5干燥过程的物料衡算与热量衡算

1、课题：干燥过程的物料衡算与热量衡算干燥过程的物料衡算与热量衡算干燥过程的物料衡算与热量衡算一、一、 湿物料湿物料的性质的性质二二 、 干燥系统的物料衡算干燥系统的物料衡算三三 、 干燥系统的热量衡算干燥系统的热量衡算四四 、干燥系统的热效率、干燥系统的热效率五、空气进、出干燥器的状态变化：五、空气进、出干燥器的状态变化：一、湿物料的性质一、湿物料的性质湿物料：干物料湿物料：干物料+ +水水1 1、湿基含水量、湿基含水量湿物料中水分的质量湿物料的总质量100%2 2、干基含水量、干基含水量X 湿物料中水分的质量湿物料中绝干物料的质量100%X 1XX1质量分数质量分数以湿物料为基准以湿物料为基准

2、质量比质量比以干物料为基准以干物料为基准3 3、湿物料的比热容、湿物料的比热容4 4、湿物料的焓、湿物料的焓 Cm=Cs+XCw=Cs+4.187XCw:物料中所含水分的比热容Cw=4.187KJ/(Kg水)I=Is+XIw=Cs+XCw=（Cs+4.187X）=Cm基准：基准：0的物料和的物料和0的液态水的液态水二、二、 物料衡算物料衡算空气预热器干燥器废气湿物料干燥产品 G或GC：绝干物料量；kg绝干料/s L：绝干空气的流量；kg绝干气/s X1，X2：干燥前后湿物料的干基含水量； H1，H2：干燥前后湿空气的湿度。 G1、G2 ：进出干燥器物料总量，kg物料/s G2 ：干燥产品干干

3、燥燥 流流 程程 图图预热器预热器L, t0 , H0L, t1 , H1干干燥燥器器L, t2 , H2 湿物料湿物料G1, w1, (X1), 1 产品产品G2, w2, (X2), 2新鲜空气新鲜空气废气废气1、绝干物料量、绝干物料量Gc 或或G kg干物料干物料/s)1 ()1 (2211cwGwGG2、水分蒸发量、水分蒸发量 W kg水水/s)()(21c12XXGHHLW221121wGwGGG1221212111GwwwGwww水分蒸发量湿物料中水分减少量湿空气中水分增加量水分蒸发量湿物料中水分减少量湿空气中水分增加量3、绝干空气用量、绝干空气用量 L kg干气干气/s)(12H

4、HLW12HHWL021211HHHHWLl令kg干气/kg水 比空气用量比空气用量：每汽化1kg的水所需干空气的量。（单位空气消耗量）（单位空气消耗量） 新鲜空气消耗量：新鲜空气消耗量：L0=L(1-H0)4、干燥产品量kg干物料/s)1 ()1 (2211cwGwGGG2=G1(1-w1)/(1-W2)G2=G(1+X2)空气空气t t0 0,H,H0 0,I,I0 0预热器干燥器废气废气t t2 2,H,H2 2,I,I2 2湿物料湿物料1,X1,X1 1,I,I1 1干燥产品干燥产品2 2，X X2 2,I,I2 2空气t1,H1,I1Q QP PQ QD DQ QL L三、热量衡算三

5、、热量衡算对预热器做热量衡算对预热器做热量衡算 ：LIQLIp01QL IIp()10QD：干燥器内加入热量，kJ/s。QD=L(I2-I1)+G(I2-I1)+QL对干燥过程作热量衡算：对干燥过程作热量衡算：LIG IQQLIG IQCPDCL0122Q QQLIIG IIQPDCL()()2021) (12212212222222 21111111 1ttcIIcXccXctctcXctcXtcItctcXctcXtcImwswsmwswsmwsws简化计算：简化计算： )(88. 12492()(01. 1)88. 12492()88. 12492()88. 12492(01. 1249

6、2)88. 101. 1 ()88. 12492(01. 12492)88. 101. 1 (02202022022222220000000HHtttIIttHttHtHIHttHtHI则热量衡算式为：则热量衡算式为：LmCDQttcGtWttLQ) (88. 1249201. 1122212热量的作用：热量的作用：1.1.加热空气加热空气 2.2.蒸发水分蒸发水分 3.3.加热湿物料加热湿物料 4.4.损失于周围环境损失于周围环境四、干燥器的热效率四、干燥器的热效率 干燥器的热效率干燥器的热效率一般定义为：一般定义为：干燥器内用于气化物料中水分所消耗的热量对干燥系统加入的总热量100%QQQ

7、PD1100%若蒸发水分量为W，空气出干燥器时温度为t2，物料进干燥器温度为t1，则干燥器内蒸发（气化）水分所需Q1可用下式计算:187. 488. 12492121ttWQ 干燥操作中干燥器的热效率表示干燥器操作的性能，效率愈高表示热利用程度愈好。 在干燥操作中，若将离开干燥器的空气温度降低而湿度增大在干燥操作中，若将离开干燥器的空气温度降低而湿度增大，则亦能提高干燥效率和节省空气的消耗量以降低输送空气的能，则亦能提高干燥效率和节省空气的消耗量以降低输送空气的能量。但是空气的湿度增加，会使物料和空气间的传质推动力（即量。但是空气的湿度增加，会使物料和空气间的传质推动力（即H HW WHH）减

8、小。一般地吸水性物料的干燥，空气出口的温度应高）减小。一般地吸水性物料的干燥，空气出口的温度应高一些，而湿度应低些。通常，在实际干燥操作中，空气出干燥器一些，而湿度应低些。通常，在实际干燥操作中，空气出干燥器之温度之温度t t1 1需比进入干燥器时的绝热饱和温度高需比进入干燥器时的绝热饱和温度高2020到到5050，这样去，这样去保证在干燥器以后的设备中空气不致分出水滴，以免造成设备材保证在干燥器以后的设备中空气不致分出水滴，以免造成设备材料的腐蚀等问题。此外，废气中热量的回收利用对提高干燥操作料的腐蚀等问题。此外，废气中热量的回收利用对提高干燥操作的热效率也具有实际意义。当然还应注意干燥设备

9、和管路的保温的热效率也具有实际意义。当然还应注意干燥设备和管路的保温，以减少干燥系统的热损失。，以减少干燥系统的热损失。五、空气进、出干燥器的状态变化：五、空气进、出干燥器的状态变化： 在干燥操作中，空气通过预热器时，状态变化过程为温度在干燥操作中，空气通过预热器时，状态变化过程为温度升高而湿度不变。若预热后的空气温度升高而湿度不变。若预热后的空气温度t t1 1为已知，则空气的状为已知，则空气的状态也就确定了。而空气通过干燥器时，由于空气和物料间进行态也就确定了。而空气通过干燥器时，由于空气和物料间进行热和质的交换，而且还受外加热量的影响以及热损失等，所以热和质的交换，而且还受外加热量的影响

10、以及热损失等，所以其状态变化过程是比较复杂的。通常，根据干燥过程中空气焓其状态变化过程是比较复杂的。通常，根据干燥过程中空气焓的变化情况，将干燥过程分为等焓与非等焓干燥过程。的变化情况，将干燥过程分为等焓与非等焓干燥过程。 1 1、等焓干燥过程（绝热干燥过程）、等焓干燥过程（绝热干燥过程）对干燥器作热量衡算，对干燥器作热量衡算，若若Q QD D=0=0；Q QL L=0=0：I I1 1=I=I2 2。则：即则：即 I I1 1 = I = I2 2LCDPQIIGIILQQQ)()( 1202)(01IILQp2 2、非等焓干燥过程（非绝热干燥过程）、非等焓干燥过程（非绝热干燥过程）实际的干

11、燥过程皆为非等焓干燥过程，依其具体情况分为以下三种：实际的干燥过程皆为非等焓干燥过程，依其具体情况分为以下三种：1)1)干燥器中不补充热量，即干燥器中不补充热量，即Q QD D=0=0，而，而Q QL L00、G GC C（I I2 2-I-I1 1）0 0。则：则：I I2 2I I1 12)2)干燥器中补充热量干燥器中补充热量Q QD D，而且比干燥器的热损失及被干燥物料带进和，而且比干燥器的热损失及被干燥物料带进和带出干燥器热量之差值之和还要大，即带出干燥器热量之差值之和还要大，即QDQDQ QL L+G+GC C（I I2 2II1 1）。）。则：则：I I2 2I I1 13)3)干燥器中补充热量干燥器中补充热量Q QD D，此