干燥过程的物料衡算与焓衡算

1、第2节 干燥过程的物料衡算与焓衡算干燥过程是热、质同时传递的过程。干燥设备设计及选型要以物料衡算、热量衡算、速率关系及平衡关系作为计算手段。5.2.1干燥过程的物料衡算一、湿物料中含水量的表示方法湿物料中的含水量有两种表示方法：1.湿基含水量w：水分在湿物料中的质量百分数，即：   ×100%2.干基含水量X：湿物料中的水分与绝干物料的质量比，即：       kg水/kg绝干物料3.二者关系         

2、60;                          干燥过程中，湿物料的质量是变化的，而绝干物料的质量是不变的。因此，用干基含水量进行计算较为方便。二、干燥过程的物料衡算通过对下图所示干燥过程的物料衡算可以求出：水分蒸发量、空气消耗量、干燥产品流量等。  干燥器 产品G2, w2, (X2),GL, t1 , H1湿物料G

3、1, w1, (X1),GcL, t2 , H2废气                                             图57  

4、; 物料衡算符号说明：L：绝干空气流量，kg绝干气/h；G1、G2：进、出干燥器的湿物料量，kg湿料/h；G：湿物料中绝干物料量，kg干料/h。1.湿物料的水分蒸发量Wkg水/h    通过干燥器的湿空气中绝干空气量 L是不变的，湿物料中蒸发出的水分被空气带走，故湿物料中水分的减少量等于湿物料中水分汽化量，又等于湿空气中水分增加量。即：所以：    W = L(H2-H1) = G(X1-X2)2.干空气用量Lkg干气/h      令   kg干气/kg水称为比空

5、气用量，即每汽化1kg的水所需干空气的量。因为空气在预热器中为等湿加热，所以进预热器时H0H1，因此只与空气的初、终湿度有关，而与路径无关，是状态函数。湿空气用量：  kg湿气/h   湿空气体积：     m3湿气/h    3.干燥产品的流量进、出干燥器的绝干物料质量守恒：G = G1(1- w1) = G2(1- w2)              或：5.2.2

6、干燥过程焓衡算通过干燥器的焓衡算，可以求得预热器消耗的热量、向干燥器补充的热量、以及干燥过程消耗的总热量。这些内容可作为计算空气预热器和加热器的传热面积、加热剂的用量、干燥器的尺寸或热效率等的依据。一、            焓衡算的基本方程下图为连续干燥过程的热量衡算示意图，其中：I            焓，kJ/kg绝干气；  物料温度，温度为，湿度为H0，焓为

7、的新鲜空气，经加热后的状态为t1、H1、I1，进入干燥器与湿物料接触，增湿降温，离开干燥器时状态为t2、H2、I2，固体物料进、出干燥器的流量为G1、G2，温度为1、2，含水量为X1、X2。通过流程图可知，整个干燥过程需外加热量有两处，预热器内加入热量Qp，干燥器内加入热量Qd。外加总热量QQpQD。将Q折合为汽化1kg水分所需热量2.预热器热量衡算     若忽略热损失，则               &

8、#160;                                           kJ/kg水3.干燥器的热量衡算（1）输入量 = 1 * GB3 湿物料带

9、入热量式中：干燥后物料比热，kJ/kg湿料：水的比热，kJ/kg水：绝干物料比热，kJ/kg干料 = 2 * GB3 空气带入的焓值   = 3 * GB3 干燥器补充的热量  （2）输出量 = 1 * GB3 干物料带出焓值   = 2 * GB3 废气带出焓值   = 3 * GB3 热损失  在稳定干燥过程中，输入量等于输出量，干燥器热量衡算式为：5.2.3空气通过干燥器的状态变化   由于空气在干燥器内发生增湿降温变化过程，如何确定废气出口状态，需对不同干燥过程进行分

10、析。1.等焓干燥过程（理想干燥过程、绝热干燥过程）等焓干燥过程是指干燥在绝热情况下进行的，空气在进出干燥器的焓值不变，即I1I2=0。令：则：若为等焓过程，则I1I2，D0。可用求出（H2、I2）。等焓干燥过程有以下两种情况：A.整个干燥过程无热损失、湿物料不升温、干燥器不补充热量、湿物料中汽化水分带入的热量很少。B.干燥过程中湿物料中水分带入的热量及补充的热量刚好与热损失及升温物料所需的热量相抵消。2.实际干燥过程很显然，只有在保温良好的干燥器和湿物料进出干燥器温度相差不大的情况下，才可近似当作等焓过程处理。由于对干燥器的绝热保温很难，因此实际干燥过程是在非绝热情况下进行的，即。（1）当补充的热量大于损失的热量时，。（2）当补充的热量小于损失的热量时，。5.3.5干燥器的热效率干燥器的热效率是干燥器操作性能的一个重要指标。热效率高，表明热的利用程度好，操作费用低，同时可合理利用能源，使产品成本降低。因此，在操作过程中，希望可获得尽可能高的热效率。1.定义2.提高热效率途径（1）当t0，t1一定时，    但因此在设计时规定：t2要比热空气进入干燥器时的湿球温度tw高2050。（2）当t0，t2一定时，     提高空气的预热温度，可提高热效率。空气预热温度高，单位质量干空气携带的热量多，干