第4章-干燥-2-干燥过程计算

1、干燥过程计算干燥过程计算 第第4章章 干干 燥燥 干燥过程计算 Calculation of the drying process 干燥过程计算即干燥过程的物料衡算和热量衡算。干燥 过程的计算中，首先需要确定从物料中移除水分量、需消耗 的空气量和热量，据此选择或设计适宜型号的风机或换热器， 最后再进行干燥器和其他辅助设备的设计和选择。 Keywords: Wet material, Dry air, Drying, Material balance, Heat balance 思考： 试在湿度图上画出干燥全过程 湿空气的状态变化过程 t/ H/kg/kg =100% A B a a）加热过程）

2、加热过程 t/ H/kg/kg =100% A B b b）绝热增湿、降温过程）绝热增湿、降温过程 蒸蒸气气 湿湿物物料料 1 6 空空气气 5 4 废废气气 2 冷冷凝凝水水 3 冷冷凝凝水水 干干物物料料 空空气气干干燥燥器器的的流流程程图图 1进进料料口口；2干干燥燥室室；3卸卸料料口口；4抽抽风风机机；5、6空空气气加加热热器器 已知：干燥介质（空气）的进口条件，如温度、湿度、压力 等；物料的进口条件，如温度，湿含量，质量或质量流率； 物料的干燥要求（湿含量）。 求解：干燥介质用量；干燥条件（如进干燥室的空气温度， 出干燥室的空气温度和湿度等）；整个设备的热能消耗；干 燥室尺寸 等等。

3、 主要内容主要内容 一、湿物料中含水率的表示方法物料衡算 二、整个设备的热能消耗热量衡算 三、理想干燥过程和实际干燥过程 四、例题 %100 湿湿物物料料的的总总质质量量 水水分分质质量量 %100 量量湿湿物物料料中中绝绝干干物物料料的的质质 水水分分质质量量 X X X 1 1 X 一、湿物料中含水率的表示方法 1.1 湿基含水率湿基含水率 1.2 干基含水率干基含水率 思考：两种含水率之间的换算关系 G1,X1 L,H0 预预热热器器 H1 干干燥燥室室 H2 G2,X2 求解：干燥介质用量，蒸发的水分量等 蒸发的水分量: 02 21 21 HHL XXG GGW C 2 21 1 1

4、G 1 21 2 1 G c1122 G =G (1-w )=G (1-w ) 2120 WW L HHHH 2120 11 l HHHH 绝干空气用量： 比干空气用量： l与干燥过程所经历的途径无关 实际空气用量： 01 (1)(1)LLHLH 01 (1)(1)llHlH实际比空气用量： Ql G1,1,tM1 L,H0 H1,t1 t0,I0 I1 H2,t2,I2 预预热热器器 干干燥燥室室 Qd QP G2,2,tM2 10P QL II 0 10H Lctt 1.01 1.882492IH tH 二、整个设备的热能消耗 2.1 预热器的热量衡算预热器的热量衡算 Ql G1,1,tM

5、1 L,H0 H1,t1 t0,I0 I1 H2,t2,I2 预热器预热器 Qd 干燥室干燥室 QP G2,2,tM2 1122 1122MMdMMl LIGc tQLIG ctQ 1 MSl ccc4.187kJkg K l c 2.2 干燥室的热量衡算干燥室的热量衡算 1.01 1.882492IH tH 01 IILQ P lMMdMM QtcGLIQtcGLI 2211 2211 WGG 21 又又 11 1MM tcG 12 2MM tcG 1 Ml tWc lMMMMdP QtcGtcGIILQQQ 1122 1202 Ql G1,1,tM1 L,H0 H1,t1 t0,I0 I1

6、 H2,t2,I2 预热器预热器 Qd 干燥室干燥室 QP G2,2,tM2 20 202200 24922492 HH L IILctHctH 而 200 0 0 22020 20220 220 2492 1.882492 1.882492 HHH H H LcctHHctt L HHtLctt WtLctt 01 221 202 2 1.882492 PdHl M MMMl QQLcttWtct G cttQ H.cH881011 01 221 202 2 1.882492 PdHl M MMMl QQLcttWtct G cttQ 加入干燥系统的全部能量有四个用途： 加热空气、蒸发水分、

7、加热物料和热损失 新鲜空气被加热所耗的能量供能方 物料中水分蒸发所耗的能量 物料升温所耗能量 热损失 %100 88. 12492 %100 1 2 dP Ml QQ tctW Q Q 输入干燥设备的总热量输入干燥设备的总热量 蒸发水分所需的热量蒸发水分所需的热量 气化气化 2.3 干燥设备的热效率干燥设备的热效率 一般，=3060%，在应用部分废气循环时，=5070% 影响热效率的因素： 20 1 l HH 2 H 2 t l Q 此外，尽量利用废气中的热量，例如用废气预热冷空气或 湿物料，或将废气循环使用，也将有助于热效率的提高。 Ql G1,1,tM1 L,H0 H1,t1 t0,I0

8、I1 H2,t2,I2 预热器预热器 Qd 干燥室干燥室 QP G2,2,tM2 1122 1122MMdMMl LIGc tQLIG ctQ 1122 12MMdMMl G c tQG ctQ若 12 II 三、理想干燥过程和实际干燥过程 3.1 理想干燥过程（又称等焓干燥过程）理想干燥过程（又称等焓干燥过程） 通常Qd=0、Ql =0、物料带进、带出的热量忽略不计 100% P Q Q 汽化 理想 12 10 100% tt tt 理想 1 0 12 10 100% H H Lctt Lctt Ql G1,1,tM1 L,H0 H1,t1 t0,I0 I1 H2,t2,I2 预热器预热器

9、Qd 干燥室干燥室 QP G2,2,tM2 C C 等焓线 H C A B t 理想干燥过程和实际干燥过程中 湿空气状态变化示意图 I1I2 3.2 实际干燥过程实际干燥过程 (1) I1I2 (2) I1I2 0 1010PH QL IILctt 1122 1122MMdMMl LIG ctQLIG ctQ 12 II 12 10 100% tt tt 理想 12 12121 2 1 C WGGGXXG 20 W L HH 干燥过程计算用到的公式干燥过程计算用到的公式： 物料衡算 热量衡算 理想干燥过程（等焓干燥过程） 1 2 2492 1.88 100% l M Pd Wtct QQ 例题

10、：常压下拟用温度为20、湿度为0.008 kg水/kg干气的 空气干燥某种湿物料。空气在预热器中被加热到90 后送入 干燥室，离开时的温度为45 、湿度为0.022 kg水/kg干气。 现要求每小时将1200 kg的湿物料由含水率3%（湿基）干燥 至0.2%（湿基），已知物料进、出口温度分别为20 和60 ，在此温度范围内，绝干物料的比热为3.5 kJ/(kg)，水 的平均比热为4.19 kJ/(kg)。干燥设备热损失可按预热器中 加热量的5%计算。试求： (1)新鲜空气用量，kg/h； (2)预热器的加热量QP，kW； (3)干燥室内补充的热量Qd，kW； (4)热效率。 G1=1200kg

11、/h Ql =5%Qp 1=3% tM1=20 t0=20 t1=90 t2=45 H0=0.008 H1 H2=0.022 L QP Qd 2=0.2% tM2=60,CS=3.5kJ/kg 12 1 2 0.030.002 120033.64 kg h 110.002 WG 20 33.64 2402.8 kg/h 0.0220.008 W L HH 0 12402.810.0082422.1 kg/hLLH （1）新鲜空气用量，kg/h； G1=1200kg/h Ql =5%Qp 1=3% tM1=20 t0=20 t1=90 t2=45 H0=0.008 H1 H2=0.022 L Q

12、P Qd 2=0.2% tM2=60,CS=3.5kJ/kg 0 1010PH QL IILctt 2402.81.01 1.88 0.0089020 172407.63kJ/h47.89kW (2)预热器的加热量QP，kW 2211 2121dMMlMM QL IIG ctQGc t 1010 1.01 1.882492 1.01 1.88 0.008902492 0.008 112.19 kJ/kg IHtH 干气 G1=1200kg/h Ql =5%Qp 1=3% tM1=20 t0=20 t1=90 t2=45 H0=0.008 H1 H2=0.022 L QP Qd 2=0.2% t

13、M2=60,CS=3.5kJ/kg (3)干燥室内补充的热量Qd，kW 其中： 2222 1.01 1.882492 1.01 1.88 0.022452492 0.022 102.14kJ/kg IHtH 干气 11 2 2 112001 3% 1166.3kg/h 11 0.2% G G 2211 2121dMMlMM QL IIG ctQGc t 1 11 11 3%3.5 3% 4.19 3.52kJ (kg) MSl ccc 2 22 11 0.2%3.5 0.2% 4.19 3.50kJ (kg MSl ccc) 5%47.89 5%2.39 kW lP QQ 2402.81166

14、.3 102.14 112.193.50 602.39 36003600 1200 3.52 2040.25kW 3600 d Q (4)热效率 1 2 2492 1.884.19 33.64 2492 1.88 454.19 2023.29 kW 3600 M QWtt 汽化 %100 88. 12492 %100 1 2 dP Ml QQ tctW Q Q 输入干燥设备的总热量输入干燥设备的总热量 蒸发水分所需的热量蒸发水分所需的热量 气化气化 23.29 100%100%26.4% 47.8940.25 Pd Q QQ 汽化 例例2：现将例1流程改为废气循环流程设计，如图所示。将出 口废

15、气中的50%引到新鲜空气处与新鲜空气混合。混合气经 预热器仍加热至90后，再送入干燥室，出干燥室的废气温 度仍为45 ，干燥室加热量Qd不变，仍为40.25 kW，被干 燥的物料及干燥要求不变，热损失仍可取为QP的5%。 试计算：(1)新鲜空气的用量，kg/h；(2)预热器的加热量QP， kW； (3)热效率； (4)画出湿空气状态变化，并与例1对比。 循环废气循环废气 LR=L, t2=45, H2=? Ql t0=20 t 0 t t1 1=90=90 H0=0.008 H 0 H1 t2=45 L L L H2 QP Qd=40.25kW 循环废气循环废气 LR=L, t2=45, H2

16、=? Ql t0=20 t 0 t t1 1=90=90 H0=0.008 H 0 H1 t2=45 L L L H2 QP Qd=40.25kW 33.64kg h0.00934kg sW 20 WL HH 2 0.009340.008L H (1)新鲜空气用量，kg/h 20 W L HH 由例1知： （1） 2020 0000 1 R HHttL HHttL =1 C H2 M H 0 H A H0 t0 t2 t1 20 02 1 0.004 kg kg 22 HH HH 干气 o 20 0 4520 32.5 C 22 tt t 杠杆原理 10PR QLLI I (2)预热器的加热量

17、QP，kW 0000 1.01 1.882492IHtH 0000 1.01 1.882492IHtH 2 43.041276.55H 1010 2 1.01 1.882492 101.54 1330.6 IHtH H 循环废气循环废气 LR=L, t2=45, H2=? Ql t0=20 t 0 t t1 1=90=90 H0=0.008 H 0 H1 t2=45 L L L H2 QP Qd =1 C H2 M H 0 H A H0 t0 t2 t1 10PR QLLI I 22 2 2101.54 1330.643.04 1276.55 117108.1 LHH LLH 2222 22

18、2 1.01 1.882492 1.01 1.88452492 45.452576.6 IHtH HH H 2211 2121 20.05 dMMPMM QL IIG ctQG c t 22 40.25245.452576.6101.541330.6LHH 2 1166.31200 3.50 60 0.05 117108.13.52 20 36003600 LLH 2 2497.405106.334.3170LH （2） 0.32 kg/s1152 kg/hL干气干气 2 0.0372 kg/kgH 水干气 联立式1、2得： 2 117108.1 P QLLH 117 0.32 108.1 0.32 0.0372 38.73kW (3) 热效率； 由