干燥过程及设备概述

枯燥过程及设备.枯燥过程及设备.第四章枯燥过程及设备枯燥:用加热蒸发的方法除去物料中的局部物理水分的过程第一节概述湿物料置于空气中时,假设其外表的水蒸气分压大于空气中水蒸气的分压,则物料外表的水蒸气就会向空气中集中——外集中。物料外表的水蒸气向空气中集中后，物料内部与外表的水分浓度消灭差异〔，则内水分向外表集中—-内集中.枯燥方法在硅酸盐工业中，常用对流加热，加热介质为热空气或热烟气。一、干空气和水蒸气的分压湿空气是干空气和水蒸气的混合物.湿空气的总压力为p=干空气pa+水蒸气的分压为pw而：pa=ρaRaT Ra=287。1kJ/kg。K，Rw=462kJ/kg.K。二、空气的湿度—-湿空气中水蒸气的含量.三种表示方法1、确定湿度〔ρah〕：定义：单位体积的湿空气中所含有的水蒸气的质量。单位：kg/m3湿空气。表达式：空气中水蒸气的含量不行能无限多,当ρah超过某一限度时，便有局部水蒸气分散成水而析出.含有最大水蒸气量的空气称为饱和空气，相应的水蒸气分压力称为饱和蒸气压,用psw表示，饱和空气确实定湿度用ρswpswp3386-12、相对湿度〔φ〕：表达式：定义：湿空气确实定湿度与同温度同总压下饱和空气的确定湿度之比.表达式：相对湿度表示湿空气的饱和程度,它反映空气作为枯燥介质时所具有的枯燥力量φ=0,为干空气;φ越大，表示湿空气的吸湿力量越小.3、湿含量(xH〕定义：1kgkg/kg物料在空气中枯燥时，空气的湿度渐渐增大，水分渐渐增多,但干空气的质量却保持不变，因1kg三、湿空气的密度和比容：单位质量湿空气的体积.密度比容：单位质量湿空气的体积。四、湿空气的焓〔热含量〔〕定义：湿空气中的干空气的热含量与水蒸气的热含量之和基准：1kg干空气，0℃。每千克干空气热含量：Ia=cat(kJ/kg〕每千克水蒸气热含量：Iw=cwt+2490〔kJ/kg〕湿空气的焓：I=cat+(cwt+249x=(ca+cwt+2490〔kJ/kg干空气〕其中:200℃以下：Ca≈1。01kJ/kg℃cw=1.88kJ/kg℃时的汽化潜热.在枯燥过程中，通常是利用湿空气的显热局部五、湿空气的温度参数——四个温度参数1。干球温度(t：湿空气的实际温度2.湿球温度(tw干湿球温度计工作原理：湿纱布外表处的空气湿度xw比空气主流中的湿度x大，则水汽由纱布向空气中集中，导致湿纱布外表的水分不断汽化。汽化水分所需要的汽化潜热，首先来自湿纱布，使其温度下降〔即湿球温度计的读数下降),从而使气流与纱布之间产生温差,纱布将从空气中获得热量供水份蒸发。当空气向湿纱布的传热速率等于水分汽化耗热的速率时，湿球温度计的读数维持不变，此时的温度为湿tw。注：相对湿度通常用干湿球温度计来衡量3、露点(td：定义：未饱和的湿空气在湿含量x假设露点时的饱和蒸汽压为pd,即此时湿空气中蒸汽压为pd则空气中的湿含量为：即：4、绝热饱和温度〔tac)——理论湿球温度即：定义：在绝热的条件下,空气到达饱和时所显示的温度.不饱和空气进入到饱和绝热容器内，容器内的水分蒸发到不饱和气体中，不饱和气体的湿含量增加〔xac〉x〕水分蒸发需要热量来源于不饱和气体，使其温度降低到饱和水的温度tac(tac〈t)水分蒸发需要热量又被以湿含量的形式带入饱和气体，所以该过程近似为等热焓过程(Iac=I〕说明绝热饱和温度是空气在焓不变的状况下增湿冷却而到达的饱和温度试验证明，对于水—空气系统，在肯定温度和湿度下，tas=tw几点说明：假设空气为饱和湿空气=1，则t=tw=td;假设空气为不饱和湿空气〔φ〈1〕t〉tw〉td。例题：6-1φ越小，离饱和状态越远，空气流经湿布时的汽化水分越多，则空气与水之间温差越大，即twφ与空气的温度有关,即：φ=f〔t，tw〕假设t，tw，则可以查表求取φ。其次节湿空气的湿度图〔I—x〕及应用湿度图(I—x图：在坐标图上表征湿空气性质的各参数间的关系常用的湿空气参数:水蒸气的分压为pw，相对湿度φ、干球温度ttwb、热含量Ix一．I—x以湿含量xI1、等湿含量线〔等x〕平行于纵轴的直线。2、等热含量线〔等I〕平行于斜横轴oH’〔与ox轴成45 角)的直线。3、等干球温度线〔等t〕I=〔ca+cwx)t+2490x==cat+〔cwt+2490〕x〔kJ/kg〕t〔正〕和截距均不同的一组直线,4、等相对湿度线〔等φ线)pφ肯定时，xpsx=f(t)t值，可得到相应的一xt值，得到相应的不同x连接这些点得到一簇向上凸的曲线。在沸点处〔对应的总压为99.3kPa，饱和温度为99.4℃ps=p,此时，=x0622+x，则x不变，φ不变,曲线向上折变为直线。5、水蒸气的分压线ppwx，pw6、等湿球温度线〔等twb〕对于水—空气系统，twb=tac.该线的特征：过饱和点〔tacxac〕——位于φ=100％的线上；x〔温度较低时,二者斜率认为一样；温度较高时，等tw线的斜率略小于等I率，在图中用虚线表示)。在空气的温度较低或计算要求不高时，可用等热焓线近似代替等湿球温度线二．湿度图的应用(一、湿空气状态参数求解例题[6—2]〔二)、空气经预热器加热后状态参数求解特点：预热前后：湿含量x6-3(三)热烟气与冷空气混合后状态参数求解1、热烟气的状态参数求解设热烟气的参数为：xfl，Itl，ttl，φtl；(1〕燃烧固体或液体：Ma—-——蒸汽雾化液体燃料时，水蒸气的消耗量〔kg/kg〕〔2)P347公式2、热烟气与冷空气混合后状态参数求解热烟气的参数为：x，Itl，ttl，φtl；fl冷空气的参数为：x0，I0，t0，φ0；混合后的参数为：xm1，Im1，tm1,φm1。1kgnkg由水蒸气的质量平衡:xfl+nx0=〔1+n〕xm1〔kg〔kg/kg〕该式说明混和气体的状态参数位于热烟气与冷空气的直线上Bxfl,Ifl，tfl,φfl；AH0，I0，t0,φ0；Pxm1,Im1，tm1，φm1P点可以由混合温度tm1ABn。6-5目的:求解技术指标：确定每小时蒸发水重量枯燥介质消耗量3。热耗一、物料平衡〔确定每小时蒸发水重量与枯燥介质消耗量)(一)枯燥流程及设备枯燥设备主要由枯燥器、空气预热器〔或燃烧室、混合室、通风设备、关心设备等组成。(二)物料中水分表示方法要确定物料在枯燥过程中所除去的水重量,必需知道物料总量及物料在枯燥前后的含水率。两种表示方法：1、湿基水分(〔定义：湿物料中水分质量〔W〕与湿物料质量〔GW)之比2、干基水分(u〕:〔以确定枯燥物料为基准)定义：物料中水分质量(W〕与确定枯燥物料质量〔Gd)之比.二者关系留意有时写为：同样状态的物料,u〉v。〔三)枯燥过程中的物料的水分蒸发量mw原则：①枯燥前后的干物料与水分总和恒定;②枯燥前后的干物料质量不变(u可以直接相减)，湿物料质量在削减(v不能直接相减〕每小时水分蒸发量：以干基水分表示：以湿基水分表示：两式相比得所以:6—6〔四〕枯燥介质的消耗量假设枯燥介质通过枯燥器时无任何损失，则列质量平衡：物料中水分的蒸发量=枯燥介质中水分的增加量1、用空气作枯燥介质时空气的消耗量设每小时干空气的质量流量为L(kg/h〕则蒸发每千克水分需要的干空气量为所需的湿空气量为：l+lx1=l(1+x1)=l(1+〔kg湿空气/kg水分2、用高温烟气与冷空气混合作枯燥介质时的消耗量物料中水分的蒸发量=枯燥介质(混合气〕中水分的增加量则蒸发每千克水分需要的干混合气体量为1kgnkg〔1+n〕kglm1kg同时需要冷空气量为二、热量平衡(基准：0℃，1kg蒸发水〕〔一〕热平衡工程输入热量：1、枯燥介质带入热量：q1=lI12、湿物料带入的热量qm1②脱水物料带入的热量:①可以被蒸发的水分带入的热量：cwθ1②脱水物料带入的热量:其中:即表示湿基含水率为v2，温度为θ1时,绝干物料的比热(cm〕与相应水分比热(cw〕的加权值。其中:3、枯燥器内补充参加的热量：qad输出热量:2、物料带走的热量3、输送设备带入的热量：1、废气带走的热量：q2=lI22、物料带走的热量3、输送设备带入的热量：44列热平衡：输入热量=输出热量令：则方程为：令：枯燥实际过程方程为：依据Δ值的不同,枯燥过程分为三种状况：理论枯燥过程：Δ=0即：I1=I2，枯燥过程中，枯燥介质的热含量不变〔等焓过程〕.物理意义：a〕枯燥器绝热，干空气消耗的热量全部用于蒸发水份，而物料中的水份又将这部份热量带到空气中。b)全部的热损失qm+qc+ql=qad注:一般用上标“0“表示理论枯燥过程中枯燥介质离开枯燥器的状态参数假设用空气作枯燥介质进展理论枯燥过程，1kg热耗：用高温烟气与冷空气混合作枯燥介质时完成理论枯燥过程：则混合气的消耗量热烟气消耗量：冷空气消耗量：1kg热耗:实际枯燥过程：分为两种状况②Δ〈0，I1〈I2，说明补充热量大于热损失量-—工程不常见。①Δ〉0，I1>I2，说明热损失量大于补充热量——工程常见。1kg用高温烟气与冷空气混合作枯燥介质时1kg〔三)枯燥过程图解：枯燥介质进入枯燥器状态参数t1，x1,及离开枯燥器温度t2求：废气状态参数理论枯燥过程〔Δ=0〕求解步骤：1、理论枯燥过程的求解〔Δ=0〕:t1、x1BI1II20=I1t2、I20C，参数.

即为所求状态点的其他2、Δ〉0实际枯燥过程：Δ=l〔I1-I2)由于Δ>0所以I2<I1 假设ΔI2仅与x2设该直线方程为: t2线交点即为所求废气状态点C1。［I=I—(x-x1)(］找特别点即可绘出该方程的直线C〔t2，I20=I1)x20〔1〕中，求得:I2’=I1+Δ(x20—x1〕既确定了枯燥线上的一点特别点C1(I2’，x2。BC1t2D〔I2,x2)。6-7:

第六节枯燥方法与枯燥设备一、枯燥器的分类及对枯燥器的要求按作业循环分：间歇式枯燥器、连续式枯燥器按传热方式分：对流传热式、传导传热式、辐射传热式、对流—辐射传热式和介电式；按载热体的类型分：热空气枯燥、烟气枯燥、水蒸气枯燥和电流枯燥等;按工艺目的分：颗粒状物料的枯燥、块状物料的枯燥、陶瓷与耐火材料及砖瓦等制品的枯燥、浆体物料的枯燥等按构造和物料移动的特点分:炕式、室式、回转筒式、传送带式、喷雾式和流态化式枯燥器等对枯燥器的要求：(1)在保证物料或制品枯燥质量的前提下,具有较高的枯燥速度和单位容积蒸发强度；〔2〕1kg〔3)易于调整介质参数，转变枯燥作业制度；〔4)在枯燥器的容积空间内物料或制品枯燥的均匀性要好；(5〕枯燥作业便于实现机械化和自动化；〔6)卫生状况符合环保要求.二.回转烘干机〔适用烘干小块状或颗粒状物料〔沙子.矿渣.粘土〕〔一〕构造与形式构造：回转运动的金属圆筒，筒体厚度：10-20mm 直径:1—3m转速：2—7r/min， 长径比：5-8 倾斜度：3—6％内部构造(a〔b〕抄板式:(a)型适用于散粒状或较干的物料，如砂子、矿渣等。〔b〕型适用于湿而粘的物料,如粘土等。(c)扇形：适用于烘干密度大的大块物料，如石灰石、页岩(d)蜂窝式格板〔适用于细粒物料的枯燥)优点:物料在筒体截面上分布较均匀，填充率较高,干燥速度和热效率较高缺点：构造简单，清理与修理较困难,(c)但简洁引起粉尘.〔f)双筒式扬料板：物料在双筒的间隙中运动而枯燥介质则在内筒中流过，属于间接的对流—传导传热型枯燥器，适用于对高温敏感或怕污染的物料。(二〕加热方式及流程方式：直接加热、间接加热、复式加热硅酸盐行业一般为直接加热,直接加热有顺流与逆流形式顺流:逆流式烘干设备特点：枯燥速率较均匀，物料终水分较低,热效率高适用：终水分较低，而又不能猛烈猛烈脱水的物料。如沙子、石灰石等。回转烘干机的枯燥介质类型：由物料的性质与要求而打算。在硅酸盐工业中常用高温烟气与冷空气的混合气体作枯燥介质。表6-3〔三〕回转烘干机的生产力量及影响因素生产力量:以物料出料量Gw2评价回转烘干机的生产效率：以烘干机单位容积水分蒸发强度A1kgq6-4〔四〕回转烘干机的选型计算〔P371〕三、隧道式枯燥器〔用于陶瓷、耐火材料、砖瓦等制品的连续式枯燥设备〕〔一〕构造与工作原理：3-8:24-38m，内宽：1m600mm1。65m。待枯燥的制品或坯体依据肯定的装码原则放在彼此相连的小车上，小车长1。2m-1.4m,宽度与隧道协作。小车自隧道的端由推车机构推入枯燥器内，枯燥后的制品由另一端(二)隧道枯燥器的生产流程及选择流程：逆流、顺流、错流枯燥介质选择：1〕热空气:用热空气作枯燥介质时，枯燥器可在正压下工作.热烟气:用烟气作枯燥介质时，须在微负压下工作，以防止烟气逸出而污染环境。此时枯燥器应密封，防止冷空气漏入而破坏枯燥器的热工制度。枯燥介质的流淌方向:使枯燥介质从顶部倾斜向下喷入枯燥器，而废气则从下方排出并适当增大气体流速，以防止气体分层特点:产量大、枯燥制度较稳定、枯燥过程易掌握,热效率