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%ABa a）加热过程）加热过程t/H/kg/kg=1

2、00%ABb 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。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、

3、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 湿物料的总质量湿物料的总质量水分质量水分质量 %100 量量湿物料中绝干物料的质湿物料中绝干物料的质水分质量水分质量XXX 1 1X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 预热器预热器 H1 干燥室干燥室 H2 G2,X2求解：干燥介质用量，蒸发的水分量等蒸发的水分量: 022121HHLXXGGGWC 22111 G12121 Gc1122G =G (1-w )=G (1-w )2120WWLHHHH212011lHH

4、HH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)LLHLH01(1)(1)llHlH实际比空气用量： Ql G1,1,tM1 L,H0 H1,t1 t0,I0 I1 H2,t2,I2 预热器预热器 干燥室干燥室 Qd QP G2,2,tM2 10PQL II010HLctt1.01 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,tM1 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 11221122MMdMMlLIG c t

5、QLIG ctQ1MSlccc4.187kJkg Klc 2.2 干燥室的热量衡算干燥室的热量衡算1.01 1.882492IH tH 01IILQP lMMdMMQtcGLIQtcGLI 22112211WGG 21又又111MMtcG 122MMtcG1MltWc lMMMMdPQtcGtcGIILQQQ 11221202 Ql G1,1,tM1 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 2020220024922492HHL IILctHctH而20000220202022022024921.8824921.882

6、492HHHHHLcctHHcttL HHtLcttWtLctt0122120221.882492PdHl MMMMlQQLcttWtctG cttQH.cH8810110122120221.882492PdHl MMMMlQQLcttWtctG 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、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 %10088. 12492%10012 dPMlQQtctWQQ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

7、，=3060%，在应用部分废气循环时，=5070%影响热效率的因素：201lHH2H 2t lQ 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 I1 H2,t2,I2 预热器预热器 Qd 干燥室干燥室 QP G2,2,tM2 11221122MMdMMlLIG c tQLIG ctQ112212MMdMMlG c tQG ctQ若12II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

8、热量忽略不计 100%PQQ汽化理想1210100%tttt理想101210100%HHLcttLctt Ql G1,1,tM1 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 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 I1I23.2 实际干燥过程实际干燥过程 (1) I1I2(2) I1I201010PHQL IILctt11221122MMdMMlLIG ctQLIG ctQ12II1210100%tttt理想121212121CWGGGXXG20WLHH干燥过程计算用到的公式

9、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）122492 1.88100%l MPdWtctQQ例题：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/

10、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/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 12120.030.002120033.64 kg h110.002WG 2033.642402.8 kg/h0.0220.008WLHH012402.810.0082422.1 kg/hLLH （1）新鲜空气用量，kg/h； G1=1200kg/h Ql =5%Qp 1=3% tM1=20

11、t0=20 t1=90 t2=45 H0=0.008 H1 H2=0.022 L QP Qd 2=0.2% tM2=60,CS=3.5kJ/kg01010PHQL IILctt2402.81.01 1.88 0.0089020172407.63kJ/h47.89kW(2)预热器的加热量QP，kW 22112121dMMlMMQL IIG ctQGc t10101.01 1.8824921.01 1.88 0.008902492 0.008112.19 kJ/kgIHtH干气 G1=1200kg/h Ql =5%Qp 1=3% tM1=20 t0=20 t1=90 t2=45 H0=0.008

12、H1 H2=0.022 L QP Qd 2=0.2% tM2=60,CS=3.5kJ/kg(3)干燥室内补充的热量Qd，kW其中：22221.01 1.8824921.01 1.88 0.022452492 0.022102.14kJ/kgIHtH干气1122112001 3%1166.3kg/h11 0.2%GG22112121dMMlMMQL IIG ctQGc t11111 3%3.5 3% 4.19 3.52kJ (kg)MSlccc22211 0.2%3.5 0.2% 4.19 3.50kJ (kgMSlccc)5%47.89 5%2.39 kWlPQQ2402.81166.3102

13、.14 112.193.50 602.393600360012003.52 2040.25 kW3600dQ(4)热效率122492 1.884.1933.642492 1.88 454.19 2023.29 kW3600MQWtt汽化 %10088. 12492%10012 dPMlQQtctWQQ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 23.29100%100%26.4%47.8940.25PdQQQ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

14、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=90H0=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=? Ql t0=20 t 0 t t1 1=90=90H0=0.008 H 0 H1 t2=

15、45 L L L H2 QP Qd=40.25kW33.64kg h0.00934kg sW 20WL HH20.009340.008L H(1)新鲜空气用量，kg/h 20WLHH由例1知：（1）202000001RHHttLHHttL =1 C H2 M H 0 H A H0 t0 t2 t1 200210.004 kg kg22HHHH 干气o200452032.5 C22ttt 杠杆原理10PRQLLII(2)预热器的加热量QP，kW 00001.01 1.882492IHtH00001.01 1.882492IHtH243.04 1276.55H101021.01 1.8824921

16、01.54 1330.6IHtHH 循环废气循环废气 LR=L, t2=45, H2=? Ql t0=20 t 0 t t1 1=90=90H0=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 10PRQLLII 2222101.54 1330.643.04 1276.55117108.1LHHLLH22222221.01 1.8824921.01 1.8845249245.452576.6IHtHHHH2211212120.05dMMPMMQL IIG ctQG c t 2240.25245.452576.6101.54 1330.6LHH21166.312003.50 60 0.05 117108.13.52 2036003600LLH22497.405106.334.3170LH （2）0.32 kg/s1152 kg/hL干气干气20.0372 kg/kgH 水干气联立式1、2得：2117108.1PQLLH117 0.32 108.1 0.32 0.037238.73kW(3) 热效率；由例1可知23