶動(dòng)，耙齒端與軸線設(shè)計(jì)有一定夾角，主軸通過正向反向轉(zhuǎn)動(dòng)使物料沿軸向移動(dòng)以利于干燥及出料?；|(zhì)：樹脂、纖維素、葡聚糖、瓊脂糖配基：酸性陽(yáng)離子（CM）、堿性陰離子（DEAE）離子交換介質(zhì)預(yù)處理：物理、化學(xué)上樣：淋洗：洗脫方法：改變?nèi)芤簆H值、離子強(qiáng)度再生：酸性陽(yáng)離子樹脂酸-堿-酸-緩沖溶液淋洗堿性陰離子樹脂堿-酸-堿-緩沖溶液淋洗離子交換流程在理想干燥器內(nèi)將1000kg的濕物料自含水量50%干燥至6%（均