青海大学干燥第5章第2节干燥过程的物料衡算与热量衡算1课件

2022/12/16一、湿物料的性质二、干燥系统的物料衡算

三、干燥系统的热量衡算

四、空气通过干燥器时的状态变化

第二节干燥过程的物料衡算与热量衡算

2022/12/16思考：试在湿度图上画出干燥全过程干燥过程干燥室预热室第二节干燥过程的物料衡算与热量衡算

2022/12/16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。第二节干燥过程的物料衡算与热量衡算

2022/12/162、湿物料的比热容cm3、湿物料的焓2022/12/16干燥器物料衡算示意图

干燥器

新鲜空气

废气

湿物料

干燥产品

绝干空气流量绝干物料流量干燥产品流量湿物料处理量二、干燥系统的物料衡算2022/12/161、水分蒸发量W

以1s为基准，对水分作物料衡算，设干燥器内无物料损失。

2、空气消耗量L

单位空气消耗量l:蒸发1kg水分消耗的绝干空气数量,kg绝干气/kg水。kg绝干气单位时间内水分蒸发量湿空气(新鲜空气)的消耗量为

kg新鲜空气/s

湿空气(新鲜空气)的体积消耗量为

m3新鲜空气/s

单位时间内消耗的绝干空气量2022/12/163.湿物料处理量及干燥产品流量

kg/s

绝干物料衡算湿物料处理量干燥产品流量kg/s

2022/12/16(1)(2)2022/12/16三、干燥系统的热量衡算以1S为基准，列以下各部位的热量衡算。忽略预热器的热损失，对预热器列焓衡算，得单位时间内预热器消耗的热量为：

对干燥器列焓衡算，得单位时间内向干燥器补充的热量为：1、热量衡算的基本方程式干燥器热量衡算示意图

干燥器

新鲜空气

废气

湿物料

干燥产品

预热器

2022/12/16可见,向干燥系统输入的总热量用于：加热空气；蒸发水分；加热湿物料；热损失。总热量:空气升温所需热量

蒸发水份所需热量物料升温所需热量

干燥器热量损失2022/12/162、干燥系统的热效率忽略物料中水分带入的焓蒸发水分所需的热量为干燥效率:汽化湿分所需热量与气体在干燥器中放出的热量之比值。(因为汽化湿分的热量才是有效热量)干燥系统的总效率=热效率×干燥效率2022/12/16提高热效率的途径①提高空气出口湿度或降低出口温度措施：t2↓,H2↑→L=W/(H2-H1)↓，η↑；注意：t2↓,H2↑→湿空气出口相对湿度增大，要注意避免返潮现象的发生；代价：t2↓,H2↑→干燥器内湿空气与物料间的传热、传质推动力均下降，干燥时间延长，所需干燥器的体积要增大。2022/12/16②提高空气进入干燥器的温度措施：

t1↑→Qp↑，若Q一定，则L↓，η↑；注意：t1↑→温度较高，对热敏性物料不适用；代价：t1

↑预热器所需加热蒸汽的品位高。2022/12/16③采用中间加热措施：湿空气进出口状态不变则采用中间加热器时，干燥器内的平均温度低于没有采用中间加热器的干燥器，热损失降低，从而提高热效率η↑；代价：需要中间加热器，平均温度低，干燥器体积要增大。2022/12/16提高干燥系统热效率的措施带废气循环的干燥系统（1）2022/12/16提高干燥系统热效率的措施带废气循环的干燥系统（2）2022/12/16四、空气通过干燥器时的状态变化

1、等焓干燥过程(绝热干燥过程)规定：(1)不向干燥器中补充热量,即QD=0；(2)忽略干燥器向周围散失的热量,即QL=0；(3)物料进出干燥器的焓相等，即将上述条件代入，得空气通过干燥器时焓恒定，又称为理想干燥过程。2022/12/16等焓干燥过程的状态变化理想干燥等焓干燥ABC2022/12/162、非等焓干燥过程

1）操作线在过B点等焓线下方条件：不向干燥器补充热量QD=0；不能忽略干燥器向周围散失的热量

QL≠0；物料进出干燥器时的焓不相等

2022/12/162）操作线在过点B的等焓线上方

向干燥器补充的热量大于损失的热量和加热物料消耗的热量之总和3）操作线为过B点的等温线

向干燥器补充的热量足够多，恰使干燥过程在等温下进行干燥器的热损失不能忽略物料进出干燥器的焓不相等需向干燥器补充热量且ＱD足够大，维持t1=t2ＱL>

0

2022/12/16非等焓干燥过程的状态变化实际干燥AB等温干燥升焓干燥降焓干燥2022/12/16废气循环干燥过程2022/12/16例：某种湿物料在常压气流干燥器中进行干燥，湿物料的流量为1kg/s，初始湿基含水量为3.5%，干燥产品的湿基含水量为0.5%。空气状况为：初始温度为25℃，湿度为0.005kg/kg干空气，经预热后进干燥器的温度为140℃，若离开干燥器的温度选定为60℃和40℃，试分别计算需要的空气消耗量及预热器的传热速率。又若空气在干燥器的后续设备中温度下降了10℃，试分析以上两种情况下物料是否返潮？假设干燥器为理想干燥器。2022/12/16解：因在干燥器内经历等焓过程，℃℃

2022/12/16绝干物料量：绝干空气量2022/12/16预热器的传热速率℃

2022/12/16分析物料的返潮情况

当t2=60℃时，