干燥過程及設備概述

枯燥過程及設備.枯燥過程及設備.第四章枯燥過程及設備枯燥:用加熱蒸發(fā)的方法除去物料中的局部物理水分的過程第一節(jié)概述濕物料置于空氣中時,假設其外表的水蒸氣分壓大于空氣中水蒸氣的分壓,則物料外表的水蒸氣就會向空氣中集中——外集中。物料外表的水蒸氣向空氣中集中后，物料內部與外表的水分濃度消滅差異〔，則內水分向外表集中—-內集中.枯燥方法在硅酸鹽工業(yè)中，常用對流加熱，加熱介質為熱空氣或熱煙氣。一、干空氣和水蒸氣的分壓濕空氣是干空氣和水蒸氣的混合物.濕空氣的總壓力為p=干空氣pa+水蒸氣的分壓為pw而：pa=ρaRaT Ra=287。1kJ/kg。K，Rw=462kJ/kg.K。二、空氣的濕度—-濕空氣中水蒸氣的含量.三種表示方法1、確定濕度〔ρah〕：定義：單位體積的濕空氣中所含有的水蒸氣的質量。單位：kg/m3濕空氣。表達式：空氣中水蒸氣的含量不行能無限多,當ρah超過某一限度時，便有局部水蒸氣分散成水而析出.含有最大水蒸氣量的空氣稱為飽和空氣，相應的水蒸氣分壓力稱為飽和蒸氣壓,用psw表示，飽和空氣確實定濕度用ρswpswp3386-12、相對濕度〔φ〕：表達式：定義：濕空氣確實定濕度與同溫度同總壓下飽和空氣的確定濕度之比.表達式：相對濕度表示濕空氣的飽和程度,它反映空氣作為枯燥介質時所具有的枯燥力量φ=0,為干空氣;φ越大，表示濕空氣的吸濕力量越小.3、濕含量(xH〕定義：1kgkg/kg物料在空氣中枯燥時，空氣的濕度漸漸增大，水分漸漸增多,但干空氣的質量卻保持不變，因1kg三、濕空氣的密度和比容：單位質量濕空氣的體積.密度比容：單位質量濕空氣的體積。四、濕空氣的焓〔熱含量〔〕定義：濕空氣中的干空氣的熱含量與水蒸氣的熱含量之和基準：1kg干空氣，0℃。每千克干空氣熱含量：Ia=cat(kJ/kg〕每千克水蒸氣熱含量：Iw=cwt+2490〔kJ/kg〕濕空氣的焓：I=cat+(cwt+249x=(ca+cwt+2490〔kJ/kg干空氣〕其中:200℃以下：Ca≈1。01kJ/kg℃cw=1.88kJ/kg℃時的汽化潛熱.在枯燥過程中，通常是利用濕空氣的顯熱局部五、濕空氣的溫度參數——四個溫度參數1。干球溫度(t：濕空氣的實際溫度2.濕球溫度(tw干濕球溫度計工作原理：濕紗布外表處的空氣濕度xw比空氣主流中的濕度x大，則水汽由紗布向空氣中集中，導致濕紗布外表的水分不斷汽化。汽化水分所需要的汽化潛熱，首先來自濕紗布，使其溫度下降〔即濕球溫度計的讀數下降),從而使氣流與紗布之間產生溫差,紗布將從空氣中獲得熱量供水份蒸發(fā)。當空氣向濕紗布的傳熱速率等于水分汽化耗熱的速率時，濕球溫度計的讀數維持不變，此時的溫度為濕tw。注：相對濕度通常用干濕球溫度計來衡量3、露點(td：定義：未飽和的濕空氣在濕含量x假設露點時的飽和蒸汽壓為pd,即此時濕空氣中蒸汽壓為pd則空氣中的濕含量為：即：4、絕熱飽和溫度〔tac)——理論濕球溫度即：定義：在絕熱的條件下,空氣到達飽和時所顯示的溫度.不飽和空氣進入到飽和絕熱容器內，容器內的水分蒸發(fā)到不飽和氣體中，不飽和氣體的濕含量增加〔xac〉x〕水分蒸發(fā)需要熱量來源于不飽和氣體，使其溫度降低到飽和水的溫度tac(tac〈t)水分蒸發(fā)需要熱量又被以濕含量的形式帶入飽和氣體，所以該過程近似為等熱焓過程(Iac=I〕說明絕熱飽和溫度是空氣在焓不變的狀況下增濕冷卻而到達的飽和溫度試驗證明，對于水—空氣系統(tǒng)，在肯定溫度和濕度下，tas=tw幾點說明：假設空氣為飽和濕空氣=1，則t=tw=td;假設空氣為不飽和濕空氣〔φ〈1〕t〉tw〉td。例題：6-1φ越小，離飽和狀態(tài)越遠，空氣流經濕布時的汽化水分越多，則空氣與水之間溫差越大，即twφ與空氣的溫度有關,即：φ=f〔t，tw〕假設t，tw，則可以查表求取φ。其次節(jié)濕空氣的濕度圖〔I—x〕及應用濕度圖(I—x圖：在坐標圖上表征濕空氣性質的各參數間的關系常用的濕空氣參數:水蒸氣的分壓為pw，相對濕度φ、干球溫度ttwb、熱含量Ix一．I—x以濕含量xI1、等濕含量線〔等x〕平行于縱軸的直線。2、等熱含量線〔等I〕平行于斜橫軸oH’〔與ox軸成45 角)的直線。3、等干球溫度線〔等t〕I=〔ca+cwx)t+2490x==cat+〔cwt+2490〕x〔kJ/kg〕t〔正〕和截距均不同的一組直線,4、等相對濕度線〔等φ線)pφ肯定時，xpsx=f(t)t值，可得到相應的一xt值，得到相應的不同x連接這些點得到一簇向上凸的曲線。在沸點處〔對應的總壓為99.3kPa，飽和溫度為99.4℃ps=p,此時，=x0622+x，則x不變，φ不變,曲線向上折變?yōu)橹本€。5、水蒸氣的分壓線ppwx，pw6、等濕球溫度線〔等twb〕對于水—空氣系統(tǒng)，twb=tac.該線的特征：過飽和點〔tacxac〕——位于φ=100％的線上；x〔溫度較低時,二者斜率認為一樣；溫度較高時，等tw線的斜率略小于等I率，在圖中用虛線表示)。在空氣的溫度較低或計算要求不高時，可用等熱焓線近似代替等濕球溫度線二．濕度圖的應用(一、濕空氣狀態(tài)參數求解例題[6—2]〔二)、空氣經預熱器加熱后狀態(tài)參數求解特點：預熱前后：濕含量x6-3(三)熱煙氣與冷空氣混合后狀態(tài)參數求解1、熱煙氣的狀態(tài)參數求解設熱煙氣的參數為：xfl，Itl，ttl，φtl；(1〕燃燒固體或液體：Ma—-——蒸汽霧化液體燃料時，水蒸氣的消耗量〔kg/kg〕〔2)P347公式2、熱煙氣與冷空氣混合后狀態(tài)參數求解熱煙氣的參數為：x，Itl，ttl，φtl；fl冷空氣的參數為：x0，I0，t0，φ0；混合后的參數為：xm1，Im1，tm1,φm1。1kgnkg由水蒸氣的質量平衡:xfl+nx0=〔1+n〕xm1〔kg〔kg/kg〕該式說明混和氣體的狀態(tài)參數位于熱煙氣與冷空氣的直線上Bxfl,Ifl，tfl,φfl；AH0，I0，t0,φ0；Pxm1,Im1，tm1，φm1P點可以由混合溫度tm1ABn。6-5目的:求解技術指標：確定每小時蒸發(fā)水重量枯燥介質消耗量3。熱耗一、物料平衡〔確定每小時蒸發(fā)水重量與枯燥介質消耗量)(一)枯燥流程及設備枯燥設備主要由枯燥器、空氣預熱器〔或燃燒室、混合室、通風設備、關心設備等組成。(二)物料中水分表示方法要確定物料在枯燥過程中所除去的水重量,必需知道物料總量及物料在枯燥前后的含水率。兩種表示方法：1、濕基水分(〔定義：濕物料中水分質量〔W〕與濕物料質量〔GW)之比2、干基水分(u〕:〔以確定枯燥物料為基準)定義：物料中水分質量(W〕與確定枯燥物料質量〔Gd)之比.二者關系留意有時寫為：同樣狀態(tài)的物料,u〉v?！踩?枯燥過程中的物料的水分蒸發(fā)量mw原則：①枯燥前后的干物料與水分總和恒定;②枯燥前后的干物料質量不變(u可以直接相減)，濕物料質量在削減(v不能直接相減〕每小時水分蒸發(fā)量：以干基水分表示：以濕基水分表示：兩式相比得所以:6—6〔四〕枯燥介質的消耗量假設枯燥介質通過枯燥器時無任何損失，則列質量平衡：物料中水分的蒸發(fā)量=枯燥介質中水分的增加量1、用空氣作枯燥介質時空氣的消耗量設每小時干空氣的質量流量為L(kg/h〕則蒸發(fā)每千克水分需要的干空氣量為所需的濕空氣量為：l+lx1=l(1+x1)=l(1+〔kg濕空氣/kg水分2、用高溫煙氣與冷空氣混合作枯燥介質時的消耗量物料中水分的蒸發(fā)量=枯燥介質(混合氣〕中水分的增加量則蒸發(fā)每千克水分需要的干混合氣體量為1kgnkg〔1+n〕kglm1kg同時需要冷空氣量為二、熱量平衡(基準：0℃，1kg蒸發(fā)水〕〔一〕熱平衡工程輸入熱量：1、枯燥介質帶入熱量：q1=lI12、濕物料帶入的熱量qm1②脫水物料帶入的熱量:①可以被蒸發(fā)的水分帶入的熱量：cwθ1②脫水物料帶入的熱量:其中:即表示濕基含水率為v2，溫度為θ1時,絕干物料的比熱(cm〕與相應水分比熱(cw〕的加權值。其中:3、枯燥器內補充參加的熱量：qad輸出熱量:2、物料帶走的熱量3、輸送設備帶入的熱量：1、廢氣帶走的熱量：q2=lI22、物料帶走的熱量3、輸送設備帶入的熱量：44列熱平衡：輸入熱量=輸出熱量令：則方程為：令：枯燥實際過程方程為：依據Δ值的不同,枯燥過程分為三種狀況：理論枯燥過程：Δ=0即：I1=I2，枯燥過程中，枯燥介質的熱含量不變〔等焓過程〕.物理意義：a〕枯燥器絕熱，干空氣消耗的熱量全部用于蒸發(fā)水份，而物料中的水份又將這部份熱量帶到空氣中。b)全部的熱損失qm+qc+ql=qad注:一般用上標“0“表示理論枯燥過程中枯燥介質離開枯燥器的狀態(tài)參數假設用空氣作枯燥介質進展理論枯燥過程，1kg熱耗：用高溫煙氣與冷空氣混合作枯燥介質時完成理論枯燥過程：則混合氣的消耗量熱煙氣消耗量：冷空氣消耗量：1kg熱耗:實際枯燥過程：分為兩種狀況②Δ〈0，I1〈I2，說明補充熱量大于熱損失量-—工程不常見。①Δ〉0，I1>I2，說明熱損失量大于補充熱量——工程常見。1kg用高溫煙氣與冷空氣混合作枯燥介質時1kg〔三)枯燥過程圖解：枯燥介質進入枯燥器狀態(tài)參數t1，x1,及離開枯燥器溫度t2求：廢氣狀態(tài)參數理論枯燥過程〔Δ=0〕求解步驟：1、理論枯燥過程的求解〔Δ=0〕:t1、x1BI1II20=I1t2、I20C，參數.

即為所求狀態(tài)點的其他2、Δ〉0實際枯燥過程：Δ=l〔I1-I2)由于Δ>0所以I2<I1 假設ΔI2僅與x2設該直線方程為: t2線交點即為所求廢氣狀態(tài)點C1。［I=I—(x-x1)(］找特別點即可繪出該方程的直線C〔t2，I20=I1)x20〔1〕中，求得:I2’=I1+Δ(x20—x1〕既確定了枯燥線上的一點特別點C1(I2’，x2。BC1t2D〔I2,x2)。6-7:

第六節(jié)枯燥方法與枯燥設備一、枯燥器的分類及對枯燥器的要求按作業(yè)循環(huán)分：間歇式枯燥器、連續(xù)式枯燥器按傳熱方式分：對流傳熱式、傳導傳熱式、輻射傳熱式、對流—輻射傳熱式和介電式；按載熱體的類型分：熱空氣枯燥、煙氣枯燥、水蒸氣枯燥和電流枯燥等;按工藝目的分：顆粒狀物料的枯燥、塊狀物料的枯燥、陶瓷與耐火材料及磚瓦等制品的枯燥、漿體物料的枯燥等按構造和物料移動的特點分:炕式、室式、回轉筒式、傳送帶式、噴霧式和流態(tài)化式枯燥器等對枯燥器的要求：(1)在保證物料或制品枯燥質量的前提下,具有較高的枯燥速度和單位容積蒸發(fā)強度；〔2〕1kg〔3)易于調整介質參數，轉變枯燥作業(yè)制度；〔4)在枯燥器的容積空間內物料或制品枯燥的均勻性要好；(5〕枯燥作業(yè)便于實現(xiàn)機械化和自動化；〔6)衛(wèi)生狀況符合環(huán)保要求.二.回轉烘干機〔適用烘干小塊狀或顆粒狀物料〔沙子.礦渣.粘土〕〔一〕構造與形式構造：回轉運動的金屬圓筒，筒體厚度：10-20mm 直徑:1—3m轉速：2—7r/min， 長徑比：5-8 傾斜度：3—6％內部構造(a〔b〕抄板式:(a)型適用于散粒狀或較干的物料，如砂子、礦渣等。〔b〕型適用于濕而粘的物料,如粘土等。(c)扇形：適用于烘干密度大的大塊物料，如石灰石、頁巖(d)蜂窩式格板〔適用于細粒物料的枯燥)優(yōu)點:物料在筒體截面上分布較均勻，填充率較高,干燥速度和熱效率較高缺點：構造簡單，清理與修理較困難,(c)但簡潔引起粉塵.〔f)雙筒式揚料板：物料在雙筒的間隙中運動而枯燥介質則在內筒中流過，屬于間接的對流—傳導傳熱型枯燥器，適用于對高溫敏感或怕污染的物料。(二〕加熱方式及流程方式：直接加熱、間接加熱、復式加熱硅酸鹽行業(yè)一般為直接加熱,直接加熱有順流與逆流形式順流:逆流式烘干設備特點：枯燥速率較均勻，物料終水分較低,熱效率高適用：終水分較低，而又不能猛烈猛烈脫水的物料。如沙子、石灰石等?；剞D烘干機的枯燥介質類型：由物料的性質與要求而打算。在硅酸鹽工業(yè)中常用高溫煙氣與冷空氣的混合氣體作枯燥介質。表6-3〔三〕回轉烘干機的生產力量及影響因素生產力量:以物料出料量Gw2評價回轉烘干機的生產效率：以烘干機單位容積水分蒸發(fā)強度A1kgq6-4〔四〕回轉烘干機的選型計算〔P371〕三、隧道式枯燥器〔用于陶瓷、耐火材料、磚瓦等制品的連續(xù)式枯燥設備〕〔一〕構造與工作原理：3-8:24-38m，內寬：1m600mm1。65m。待枯燥的制品或坯體依據肯定的裝碼原則放在彼此相連的小車上，小車長1。2m-1.4m,寬度與隧道協(xié)作。小車自隧道的端由推車機構推入枯燥器內，枯燥后的制品由另一端(二)隧道枯燥器的生產流程及選擇流程：逆流、順流、錯流枯燥介質選擇：1〕熱空氣:用熱空氣作枯燥介質時，枯燥器可在正壓下工作.熱煙氣:用煙氣作枯燥介質時，須在微負壓下工作，以防止煙氣逸出而污染環(huán)境。此時枯燥器應密封，防止冷空氣漏入而破壞枯燥器的熱工制度?？菰锝橘|的流淌方向:使枯燥介質從頂部傾斜向下噴入枯燥器，而廢氣則從下方排出并適當增大氣體流速，以防止氣體分層特點:產量大、枯燥制度較穩(wěn)定、枯燥過程易掌握,熱效率