干燥过程的物料平衡与热平衡计算

枯燥过程的物料与热平衡计算1、湿物料的含水率湿物料的含水率通常用两种方法表示。湿基含水率：水分质量占湿物料质量的百分数，用表示。干基含水率：由于枯燥过程中，绝干物料的质量不变，故常取绝干物料为基准定义水分表示。两种含水率的换算关系：2、湿物料的比热与焓湿物料的比热Cm湿物料的比热可用加和法写成如下形式： Cm

—kJ/kg绝干物料C； C—kJ/kg绝干物料C；sC —4.186kJ/kg水CwII包括单位质量绝干物料的焓和物料中所含水分的焓。(0C为基准)。式中：C。3I1kg干空气的焓和它相对应的水蒸汽的焓的总和。空气的焓值计算公式为：或I1.011.88t2490Ikg/kg绝干空气；kg/kg绝干空气；1.01kJ/kgK；1.88kJ/kgK；2490—0CkJ/kg。

t24900C时kg水的汽化潜热。它是随含湿量而变化的，与温度无关，即“潜热”。4、枯燥系统的物料衡算枯燥系统的示意图如下：湿空气〔入〕湿空气〔入〕湿空气〔出〕枯燥产品枯燥过程〔逆流换热〕湿物料水分蒸汽量W按上述示意图作枯燥过程中的0水量与物料平衡，假设枯燥系统中无物料损失，则：LH G LH G 水量平衡1 1 2 2W—kg/s；G—kg绝干物料/s；H，H1 2

—kg水/kg绝干空气；L—kg绝干空气/s。L令l1kg水分消耗的绝干空气量，称为单位空气消耗量，则由上式得出：枯燥产品流量G22 2

G1

1

物料平衡

G 1 1G2 12，1 2

分别为物料进和出枯燥器的湿基含水量。需要指出的是，枯燥产品G是相2对于G1

而言的，并不是绝干物料，只是含水量较G1

小。所以一般称G2

为枯燥产品，以区分于绝干物料G。例题：在一连续枯燥器中，将每小时2023kg湿物料由含水量3%枯燥至0.5%〔均为湿基〕，以0.02kg/kg及0.08kg/kg绝干空气，假设枯燥过程无物料损失，试求水分蒸发量，颖空气消耗量和枯燥产解：水分蒸发量W颖空气消耗量LWH 0.02kg/kg绝干气及H 0.08kg/kg绝干气1 2W 50.2L

H -H2

836.7kg绝干气/h0.080.02G2或G G2

-W2023-50.21949.8kg/h5、枯燥系统的热量平衡枯燥系统的热量平衡示意图如下：损失QLL预热器枯燥器供热Q 供热Qp D预热器消耗的热量假设无视预热器的热损失，则Q LI Ip 1 0

物料G1向枯燥器补充的热量LI1

GIQ1

LI2

GIQ2 L

热平衡式中：Q —向枯燥器补充的热量；DQ—向预热器补充的热量；pQ—枯燥器损失的热量；LI，I—分别表示绝干空气和物料的焓。故，单位时间内向枯燥器补充的热量为：。枯燥系统消耗的总热量Q为Q和Qp D

之和。将Q LI I和Q LI IGIIQ

代入Q的计算公式整理得：p 1 0 D 2 1 2 1 LQQ Q 4.186GCm tQp D 2 1 2 1 0 2 0 L无视空气中水汽进入枯燥系统的焓的变化和湿物料中水分带入枯燥系统的焓，则：各项物理意义：1.01Lt t—加热空气2 0W24901.88t—蒸发水分2GC —加热湿物料m 2 1Q—热损失L式中Cm

为湿物料进出枯燥器时的比热取平均值。枯燥系统的热效率通常将枯燥系统的热效率定义为：Q为：V假设无视湿物料中水分带入系统中的焓，上式简化为：此时热效率可表示为：6.等焓枯燥过程：等焓枯燥过程(绝热枯燥过程)：气体放出的显热全部用于湿分汽化。规定如下：不向枯燥器补充热量 QD

0；无视热损失 QL

0；GII0。2 1此时，上式转化为：得LI LI LI LI1 0 2 02490H 2490H1 1 1 2 2 2热空气显热 热空气潜热 冷空气显热 冷空气潜热枯燥前I 枯燥后I1 22490H H1 1 2 2 2 1热空气放出显热 等换枯燥过程有以下两种状况：①整个枯燥过程无热量损失，湿物料不升温，枯燥器不补充热量，湿物料中汽化水分带走的热量很少。②枯燥过程中湿物料中水分带入热量及补充的热量刚好与热损失及升温物料所需热量相抵消。总之，等焓枯燥过程是一种简化了的抱负枯燥过程。很明显，只有在保温良好的枯燥器和湿物料进出枯燥器温度相差不大的状况下才可以近似当做等焓过程处理。枯燥系统计算例题12t/h12%，枯燥2%〔湿基〕，枯燥后的热风温度60℃，假设系统的枯燥效78.0%，求向该枯燥系统的供热量？折合标煤量多少？解：水分蒸发量W=2023〔0.12-0.02〕=200kg/h水分蒸发需要的热量Q=W〔2490+1.88t〕V 2Q=200〔2490+1.88×60〕V=498000 + 22560 =520560kJ/h潜热95.67%

显热4.37%

100%向枯燥系统的供热量Q=520560/0.78=667384.6kJ/h1kg标煤的发热量=7000×4.186=29302kJ/kg折合成标煤量=667384.6/29302=22.8kg/h始温度，现按初始风温t=300400℃分别计算，无视热空气中的1水分，需要的绝干空气量L。当t=300℃时，L×1.01×300=667384.6 得L=2202.6kJ/h1这样，加热空气带走热2202.6×1.01×60=133476.9kJ/h 水分蒸发热520560kJ/h 占78%其他热损失 占2%以上已接近等焓枯燥，即：热空气释放出的显热=2202.6×1.01×〔300-60〕=533910.2kJ/h与水分蒸发汽化热=498000kJ/h 两者比较相近。当t=400℃时，解得L=1610.6kg/h。197603.9kJ/h，14.6%。520560kJ/h，78%。其他热损失：100%-14.6%-78%=7.4%。已偏离等焓枯燥过程。1400度也会有上升，这将涉及到更多热交换的问题，本例不再深述。本例只是想通过二种不同温度比照，进一步理解等焓枯燥的问题。例21kg/s3.5%，枯燥产品的湿基含水量为0.5%。空气状况为：初始浓度25C，水分0.005kg/kg干空气，经预热后进枯燥器的温度为140C，假设离开枯燥器的温度选定为60C和40C，试计算需要的空气消耗能量及预热器的传热效率；又假设空气在枯燥器的后续设备中温度下降了10C，试分析以上两种状况下物料是否返潮？解：因在枯燥器内经受等焓过程，I IH1 H2预热器的传热效率：Q LC t tL1.011.88H t t0.9641.011.880.00514025113kJ/sP H 1 0 0 1 0t 40C时2