第四章干燥第四次课

第四章干燥第四次课课件第一页，共二十一页，编辑于2023年，星期五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：

Qv=L(I1-I2)=1.01L(t1-t2)

干燥器无补充热量，QD=0，Q=Qp=L(I1-I0)=1.01L(t1-t0)

则热效率表示为：讨论：1、η反映量干燥器性能，η越高，表明热利用率越高。2、若t2较低，H2较高，空气带走的热量1.01L(t2-t0)可提高η，但：推动力Hw-H减少；干燥速率对于吸水性物质，t2太低，易析出水返潮。因此，t2>tW+(20～50℃)第二页，共二十一页，编辑于2023年，星期五提高热效率的途径：降低空气出口温度t2和提高出口湿度H2，但影响干燥速率和物料的最终干燥程度。干燥器处于略低于常压下操作，以避免因热空气的漏出或冷空气的漏入而降低干燥器的热效率。尽量利用废气中的热量，如用废气预热冷空气或湿物料，减少设备和管道的热损失，都有助于热效率的提高。

用热空气作干燥介质时，热效率η=30-60%；

应用部分废气循环时，热效率η=50-75%。第三页，共二十一页，编辑于2023年，星期五四、空气通过干燥器时状态变化理想干燥过程－等焓干燥过程－绝热干燥

无外加补充热量（QD=0）；

忽略设备热损失QL=0；

物料足够润湿，物料I1’=I2’,因此，I1＝I2L,H0,t0,I0L,H1,t1,I1L,H2,t2,I2G2,w2,X2,I2’,G1,w1,X1,I1’,

QP预热器干燥器空气ACB第四页，共二十一页，编辑于2023年，星期五p.BA..C..C1H2’H2H2’’ABCC’C’’

H0＝H1t1t2t0第五页，共二十一页，编辑于2023年，星期五非理想干燥过程（非等焓干燥过程）实际的干燥过程大多为非理想干燥，即过程中有显著的热损失或有补充加热。2、QD>QL+GC(I2’-I1’)QD=L(I2-I1)+Gc(I2’-I1’)+QLI2>I1

空气通过干燥器,焓值降低，BC’（上图）

空气通过干燥器,焓值增加，BC’’（上图）第六页，共二十一页，编辑于2023年，星期五在一常压气流干燥器中干燥某种湿物料，已知数据如下：空气进入预热器的温度为15℃，湿度为0.0073Kg水/Kg绝干气，焓为35KJ/Kg绝干空气；空气进干燥器温度为90℃，焓为109KJ/Kg绝干空气；空气出干燥器温度为50℃；湿度为0.023Kg水/Kg绝干气；进干燥器物料含水量为0.15Kg水/Kg绝干料；出干燥器物料含水量为0.01Kg水/Kg绝干料；干燥器生产能力为237Kg/h（按干燥产品计）。试求：（1）绝干空气的消耗量（Kg绝干气/h）；（2）进预热器前风机的流量（m3/s）；（3）预热器加入热量（KW）（预热器热损失可忽略）。课堂练习第七页，共二十一页，编辑于2023年，星期五某厂利用气流干燥器将含水20%的物料干燥到5%（均为湿基），已知每小时处理的原料量为1000kg，于40℃进入干燥器，假设物料在干燥器中的温度变化不大，空气的干球温度为20℃，湿球温度为16.5℃，空气经预热器预热后进入干燥器，出干燥器的空气干球温度为60℃，湿球温度为40℃，干燥器的热损失很小可略去不计，试求：需要的空气量为多少m3/h？（以进预热器的状态计）空气进干燥器的温度？（已知0℃时水的汽化热2491.27kJ/kg，空气与水汽比热分别为1.01与1.88kJ/kg.K。）第八页，共二十一页，编辑于2023年，星期五第三节干燥平衡关系与干燥速率干燥静力学：物料和热量衡算干燥动力学：干燥平衡关系、干燥速率一、干燥速率设计需计算干燥器的尺寸及完成一定的任务所需的干燥时间，这都决定于干燥速率。干燥速率，不仅决定于湿物料的性质，而且还决定于干燥介质的条件：包括温度、湿度、速度及流动的状态。目前对干燥速率的机理了解得还很不充分，因而在大多数情况下，还必须用实验的方法测定干燥速率第九页，共二十一页，编辑于2023年，星期五按空气状态参数变化情况：

非恒定条件干燥操作：沿干燥器的长度和高度，空气的温度，湿度（连续干燥）

恒定干燥条件：大量空气干燥少量的物料，维持空气速度以及与物料的接触方式不变（空气的温度和湿度不变，间歇干燥）第十页，共二十一页，编辑于2023年，星期五1、干燥速率曲线

干燥曲线：由间歇操作实验所得数据，以干基含水量X对时间τ作图。干燥速率（rateofdrying）U：单位时间单位表面积上汽化的水分量。干燥速率曲线：以干燥速率U对干基含水量X作图。第十一页，共二十一页，编辑于2023年，星期五干燥曲线第十二页，共二十一页，编辑于2023年，星期五干燥速率曲线第十三页，共二十一页，编辑于2023年，星期五AB（或A’B）段：AB为湿物料不稳定的加热过程。该过程的时间很短,将其作为恒速干燥的一部分。X下降，θ增加，BC段：恒速干燥物料表面充满着非结合水分，与液态纯水相同。物料内部水分扩散速率>表面水分汽化速率，属于表面汽化控制阶段。干燥速率保持恒定空气传给物料的热量＝水分汽化所需的热量。湿物料θ＝空气的湿球温度tw；

物料表面气膜的空气温度为tw，饱和湿度Hw；第十四页，共二十一页，编辑于2023年，星期五影响恒速干燥阶段的因素干燥速度主要决定于干燥介质的性质和空气与湿物料的接触方式。而与湿物料的性质关系很小空气Ht,Uc

CDE段－降速段C点＝临界点，干燥速率Uc=恒速阶段的干燥速率，临界含水量XC。X<Xc,U下降E点UE＝0，平衡含水量X*第十五页，共二十一页，编辑于2023年，星期五CD--第一降速阶段水分的汽化面逐渐向内部移动，使热、质传递途径加长，阻力增大，造成U下降。到达E点后，物料的含水量已降到平衡含水量X*。汽化水分＝结合水空气传给湿物料的热量>>水分汽化所需的热量，故物料表面的温度不断上升，最后接近于空气的温度。物料内部水分扩散速率<表面汽化速率物料表面不能维持全面湿润而形成“干区”，实际汽化面积减小，干燥速率下降汽化水分＝结合水＋非结合水DE段--第二降速阶段第十六页，共二十一页，编辑于2023年，星期五影响降速阶段的因素：

干燥速率主要决定于物料本身的结构、形状和大小（水分在物料内部的迁移速率）。而与空气的性质关系很小。第十七页，共二十一页，编辑于2023年，星期五临界含水量XC：与湿物料的性质及干燥条件有关第十八页，共二十一页，编辑于2023年，星期五第十九页，共二十一页，编辑于2023年，星期五无孔吸水性材料XC>多孔材料XC厚度增加XC

分散越细,干燥面积XC恒速段干燥速率XC临界含水量=f(物料的性质、厚度、干燥速率、干燥器的种类、干燥操作条件）生产中为保证产品质量,降低XC措施:减小物料的厚度加强搅拌,增大干燥面积使用流化床设备第二十页，共二十一页，编辑于2023年，