干燥過程及設(shè)備概述

枯燥過程及設(shè)備.枯燥過程及設(shè)備.第四章枯燥過程及設(shè)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(shè)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(nèi)部與外表的水分濃度消滅差異〔，則內(nèi)水分向外表集中—-內(nèi)集中.枯燥方法在硅酸鹽工業(yè)中，常用對流加熱，加熱介質(zhì)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(zhì)量。單位：kg/m3濕空氣。表達(dá)式：空氣中水蒸氣的含量不行能無限多,當(dāng)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(yīng)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(dá)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(dá)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(zhì)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(zhì)量卻保持不變，因1kg三、濕空氣的密度和比容：單位質(zhì)量濕空氣的體積.密度比容：單位質(zhì)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(zhǔn)：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(shù)——四個溫度參數(shù)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(dǎo)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(shù)下降),從而使氣流與紗布之間產(chǎn)生溫差,紗布將從空氣中獲得熱量供水份蒸發(fā)。當(dāng)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(shù)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(shè)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(dá)飽和時所顯示的溫度.不飽和空氣進(jìn)入到飽和絕熱容器內(nèi)，容器內(nèi)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(dá)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(shè)空氣為飽和濕空氣=1，則t=tw=td;假設(shè)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(yuǎn)，空氣流經(jīng)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(guān),即：φ=f〔t，tw〕假設(shè)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(yīng)用濕度圖(I—x圖：在坐標(biāo)圖上表征濕空氣性質(zhì)的各參數(shù)間的關(guān)系常用的濕空氣參數(shù):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(yīng)的一xt值，得到相應(yīng)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(yīng)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(rèn)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(yīng)用(一、濕空氣狀態(tài)參數(shù)求解例題[6—2]〔二)、空氣經(jīng)預(yù)熱器加熱后狀態(tài)參數(shù)求解特點：預(yù)熱前后：濕含量x6-3(三)熱煙氣與冷空氣混合后狀態(tài)參數(shù)求解1、熱煙氣的狀態(tài)參數(shù)求解設(shè)熱煙氣的參數(shù)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(shù)求解熱煙氣的參數(shù)為：x，Itl，ttl，φtl；fl冷空氣的參數(shù)為：x0，I0，t0，φ0；混合后的參數(shù)為：xm1，Im1，tm1,φm1。1kgnkg由水蒸氣的質(zhì)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(shù)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(shù)指標(biāo)：確定每小時蒸發(fā)水重量枯燥介質(zhì)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(zhì)消耗量)(一)枯燥流程及設(shè)備枯燥設(shè)備主要由枯燥器、空氣預(yù)熱器〔或燃燒室、混合室、通風(fēng)設(shè)備、關(guān)心設(shè)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(zhì)量〔W〕與濕物料質(zhì)量〔GW)之比2、干基水分(u〕:〔以確定枯燥物料為基準(zhǔn))定義：物料中水分質(zhì)量(W〕與確定枯燥物料質(zhì)量〔Gd)之比.二者關(guān)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(zhì)量不變(u可以直接相減)，濕物料質(zhì)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(zhì)的消耗量假設(shè)枯燥介質(zhì)通過枯燥器時無任何損失，則列質(zhì)量平衡：物料中水分的蒸發(fā)量=枯燥介質(zhì)中水分的增加量1、用空氣作枯燥介質(zhì)時空氣的消耗量設(shè)每小時干空氣的質(zhì)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?zé)煔馀c冷空氣混合作枯燥介質(zhì)時的消耗量物料中水分的蒸發(fā)量=枯燥介質(zhì)(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(zhǔn)：0℃，1kg蒸發(fā)水〕〔一〕熱平衡工程輸入熱量：1、枯燥介質(zhì)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(yīng)水分比熱(cw〕的加權(quán)值。其中:3、枯燥器內(nèi)補充參加的熱量：qad輸出熱量:2、物料帶走的熱量3、輸送設(shè)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(shè)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(jù)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(zhì)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(biāo)“0“表示理論枯燥過程中枯燥介質(zhì)離開枯燥器的狀態(tài)參數(shù)假設(shè)用空氣作枯燥介質(zhì)進(jìn)展理論枯燥過程，1kg熱耗：用高溫?zé)煔馀c冷空氣混合作枯燥介質(zhì)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?zé)煔馀c冷空氣混合作枯燥介質(zhì)時1kg〔三)枯燥過程圖解：枯燥介質(zhì)進(jìn)入枯燥器狀態(tài)參數(shù)t1，x1,及離開枯燥器溫度t2求：廢氣狀態(tài)參數(shù)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(shù).

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(shè)ΔI2僅與x2設(shè)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(shè)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(dǎo)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(gòu)造和物料移動的特點分:炕式、室式、回轉(zhuǎn)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(zhì)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(diào)整介質(zhì)參數(shù)，轉(zhuǎn)變枯燥作業(yè)制度；〔4)在枯燥器的容積空間內(nèi)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(zhuǎn)烘干機〔適用烘干小塊狀或顆粒狀物料〔沙子.礦渣.粘土〕〔一〕構(gòu)造與形式構(gòu)造：回轉(zhuǎn)運動的金屬圓筒，筒體厚度：10-20mm 直徑:1—3m轉(zhuǎn)速：2—7r/min， 長徑比：5-8 傾斜度：3—6％內(nèi)部構(gòu)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?！瞓〕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(xì)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(gòu)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(zhì)則在內(nèi)筒中流過，屬于間接的對流—傳導(dǎo)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(fù)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(shè)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(zhuǎn)烘干機的枯燥介質(zhì)類型：由物料的性質(zhì)與要求而打算。在硅酸鹽工業(yè)中常用高溫?zé)煔馀c冷空氣的混合氣體作枯燥介質(zhì)。表6-3〔三〕回轉(zhuǎn)烘干機的生產(chǎn)力量及影響因素生產(chǎn)力量:以物料出料量Gw2評價回轉(zhuǎn)烘干機的生產(chǎn)效率：以烘干機單位容積水分蒸發(fā)強度A1kgq6-4〔四〕回轉(zhuǎn)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(shè)備〕〔一〕構(gòu)造與工作原理：3-8:24-38m，內(nèi)寬：1m600mm1。65m。待枯燥的制品或坯體依據(jù)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(gòu)推入枯燥器內(nèi)，枯燥后的制品由另一端(二)隧道枯燥器的生產(chǎn)流程及選擇流程：逆流、順流、錯流枯燥介質(zhì)選擇：1〕熱空氣:用熱空氣作枯燥介質(zhì)時，枯燥器可在正壓下工作.熱煙氣:用煙氣作枯燥介質(zhì)時，須在微負(fù)壓下工作，以防止煙氣逸出而污染環(huán)境。此時枯燥器應(yīng)密封，防止冷空氣漏入而破壞枯燥器的熱工制度?？菰锝橘|(zhì)的流淌方向:使枯燥介質(zhì)從頂部傾斜向下噴入枯燥器，而廢氣則從下方排出并適當(dāng)增大氣體流速，以防止氣體分層特點:產(chǎn)量大、枯燥制度較穩(wěn)定、枯燥過程易掌握,熱效率