化工原理-《化工原理》

《化工原理》PrinciplesofChemical

Engineering第一頁

，共四十八頁。第十二章

干

燥

Chapter

12

Drying第二頁,共四十八頁。在化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中所得到的固態(tài)產(chǎn)品或半成品往往含有過多的水分或有機(jī)溶劑(濕份)，要制得合格的產(chǎn)品需要除去固體物料中多余的濕份。除濕方法:機(jī)械除濕——如離心分離、沉降、過濾。干燥——利用熱能使?jié)裎锪现械臐穹萜?。除濕程度高，但能耗大。慣用做法:先采用機(jī)械方法把固體所含的絕大部分濕份除去，然后再通過加熱把機(jī)械方法無法脫除的濕份干燥掉，以降低除濕的成本。干燥分類:

概述（Introduction）本章重點(diǎn):以不飽和熱空氣為干燥介質(zhì)，除去濕物料中水分的連續(xù)對(duì)流干燥過程。第三頁,共四十八頁。注意:只要物料表面的濕份分壓高于氣體中濕份分壓，干燥即可進(jìn)行，與氣體的溫度無關(guān)。氣體預(yù)熱并不是干燥的充要條件，其目的在于加快濕份汽化和物料干燥的速度，達(dá)到一定的生產(chǎn)能力。第四頁，共四十八頁。對(duì)流干燥過程原理溫度為t、濕份分壓為p的濕熱氣體流過濕物料的表面,物料表面溫度ti低于氣體溫度t。由于溫差的存在,氣體以對(duì)流方式向固體物料傳熱,使?jié)穹萜?；在分壓差的作用?濕份由物料表面向氣流主體擴(kuò)散,并被氣流帶走。tipip干燥介質(zhì):用來傳遞熱量（載熱體）和濕份（載濕體）的介質(zhì)。干燥是熱

、質(zhì)同時(shí)傳遞的過程tqWMH傳質(zhì)過程干燥過程推動(dòng)力傳質(zhì)推動(dòng)力:物料表面水分壓P表水>熱空氣中的水分壓P空水傳熱推動(dòng)力:熱空氣的溫度t空氣>物料表面的溫度t物表第五頁，共四十八頁。對(duì)流干燥過程實(shí)質(zhì)表面與內(nèi)

部出

現(xiàn)水

分濃

度差熱空氣流

過濕

物料

表面濕物料表面水分汽化并被帶走熱量

傳遞

到濕

物料

表面內(nèi)部水分?jǐn)U散到表面干燥過程傳熱過程傳質(zhì)過程解決這些問題需要掌握的基本知識(shí)有:(1)濕分在氣固兩相間的傳遞規(guī)律；(2)濕氣體的性質(zhì)及在干燥過程中的狀態(tài)變化；(3)物料的含水類型及在干燥過程中的一般特征；(4)干燥過程中物料衡算關(guān)系、熱量衡算關(guān)系和速率關(guān)系。本章主要介紹運(yùn)用上述基本知識(shí)解決工程中物料干燥的基本問題，介紹的范圍主要針對(duì)連續(xù)穩(wěn)態(tài)的干燥過程。除水分量空氣消耗量干燥產(chǎn)品量

熱量消耗干燥時(shí)間涉及干燥速率和水在

氣固相的平衡關(guān)系物料衡算能量衡算干燥過程基本問題涉及濕空氣的性質(zhì)第六頁,共四十八頁。濕空氣:指絕干空氣與水蒸汽的混合物。在干燥過程中，隨著濕物料中水份的汽化，濕空氣中水份含量不斷增加，但絕干空氣的質(zhì)量保持不變。因此，濕空氣性質(zhì)一般都以1kg絕干空氣為基準(zhǔn)。操作壓強(qiáng)不太高時(shí)，空氣可視為理想氣體。 第一節(jié)濕氣體的熱力學(xué)性質(zhì)系統(tǒng)總壓P:濕空氣的總壓（kN/m2），即P干空氣與P水之和。干燥過程中系統(tǒng)總壓基本上恒定不變。且干燥操作通常在常壓下進(jìn)行,常壓干燥的系統(tǒng)總壓接近大氣壓力,熱敏性物料的干燥一般在減壓下操作。第七頁,共四十八頁。

1.濕份的表示方法總壓一定時(shí),濕空氣的濕度只與水蒸汽的分壓有關(guān)。當(dāng)p=ps時(shí),濕度稱為飽和濕度,以Hs表示。濕空氣中水氣的質(zhì)量與絕干空氣的質(zhì)量之比

。若濕份蒸汽和絕干

空氣的摩爾數(shù)

(nw,

ng)和摩爾質(zhì)量

(Mw

,

Mg)絕對(duì)濕度(濕度)H（Humidity）對(duì)于空氣-水蒸氣系統(tǒng):Mw=18.02kg/kmol，Mg=28.96kg/kmolKg水蒸汽/kg絕干空氣第八頁,共四十八頁。越大；=0，p=0時(shí)，表示濕空氣中不含水分，為絕干空氣。=1，p=ps時(shí)，表示濕空氣被水汽所飽和，不能再吸濕。對(duì)于空氣-水系統(tǒng):第九頁，共四十八頁。濕度只表示濕空氣中所含水份的絕對(duì)數(shù)，不能反映空氣偏離飽和狀態(tài)的程度（即氣體的吸濕能力）。相對(duì)濕度:在總壓和溫度一定時(shí)，濕空氣中水汽的分壓p與系統(tǒng)溫度下水的飽和蒸汽壓ps之比的百分?jǐn)?shù)。

相對(duì)濕度（Relativehumidity）值說明濕空氣偏離飽和空氣或絕干空氣的程度,值越小吸濕能力?若t<總壓下濕空氣的沸點(diǎn),0100%；?若t>總壓下濕空氣的沸點(diǎn),濕份ps>P,最大(空氣全為水汽)<100%。故工業(yè)上常用過熱蒸汽做干燥介質(zhì)；?若t>濕份的臨界溫度,氣體中的濕份已是真實(shí)氣體,此時(shí)=0,理論上吸濕能力不受限制。j=f(H,t)ps隨溫度的升高而增加,H不變提高t,,氣體的吸濕能力增加,故空氣用作干燥介質(zhì)應(yīng)先預(yù)熱。H不變而降低t,,空氣趨近飽和狀態(tài)。當(dāng)空氣達(dá)到飽和狀態(tài)而繼續(xù)冷卻時(shí),空氣中的水份將呈液態(tài)析出。

相對(duì)濕度（Relativehumidity）第十頁,共四十八頁。CH=cg×1+c,×H式中:cg—絕干空氣的比熱，KJ/(kg·℃)；cv—水汽的比熱，KJ/(kg·℃)。對(duì)于空氣-水系統(tǒng):cg=1.01kJ/(kg·℃)，cv=1.88kJ/(kg·℃)第十一頁，共四十八頁。2.

比容

H

(Humidvolume)或濕比容

(m3/kg絕干氣體)3.

比熱cH

(Humidheat)或比熱容KJ/(kg

·℃)比熱:1kg絕干空氣及相應(yīng)水汽溫度升高1℃所需要的熱量比容:1kg絕干空氣和相應(yīng)水汽體積之和。焓:1kg絕干空氣的焓與相應(yīng)水汽的焓之和。I=Ig+H由于焓是相對(duì)值，計(jì)算焓值時(shí)必須規(guī)定基準(zhǔn)狀態(tài)和基準(zhǔn)溫度，一般以0℃為基準(zhǔn)，且規(guī)定在0℃時(shí)絕干空氣和水汽的焓值均為零，則I=(cg+HC,)t+roH=cnt+roH

4.焓I(Total

enthalpy)汽化潛熱項(xiàng)I=(1.01+1.88H)t+2490H對(duì)于空氣-水系統(tǒng):顯熱項(xiàng)第十二頁,共四十八頁。5.干燥過程中的物料溫度(1)干球溫度t:濕空氣的真實(shí)溫度，簡稱溫度(℃或K)。將溫度計(jì)直接插在濕空氣中即可測量。(2)空氣的濕球溫度（Wet-bulbtemperature）a.定義當(dāng)熱、質(zhì)傳遞達(dá)平衡時(shí)，氣體對(duì)液體的供熱速率恰等于液體汽化的需熱速率時(shí):Q=as(t-tw)液滴表面tw,

Hw氣體t,

H

kH對(duì)流傳質(zhì)

N濕球溫度

tw定義式對(duì)流傳熱q第十三頁,共四十八頁。氣膜液滴h因流速等影響氣膜厚度的因素對(duì)“和kH有相同的作用,可認(rèn)為kH/“與速度等因素?zé)o關(guān),而僅取決于系統(tǒng)的物性。結(jié)論:tw=f(t,H)，氣體的t和H一定，tw為定值。對(duì)于空氣-水系統(tǒng):飽和氣體:H=Hs,tw=t,即飽和空氣的干、濕球溫度相等。不飽和氣體:H<Hs,tw<t。(2)空氣的濕球溫度（Wet-bulbtemperature）第十四頁,共四十八頁。b.濕球溫度的測定濕球溫度計(jì)測定濕球溫度的條件是保證純對(duì)流傳熱，即氣體應(yīng)有較大的流速和不太高的溫度，否則，熱傳導(dǎo)或熱輻射的影響不能忽略，測得的濕球溫度會(huì)有較大的誤差。通過測定氣體的干球溫度和濕球溫度，可以計(jì)算氣體的濕度:ttw氣體第十五頁,共四十八頁。對(duì)于空氣-水系統(tǒng)，tw<100℃。當(dāng)氣體的濕度一定時(shí)，氣體的溫度越高，干、濕球溫度的差值越大。結(jié)論:當(dāng)物料充分濕潤時(shí)，可以使用高溫氣體做干燥介質(zhì)而不至于燒毀物料。例如，可以使用500℃的氣體烘干淀粉。對(duì)初始溫度為20℃、相對(duì)濕度為80%的常壓空氣b.濕球溫度的測定物料充分濕潤,濕分在物料表面的汽化和在液面上汽化相同。物料經(jīng)過預(yù)熱,很快達(dá)到穩(wěn)定的溫度,由于對(duì)流傳熱強(qiáng)烈,物料溫度接近氣體的濕球溫度tw。2017.626028.3610020050035.7647.6364.43t℃tw

℃第十六頁,共四十八頁。(3)絕熱飽和冷卻溫度tas絕熱飽和過程(Adiabaticsaturationprocess):高溫不飽和空氣與水在絕熱條件下進(jìn)行傳熱、傳質(zhì)并達(dá)到平衡狀態(tài)的過程。達(dá)到平衡時(shí)，空氣與水溫度相等，空氣被水的蒸汽所飽和。由于ras和Has是tas的函數(shù),故絕熱飽和溫度tas是氣體溫度t和濕度H的函數(shù)。已知t和H,可以試差求解tas。第十七頁,共四十八頁。絕熱飽和冷卻溫度:不飽和的濕空氣等焓降溫到飽和狀態(tài)時(shí)的溫度。LCH(t-tas)=L(Has-H)ra對(duì)于空氣-水系統(tǒng):溫度為t的不飽和空氣在等濕下冷卻至溫度等于td的飽和狀態(tài)，此時(shí)H=Hs,td。水蒸氣-空氣系統(tǒng):不飽和空氣t>tas（或tw）>td；飽和空氣t=tas=td第十八頁，共四十八頁。(4)露點(diǎn)td露點(diǎn):不飽和空氣等濕冷卻到飽和狀態(tài)時(shí)的溫度，以td表示；相應(yīng)的濕度為飽和濕度，以Hs,td表示。處于露點(diǎn)溫度的濕空氣的相對(duì)濕度=1，空氣濕度達(dá)到飽和濕度，濕空氣中水汽分壓等于露點(diǎn)溫度下水的飽和蒸氣壓，則等焓線等濕線等溫線濕空氣參數(shù)的計(jì)算比較繁瑣,甚至需要試差。為了方便和直觀,通常使用濕度圖。

氣體濕度圖（Humiditychart）p-H線飽和空

氣線第十九頁,共四十八頁。每一條絕熱冷卻線上所有各點(diǎn)都具有相同的tas。物理意義:以絕熱冷卻線上所有各點(diǎn)為始點(diǎn)，經(jīng)過絕熱飽和過程到達(dá)終點(diǎn)時(shí)，所有各狀態(tài)的氣體的溫度都變?yōu)橥粶囟?。第二十頁，共四十八頁?空氣濕度圖的繪制

（Humiditychart）在同一條等濕線上不同點(diǎn)所代表的濕空氣狀態(tài)不同,但H相同,露點(diǎn)是將濕空氣等H冷卻至=1時(shí)的溫度。橫坐標(biāo):空氣的濕度，所有的橫線為等濕度線。右側(cè)縱坐標(biāo):空氣的干球溫度，所有縱線為等溫線。對(duì)給定的tas:t=f(H) ,等tas線可近似作為等tw線。wt對(duì)于空氣-水系統(tǒng),tas(2)等焓線（等I線）(1)等濕度線

(等H線)I=(1.88t+2490)H+1.01tI與H呈直線關(guān)系,t越高,等t線的斜率越大,讀數(shù)0-250oC?？倝篜一定,ps=f(H),p-H近似為直線關(guān)系?？倝篜一定，對(duì)給定的:因ps=f(t)，故H=f(t)。(4)等相對(duì)濕度線

(等

線)(3)等干球溫度線

(等t線)(5)蒸氣分壓線第二十一頁,共四十八頁。

空氣濕焓圖的用法

（Useofhumiditychart）1.確定空氣的干燥條件=100%,空氣達(dá)到飽和,無吸濕能力。<100%,屬于未飽和空氣,可作為干燥介質(zhì)。越小,干燥條件越好。2.確定空氣的狀態(tài)點(diǎn),查找其它參數(shù)兩個(gè)參數(shù)在曲線上能相交于一點(diǎn),即這兩個(gè)參數(shù)是獨(dú)立參數(shù),這些參數(shù)才能確定空氣的狀態(tài)點(diǎn)。3.確定絕熱飽和冷卻溫度1）等I干燥過程等焓干燥過程又稱絕熱干燥過程。a.不向干燥器重補(bǔ)充熱量,即QD=0.b.忽略干燥器向周圍散失的熱量,即QL=0.c.物料進(jìn)出干燥器的焓相等,即G(I2’_I1’)=0沿等I線,空氣t1、t2意志,即可確定H1、H2。2）等H干燥過程恒壓下,加熱或冷卻過程。第二十二頁,共四十八頁。工業(yè)生產(chǎn)中,物料濕含量通常以濕基含水量表示,但由于物料的總質(zhì)量在干燥過程中不斷減少,而絕干物料的質(zhì)量不變,故在干燥計(jì)算中以干基含水量表示較為方便。第二十三頁,共四十八頁。濕物料是絕干固體與液態(tài)濕分的混合物。濕基含水量w:水分在濕物料中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。濕物料水分含量的表示方法干基含水量X:濕物料中的水分與絕干物料的質(zhì)量比。第二節(jié)干燥相平衡關(guān)系及干燥速率換算關(guān)系:pX*ppsXhX平衡狀態(tài):當(dāng)濕含量為X的濕物料與濕份分壓為p的不飽和濕氣體接觸時(shí)，物料將失去自身的濕份或吸收氣體中的濕份，直到濕份在物料表面的蒸汽壓等于氣體中的濕份分壓。平衡含水量:平衡狀態(tài)下物料的含水量。不僅取決于氣體的狀態(tài)，還與物料的種類有很大的關(guān)系。第二十四頁，共四十八頁。濕份的傳遞方向

(干燥或吸濕)和限度

(干燥程度)

由濕份在氣體

和固體兩相間的平衡關(guān)系決定。

濕份在氣體和固體間的平衡關(guān)系結(jié)合水分按結(jié)合方式可分為:吸附水分、毛細(xì)管水分、溶漲水分(物料細(xì)胞壁內(nèi)的水分)和化學(xué)結(jié)合水分(結(jié)晶水)?；瘜W(xué)結(jié)合水分與物料細(xì)胞壁水分以化學(xué)鍵形式與物料分子結(jié)合，結(jié)合力較強(qiáng)，難汽化；吸附水分和毛細(xì)管水分以物理吸附方式與物料結(jié)合，結(jié)合力相對(duì)較弱，易于汽化。第二十五頁，共四十八頁。非結(jié)合水

分濕含量

X1.結(jié)合水分與非結(jié)合水分一定干燥條件下，水分除去的難易，分為結(jié)合水與非結(jié)合水。非結(jié)合水分:與物料機(jī)械形式的結(jié)合，附著在物料表面的水，1.0具有和獨(dú)立存在的水相同的蒸汽壓和汽化能力。結(jié)合水分:與物料存在某種形式相對(duì)濕度0.5的結(jié)合,其汽化能力比獨(dú)立存在的水要低,蒸汽壓或汽化能力與水分和物料結(jié)合力的強(qiáng)弱有關(guān)。物料中的水分結(jié)合水分Xh0一定干燥條件下，按能否除去，分為平衡水分與自由水分。平衡水分:低于平衡含水量X*的水分，是不可除水分。自由水分:高于平衡含水量X*的水分，是可除水分。干燥過程:當(dāng)濕物料與不飽和空氣接觸時(shí)，X向X*接近，干燥過程的極限為X*。物料的X*與濕空氣的狀態(tài)有關(guān)，空氣的溫度和濕度不同，物料的X*不同。欲使物料減濕至絕干，必須與絕干氣體接觸。吸濕過程:若X<Xh，則物料將吸收飽和氣體中的水分使?jié)窈吭黾又翝窈縓h，即最大吸濕濕含量，物料不可能通過吸收飽和氣體中的濕份使?jié)窈砍^Xh。欲使物料增濕超過Xh，必須使物料與液態(tài)水直接接觸。1.00.50X*濕含量X

2.平衡水分和自由水分非結(jié)合水

分平衡水分自由水分結(jié)合水分相對(duì)濕度第二十六頁,共四十八頁。Xh物料濕含量的平衡曲線有兩種極端情況。強(qiáng)吸濕性物料:與水分的結(jié)合力很強(qiáng)，平衡線只是漸近地與=100%接近，平衡濕含量很大。如某些生物材料。非吸濕性物料:與水結(jié)合力很弱，平衡線與縱坐標(biāo)基本重合，X*=Xh0，如某些不溶于水的無機(jī)鹽(碳酸鹽、硅酸鹽)等。木材煙葉0.1

0.2

0.3

濕含量X優(yōu)質(zhì)紙一般物料的吸濕性

都介于二者之間。 物料的吸濕性1.00.80.6

相對(duì)濕度0.40.20氯化鋅第二十七頁,共四十八頁。?對(duì)一定干燥任務(wù),干燥器尺寸取決于干燥時(shí)間和干燥速率。?由于干燥過程的復(fù)雜性,通常干燥速率不是根據(jù)理論進(jìn)行計(jì)算,而是通過實(shí)驗(yàn)測定的。?為了簡化影響因素,干燥實(shí)驗(yàn)都是在恒定干燥條件下進(jìn)行的即在一定的氣－固接觸方式下,固定空氣的溫度、濕度和流過物料表面的速度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。?為保證恒定干燥條件,采用大量空氣干燥少量物料,以使空氣的溫度、濕度和流速在干燥器中恒定不變。實(shí)驗(yàn)為間歇操作,物料的溫度和含水量隨時(shí)間連續(xù)變化。

對(duì)流干燥的基本規(guī)律干燥曲線和干燥速率曲線Dryingcurveanddrying-ratecurve第二十八頁,共四十八頁。A濕含量XXcX*DtwB

C干燥時(shí)間降速干燥段(Falling-rateperiod):物料開始升溫，X變化減慢，氣體傳給物料的熱量僅部分用于濕份汽化，其余用于物料升溫，當(dāng)X=X*，=t。第二十九頁，共四十八頁。干燥曲線:物料含水量X與干燥時(shí)間預(yù)熱段(Pre-heatperiod):初始含水量X1和溫度1變?yōu)閄和tw。物料吸熱升溫以提高汽化速率，但濕含量變化不大。恒速干燥段(Constant-rateperiod):物料溫度恒定在，X~變化呈直線關(guān)系，氣體傳給物料的熱量全部用于濕份汽化。wt干燥曲線和干燥速率曲線物料表面溫度A的關(guān)系曲線。恒速段降速段預(yù)熱段tCBD降速段干燥速率曲線的形狀因物料的結(jié)構(gòu)和吸濕性而異。多孔性物料(Porousmedia):濕份主要是藉毛細(xì)管作用由內(nèi)部向表面遷移。非多孔性物料(Nonporousmedia):借助擴(kuò)散作用向物料表面輸送濕份，或?qū)穹菹仍趦?nèi)部汽化后以汽態(tài)形式向表面擴(kuò)散遷移。如肥皂、木材、皮革等。吸濕性物料(Hygroscopicmedia):與水份的親合能力大。非吸濕性物料(Nonhygroscopicmedia):不同物料的干燥機(jī)理不同，濕份內(nèi)擴(kuò)散機(jī)理不同，干燥速率曲線的形狀不同，情況非常復(fù)雜，故干燥曲線應(yīng)由實(shí)驗(yàn)的方法測定。

物料的結(jié)構(gòu)和吸濕性第三十頁,共四十八頁。式中:U——干燥器的干燥速率，kg/s；W——汽化水份量，kg；Gc——絕干物料的質(zhì)量，kg；干燥速率U:干燥器單位時(shí)間內(nèi)汽化的濕分量(kg濕分/s)。微分形式為， 干燥速率的定義如果物料形狀是不規(guī)則的,干燥面積不易求出,則可使用干燥速率進(jìn)行計(jì)算。第三十一頁,共四十八頁。C’干燥速率曲線:干燥速率U或干燥速度N與濕含量X的關(guān)系曲線。干燥過程的特征在干燥速率曲線上更為直觀。?由于物料預(yù)熱段很短，通常將其并入恒速干燥段；?以臨界濕含量Xc為界，可將干燥過干燥速率U或N程只分為恒速干燥和降速干燥兩個(gè)階段。設(shè)物料的初始濕含量為X1，產(chǎn)品濕含量為X2:物料溫度當(dāng)X1＞Xc和X2＜Xc時(shí)，干燥有兩個(gè)階t段；當(dāng)X1＜Xc或X2＞Xc時(shí)，干燥都只有一X*Xc濕含量X個(gè)階段，即恒速干燥段。第三十二頁，共四十八頁。wC

BADDBA干燥曲線和干燥速率曲線IIIC 理論解釋 恒速干燥段:物料表面濕潤，X>Xc，汽化的是非結(jié)合水。降速干燥段:X<Xc?物料實(shí)際汽化表面變小(出現(xiàn)干區(qū))，第一降速段；?汽化表面內(nèi)移，第二降速段；?平衡蒸汽壓下降(各種形式的結(jié)合水)；?固體內(nèi)部水分?jǐn)U散速度極慢(非多孔介質(zhì))。降速段干燥速率取決于濕份與物料的結(jié)合方式，以及物料的結(jié)構(gòu)，物料外部的干燥條件對(duì)其影響不大。由物料內(nèi)部向表面輸送的水份足以保持物料表面的充分濕潤,干燥速率由水份汽化速率控制(取決于物料外部的干燥條件),故恒速干燥段又稱為表面汽化控制階段。濕物料與空氣間

的q

和N恒定恒定干燥條件下τ=tw,p=psα和

kp

不變第三十三頁,共四十八頁。0.074~0.177mm0.074~0.177mm0.074~0.177mm0.074~0.177mm0.074~0.177mm0.074~0.177mm0.074~0.177mm0.074~0.177mm0.074~0.177mm0.074~0.177mm0.074~0.177mm0.074~0.177mm0.074~0.177mm0.074~0.177mm0.074~0.177mm0.074~0.177mm0.074~0.177mm0.074~0.177mm0.074~0.177mm0.074~0.177mm0.074~0.177mm0.074~0.177mm0.074~0.177mm0.074~0.177mm0.074~0.177mm0.074~0.177mm0.074~0.177mm0.074~0.177mm0.074~0.177mm0.074~0.177mm0.074~0.177mm0.074~0.177mm0.074~0.177mm0.074~0.177mm0.074~0.177mm0.074~0.177mm0.074~0.177mm0.074~0.177mm0.074~0.177mm0.074~0.177mm0.074~0.177mm0.074~0.177mm物

料空氣條件臨界濕含量品種厚度mm速度m/s溫度℃相對(duì)濕度%kg水/kg干料粘土6.41.0370.100.11粘土15.91.0320.150.13粘土25.410.6250.400.17高嶺土302.1400.400.181鉻革101.549-1.25 臨界濕含量（Criticalmoisturecontent）Xc決定兩干燥段的相對(duì)長短,是確定干燥時(shí)間和干燥器尺寸的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),對(duì)制定干燥方案和優(yōu)化干燥過程十分重要。注意:Xc與物料的厚度、大小以及干燥速率有關(guān)，所以不是物料本身的性質(zhì)。一般需由實(shí)驗(yàn)測定。

白嶺粉第三十四頁

共四十八頁~1.恒定干燥條件下干燥時(shí)間的計(jì)算物料的停留時(shí)間應(yīng)大等于給定條件下將物料干燥至指定的含水量所需的干燥時(shí)間,并由此確定干燥器尺寸。

第三節(jié)干燥過程的計(jì)算若傳熱干燥面積S為已知,則由上式求干燥時(shí)間的問題歸結(jié)為氣固對(duì)流給熱系數(shù)“的求取。第三十五頁,共四十八頁。若已知物料的初始濕含量X1和臨界濕含量Xc,則恒速段的干燥時(shí)間為恒速干燥段的干燥時(shí)間

恒速干燥段的干燥時(shí)間注意:利用上述方程計(jì)算給熱系數(shù)來確定干燥速率和干燥時(shí)間，其誤差較大，僅能作為粗略估計(jì)。第三十六頁，共四十八頁。α=0.0204(L)08L’—濕氣體質(zhì)量流速，kg/(m2·h)；適用條件:L’=2450~29300kg/(m2·h)，氣體溫度45~150℃。α=1.17(L)037適用條件:L’=3900~1950kg/(m2·h)(1)空氣平行流過靜止物料層的表面(3)氣體與運(yùn)動(dòng)著的顆粒間的傳熱(2)空氣垂直流過靜止物料層的表面Gc/UX2

Xc

X在X2~Xc之間取一定數(shù)量的X值,從干燥速率曲線上查得對(duì)應(yīng)的U,計(jì)Gc/U；作圖Gc/UX,計(jì)算曲線下面陰影部分的面積。(1)圖解積分法當(dāng)降速段的U~X呈非線性變化時(shí),應(yīng)采用圖解積分法。降速段的干燥時(shí)間可以從物料干燥曲線上直接讀取

。計(jì)算上通常是采用圖解法或解析法。

降速干燥段的干燥時(shí)間第三十七頁,共四十八頁。oC

BUcU干燥速率UDX

Xc濕含量X(2)解析法當(dāng)降速段的U~X呈線性變化時(shí),可采用解析法。降速段干燥速率曲線可表示為當(dāng)缺乏平衡水分的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，可以假設(shè)X*=0，則有干燥時(shí)間為:τ=τ1+τ2第三十八頁，共四十八頁。

降速干燥段的干燥時(shí)間X*AG1—濕物料進(jìn)口的質(zhì)量流率,kg/s；G2—產(chǎn)品出口的質(zhì)量流率,kg/s； —絕干物料的質(zhì)量流率,kg/s；w1—物料的初始濕含量；w2—產(chǎn)品濕含量；L—絕干氣體的質(zhì)量流率,kg/s；H1—?dú)怏w進(jìn)干燥器時(shí)的濕度；H2—?dú)怏w離開干燥器時(shí)的濕度；W—單位時(shí)間內(nèi)汽化的水分量,kg/s。cG

2.干燥過程的物料衡算和熱量衡算水分蒸發(fā)量:W=G1-G2=G(X1-X2)=L(H2-H1)物料衡算（Massbalance）絕干空氣比消耗干燥產(chǎn)品

G2

,

w2絕干空氣消耗量濕廢氣體L,

H2濕物料

G1

,

w1熱空氣

L,

H1第三十九頁,共四十八頁。 熱量衡算（Heatbalance）Qp——預(yù)熱器向氣體提供的熱量,kW；QD——向干燥器補(bǔ)充的熱量,kW；QL—干燥器的散熱損失,kW。第四十頁,共四十八頁。干燥產(chǎn)品G2

,

w2

,

2,

cm2濕氣體L,

H0,

t0,i0熱氣體L,H1

,

t1,

i1濕廢氣體

L,H2,

t2,i2Qd濕物料

G1

,w1

,預(yù)熱器干燥器1

,

cm

1QlQp物料焓:氣體焓:L(IH2-IH0)=L[(cg+H2c,)t2+rH2-(cg+HOC,)t0-roH0]=L[cg(t2-t0)+c,(H2t2-H010)+r0(H2-H0)]濕廢氣體L,

H2

,

t2

,

i2干燥產(chǎn)品G2

,w2

,

2

,

cm2濕物料G1

,w1

,QlQp濕氣體L,

H0

,

t0

,

i0L,

H1

,

t1

,

i1

整個(gè)干燥系統(tǒng)的熱量衡算在連續(xù)穩(wěn)定操作條件下，系統(tǒng)無熱量積累，單位時(shí)間內(nèi)(以1秒鐘為基準(zhǔn)):物料焓變氣體焓變第四十一頁

，共四十八頁。熱氣體1

,

cm1Qd汽化濕分所需要的熱量:加熱固體產(chǎn)品所需要的熱量:放空熱損失:總熱量衡算:第四十二頁，共四十八頁。

整個(gè)干燥系統(tǒng)的熱量衡算=GC[cs(θ2-θ1)-cw(x2θ2-x1θ1)]