青海大學(xué)干燥第5章第2節(jié)干燥過程的物料衡算與熱量衡算1課件

2022/12/16一、濕物料的性質(zhì)二、干燥系統(tǒng)的物料衡算

三、干燥系統(tǒng)的熱量衡算

四、空氣通過干燥器時(shí)的狀態(tài)變化

第二節(jié)干燥過程的物料衡算與熱量衡算

2022/12/16思考：試在濕度圖上畫出干燥全過程干燥過程干燥室預(yù)熱室第二節(jié)干燥過程的物料衡算與熱量衡算

2022/12/16已知：干燥介質(zhì)（空氣）的進(jìn)口條件，如溫度、濕度、壓力等；物料的進(jìn)口條件，如溫度，濕含量，質(zhì)量或質(zhì)量流率；物料的干燥要求（濕含量）。求解：干燥介質(zhì)用量；干燥條件（如進(jìn)干燥室的空氣溫度，出干燥室的空氣溫度和濕度等）；整個(gè)設(shè)備的熱能消耗；干燥室尺寸等等。第二節(jié)干燥過程的物料衡算與熱量衡算

2022/12/162、濕物料的比熱容cm3、濕物料的焓2022/12/16干燥器物料衡算示意圖

干燥器

新鮮空氣

廢氣

濕物料

干燥產(chǎn)品

絕干空氣流量絕干物料流量干燥產(chǎn)品流量濕物料處理量二、干燥系統(tǒng)的物料衡算2022/12/161、水分蒸發(fā)量W

以1s為基準(zhǔn)，對水分作物料衡算，設(shè)干燥器內(nèi)無物料損失。

2、空氣消耗量L

單位空氣消耗量l:蒸發(fā)1kg水分消耗的絕干空氣數(shù)量,kg絕干氣/kg水。kg絕干氣單位時(shí)間內(nèi)水分蒸發(fā)量濕空氣(新鮮空氣)的消耗量為

kg新鮮空氣/s

濕空氣(新鮮空氣)的體積消耗量為

m3新鮮空氣/s

單位時(shí)間內(nèi)消耗的絕干空氣量2022/12/163.濕物料處理量及干燥產(chǎn)品流量

kg/s

絕干物料衡算濕物料處理量干燥產(chǎn)品流量kg/s

2022/12/16(1)(2)2022/12/16三、干燥系統(tǒng)的熱量衡算以1S為基準(zhǔn)，列以下各部位的熱量衡算。忽略預(yù)熱器的熱損失，對預(yù)熱器列焓衡算，得單位時(shí)間內(nèi)預(yù)熱器消耗的熱量為：

對干燥器列焓衡算，得單位時(shí)間內(nèi)向干燥器補(bǔ)充的熱量為：1、熱量衡算的基本方程式干燥器熱量衡算示意圖

干燥器

新鮮空氣

廢氣

濕物料

干燥產(chǎn)品

預(yù)熱器

2022/12/16可見,向干燥系統(tǒng)輸入的總熱量用于：加熱空氣；蒸發(fā)水分；加熱濕物料；熱損失?？偀崃?空氣升溫所需熱量

蒸發(fā)水份所需熱量物料升溫所需熱量

干燥器熱量損失2022/12/162、干燥系統(tǒng)的熱效率忽略物料中水分帶入的焓蒸發(fā)水分所需的熱量為干燥效率:汽化濕分所需熱量與氣體在干燥器中放出的熱量之比值。(因?yàn)槠瘽穹值臒崃坎攀怯行崃?干燥系統(tǒng)的總效率=熱效率×干燥效率2022/12/16提高熱效率的途徑①提高空氣出口濕度或降低出口溫度措施：t2↓,H2↑→L=W/(H2-H1)↓，η↑；注意：t2↓,H2↑→濕空氣出口相對濕度增大，要注意避免返潮現(xiàn)象的發(fā)生；代價(jià)：t2↓,H2↑→干燥器內(nèi)濕空氣與物料間的傳熱、傳質(zhì)推動力均下降，干燥時(shí)間延長，所需干燥器的體積要增大。2022/12/16②提高空氣進(jìn)入干燥器的溫度措施：

t1↑→Qp↑，若Q一定，則L↓，η↑；注意：t1↑→溫度較高，對熱敏性物料不適用；代價(jià)：t1

↑預(yù)熱器所需加熱蒸汽的品位高。2022/12/16③采用中間加熱措施：濕空氣進(jìn)出口狀態(tài)不變則采用中間加熱器時(shí)，干燥器內(nèi)的平均溫度低于沒有采用中間加熱器的干燥器，熱損失降低，從而提高熱效率η↑；代價(jià)：需要中間加熱器，平均溫度低，干燥器體積要增大。2022/12/16提高干燥系統(tǒng)熱效率的措施帶廢氣循環(huán)的干燥系統(tǒng)（1）2022/12/16提高干燥系統(tǒng)熱效率的措施帶廢氣循環(huán)的干燥系統(tǒng)（2）2022/12/16四、空氣通過干燥器時(shí)的狀態(tài)變化

1、等焓干燥過程(絕熱干燥過程)規(guī)定：(1)不向干燥器中補(bǔ)充熱量,即QD=0；(2)忽略干燥器向周圍散失的熱量,即QL=0；(3)物料進(jìn)出干燥器的焓相等，即將上述條件代入，得空氣通過干燥器時(shí)焓恒定，又稱為理想干燥過程。2022/12/16等焓干燥過程的狀態(tài)變化理想干燥等焓干燥ABC2022/12/162、非等焓干燥過程

1）操作線在過B點(diǎn)等焓線下方條件：不向干燥器補(bǔ)充熱量QD=0；不能忽略干燥器向周圍散失的熱量

QL≠0；物料進(jìn)出干燥器時(shí)的焓不相等

2022/12/162）操作線在過點(diǎn)B的等焓線上方

向干燥器補(bǔ)充的熱量大于損失的熱量和加熱物料消耗的熱量之總和3）操作線為過B點(diǎn)的等溫線

向干燥器補(bǔ)充的熱量足夠多，恰使干燥過程在等溫下進(jìn)行干燥器的熱損失不能忽略物料進(jìn)出干燥器的焓不相等需向干燥器補(bǔ)充熱量且ＱD足夠大，維持t1=t2ＱL>

0

2022/12/16非等焓干燥過程的狀態(tài)變化實(shí)際干燥AB等溫干燥升焓干燥降焓干燥2022/12/16廢氣循環(huán)干燥過程2022/12/16例：某種濕物料在常壓氣流干燥器中進(jìn)行干燥，濕物料的流量為1kg/s，初始濕基含水量為3.5%，干燥產(chǎn)品的濕基含水量為0.5%。空氣狀況為：初始溫度為25℃，濕度為0.005kg/kg干空氣，經(jīng)預(yù)熱后進(jìn)干燥器的溫度為140℃，若離開干燥器的溫度選定為60℃和40℃，試分別計(jì)算需要的空氣消耗量及預(yù)熱器的傳熱速率。又若空氣在干燥器的后續(xù)設(shè)備中溫度下降了10℃，試分析以上兩種情況下物料是否返潮？假設(shè)干燥器為理想干燥器。2022/12/16解：因在干燥器內(nèi)經(jīng)歷等焓過程，℃℃

2022/12/16絕干物料量：絕干空氣量2022/12/16預(yù)熱器的傳熱速率℃

2022/12/16分析物料的返潮情況

當(dāng)t2=60℃時(shí)，