项目七干燥任务二干燥计算

1、第一节第一节 换热器的分类及结构型式换热器的分类及结构型式 项目七项目七 干燥干燥1.掌握干燥的基本概念、基本方式、机理、特点及影响因素；2.了解各类型干燥器的结构、特点及应用；3.掌握对流干燥的计算；4.掌握流化床干燥装置的运行操作技能；5.掌握常见异常现象的判别及处理方法。知识与技能目标知识与技能目标第一节第一节 换热器的分类及结构型式换热器的分类及结构型式 任务二任务二 干燥计算干燥计算 第一节第一节 换热器的分类及结构型式换热器的分类及结构型式 任务导入任务导入 甲酸钙又称蚁酸钙，分子式是C2H2O4Ca，分子量为130，白色结晶粉末，略有吸湿性，味微苦，中性，无毒，溶于水。它是国内外

2、新开发的一种新型饲料添加剂，适用于各类动物。具有酸化、防霉、抗菌等功能，同时也可作为快速凝固剂、润滑剂、早强剂等广泛应用于化工、建材、制革等工业生产中。 甲酸钙的生产常用甲酸与碳酸钙反应生成甲酸钙溶液，生产中所得的甲酸钙溶液经过滤去除掉不溶物，滤液再经浓缩结晶、离心分离后可得到含水量为5%左右的产品，而合格的甲酸钙产品中含水量0.3%。如何获得合格的产品？第一节第一节 换热器的分类及结构型式换热器的分类及结构型式 任务分析任务分析 为了得到合格的甲酸钙产品，我们必须将潮湿的甲酸钙中的含水量降至0.3%以下，即甲酸钙的干燥。在干燥的过程中依据什么原理来完成干燥的任务呢？因此我们必须掌握相关的干燥

3、原理、干燥的方法等相关知识。第一节第一节 换热器的分类及结构型式换热器的分类及结构型式 知识链接知识链接第一节第一节 换热器的分类及结构型式换热器的分类及结构型式 （一）干燥过程的物料衡算1.水分蒸发量水分蒸发量 若不计干燥过程中物料损失量，则在干燥前后物料中绝对干料的质量不变，即 )1 ()1 (2211wGwGGc干燥器的总物料衡算为 WGG21 若以干基含水量表示，则水分蒸发量可用下式计算， 干燥器物料衡算第一节第一节 换热器的分类及结构型式换热器的分类及结构型式 也可得出： )()(2112XXGHHLWc2.2.干空气消耗量干空气消耗量 蒸发1Kg水分所消耗的干空气量,称为单位空气消

4、耗量,其单位为Kg绝干空气/Kg水分,用L表示,则)/(1/12HHWLl 如果以H0表示空气预热前的湿度,而空气经预热器后,其湿度不变,故H0H1,则有)/(102HHl由上可见,单位空气消耗量仅与H2、H0有关，与路径无关。 第一节第一节 换热器的分类及结构型式换热器的分类及结构型式 例9-2 今有一干燥器，处理湿物料量为800kg/h。要求物料干燥后含水量由30%减至4%（均为湿基）。干燥介质为空气，初温为150C，相对湿度为50%，经预热器加热至1200C ，试求：(a)水分蒸发量；(b)空气消耗量、单位消耗量l ；(c)如鼓风机装在进口处，求鼓风机之风量。 解：解：(a)(a)水分蒸

5、发量水分蒸发量 hkgwwwGW/7 .21604. 0104. 03 . 080012211第一节第一节 换热器的分类及结构型式换热器的分类及结构型式 (b) 空气消耗量、单位空气消耗量 由I-H图查得，空气在t0 150C, 50%时的湿度为00.005kg水/kg干空气；在t2 =450 C， 80%时的湿度为20.052kg水/kg干空气，空气通过预热器湿度不变，即02 10HH hkgHHWHHWL/4610005. 0052. 07 .2160212干空气水干空气 kgkgHHl/3 .21005. 0052. 01102第一节第一节 换热器的分类及结构型式换热器的分类及结构型式

6、(c)风量 干空气）（）（kgmtHvH/822. 027327315005. 0244. 1773. 0273273244. 1773. 0300hmLvVH/3790822. 046103第一节第一节 换热器的分类及结构型式换热器的分类及结构型式 （二）干燥过程的热量衡算X2,2,I2QPG2H0,t0,I0预热器H1,t1,I1X1,1,I1QDH2,t2,I2干燥器G1连续干燥过程的热量蘅算示意图LLLQL干燥器的热量衡算 1.热量衡算的基本方程若忽略预热器的热损失 ，对上图预热器列焓衡算，得： 10LIQLIp第一节第一节 换热器的分类及结构型式换热器的分类及结构型式 故单位时间内预

7、热器消耗的热量为： 01IILQp再对上图的干燥器列焓衡算， LDQGILIQGILI2211故单位时间内向干燥器补充的热量为：LDQIIGIILQ1212联立( 5-1 )、( 5-2 )得： DpQQQLQIIGIIL1202( 5-1 )( 5-2 )第一节第一节 换热器的分类及结构型式换热器的分类及结构型式 化简后可得： LmQGcHHtttL120220288. 1249001. 1LDPQIIGIILQQQ1202LmQGctWttL1220288. 1249001. 1 向干燥系统输入的热量用于：（1）加热空气（2）蒸发水分（3）加热物料（4）热损失。湿物料比热 可由绝干物料比热

8、 及纯水的比 热求得：即：mcgcwcwgmXccc第一节第一节 换热器的分类及结构型式换热器的分类及结构型式 2.2.空气通过干燥器时的状态变化空气通过干燥器时的状态变化 (1)等焓干燥过程 等焓干燥过程又称绝热干燥过程，等焓干燥条件： a.不向干燥器中补充热量；b.忽略干燥器的热损失；c.物料进出干燥器的焓值相等。 即： 21II (2)非等焓干燥器过程非等焓干燥器过程又称为实际干燥过程。由于实际干燥过程不具备等焓干燥条件则 即： 21II 第一节第一节 换热器的分类及结构型式换热器的分类及结构型式 3.3.干燥系统的热效率干燥系统的热效率 干燥过程中，蒸发水分所消耗的热量与从外热源所获得

9、的热量之比为干燥器的热效率。即 式中，蒸发水分所需的热量Q汽化可用下式计算: 从外热源获得的热量 DpTQQQ如干燥器中空气所放出的热量全部用来汽化湿物料中的水分，即空气沿绝热冷却线变化，则： 第一节第一节 换热器的分类及结构型式换热器的分类及结构型式 若干燥器中无补充热量， ， 0QD则 )tt (LcQQ011HPT若忽略湿比热的变化，则干燥过程的热效率可表示为： 热效率越高表示热利用率愈好，若空气离开干燥器的温度较低，而湿度较高，则干燥操作的热效率高。 但空气湿度增加，使物料与空气间的推动力下降。 第一节第一节 换热器的分类及结构型式换热器的分类及结构型式 一般来说，对于吸水性物料的干燥

10、，空气出口温度应高些，而湿度应低些，即相对湿度要低些。在实际干燥操作中，空气离开干燥器的温度需比进入干燥器时的绝热饱和温度高 ，这样才能保证在干燥系统后面的设备内不致析出水滴，否则可能使干燥产品返潮，且易造成管路的堵塞和设备材料的腐蚀。 2tC5020第一节第一节 换热器的分类及结构型式换热器的分类及结构型式 （三）干燥速率和干燥时间（三）干燥速率和干燥时间 1.1.干燥速率干燥速率 干燥速率：单位时间内在单位干燥面积上汽化的水分量W，如用微分式表示则为 AddwU 而 dXGdWc 所以 AddXGAddWUc第一节第一节 换热器的分类及结构型式换热器的分类及结构型式 2.2.干燥曲线与干燥

11、速率曲线干燥曲线与干燥速率曲线 实验测定在恒定条件下干燥曲线如图所示：干燥过程中物料含水量X与干燥时间的关系曲线。 (1)(1)干燥曲线干燥曲线第一节第一节 换热器的分类及结构型式换热器的分类及结构型式 如图所示，实验测定的恒定条件下的干燥速率曲线，即物料干燥u与物料含水量X关系曲线。 (2)(2)干燥速率曲线干燥速率曲线第一节第一节 换热器的分类及结构型式换热器的分类及结构型式 由干燥速率曲线可以看出，干燥过程分为恒速干燥和降速干燥两个阶段。 a.恒速干燥阶段 此阶段的干燥速率如图中BC段所示。这一阶段中，物料表面充满着非结合水分，其性质与液态纯水相同。在恒定干燥条件下，物料的干燥速率保持恒

12、定，其值不随物料含水量多少而变 。b.降速干燥阶段 如图所示，干燥速率曲线的转折点（C点）称为临界点，该点的干燥速率Uc。仍等于等速阶段的干燥速率，与该点对应的物料含水量，称为临界Xc。当物料的含水量降到临界含水量以下时，物料的干燥速率亦逐渐降低。 第一节第一节 换热器的分类及结构型式换热器的分类及结构型式 3.3.恒定干燥条件下干燥时间的计算恒定干燥条件下干燥时间的计算 (1(1) )恒速干燥阶段恒速干燥阶段 设恒速干燥阶段的干燥速率为u。，根据干燥速率定义，有 1 (X1- X2) AUcGc(2(2) )降速干燥阶段降速干燥阶段 在此阶段中，物料的干燥速率U随着物料中自由水分含量（X-X

13、*）的变化而变化，可将从实验测得的干燥速率曲线表示成如下的函数形式 UdXAGXcXC22第一节第一节 换热器的分类及结构型式换热器的分类及结构型式 2 2近似计算法近似计算法 ： 在降速阶段中干燥速率与物料中的自由水分含量(X-X*)近似成正比，即用临界点C与平衡水分点E所连结的直线CE代替降速干燥阶段的干燥速率曲线。 于是，降速干燥阶段所需的干燥时间为 XXXXcLnAKGXC22XXcUcKX第一节第一节 换热器的分类及结构型式换热器的分类及结构型式 例例5-45-4 用一间歇干燥器将一批湿物料从含水量用一间歇干燥器将一批湿物料从含水量 干燥到干燥到 （均为湿基），湿物料的质量为（均为湿

14、基），湿物料的质量为200kg200kg，干燥面积为，干燥面积为0.025m0.025m2 2/kg/kg干物料，装卸时间干物料，装卸时间 ，试确定每批物料的干燥周期。，试确定每批物料的干燥周期。（从该物料的干燥速率曲线可知（从该物料的干燥速率曲线可知XcXc=0.2 X=0.2 X* *=0.05 =0.05 UcUc=1.5kg/(m=1.5kg/(m2 2.h) .h) ）%271w%52wh1解：绝对干物料量解：绝对干物料量 干燥总面积干燥总面积 kgwGGC146)27. 01 (200)1 (11265. 3025. 0146mA37. 027. 0127. 01111wwX053

15、. 005. 0105. 01222wwX第一节第一节 换热器的分类及结构型式换热器的分类及结构型式 恒速阶段恒速阶段 由由X X1 1=0.37=0.37至至XcXc=0.2=0.2降速阶段降速阶段 由由XcXc=0.2=0.2至至 X X* *=0.05=0.051hXXAUGccc53. 4)2 . 037. 0(65. 35 . 1146)(112)./(1005. 02 . 05 . 12*hmkgXXUKCCXhLnXXXXLnAKGCXC7 .1505. 0053. 005. 02 . 065. 310146*2*2每批物料的干燥周期每批物料的干燥周期 ： h2 .2117 .1553. 421第一节第一节 换热器的分类及结构型式换热器的分类及结构型式 任务计划与实施任务计划与实施工作任务计划与实施表工作任务计划与实施表专业班