固體物料的干燥培訓教材

1、第十一章 固體物料的干燥11.3 干燥過程的物料衡算與熱量衡算 11.3.1 濕物料的性質11.3.2 干燥過程的物料衡算與熱量衡算 11.3.3 空氣通過干燥器時的狀態(tài)變化一、絕熱干燥過程1.絕熱干燥過程的狀態(tài)變化理想干燥等焓干燥pA0H1t2tB1I21II 0t2H1HCv 不向干燥器補充熱量v 干燥器的熱損失可忽略v 物料進出干燥器的焓相等12IID= 0 L= 0 一、絕熱干燥過程2.絕熱干燥過程的條件 由LDPQIIGIILQQQ)()(1202LDQIIGIILQIILQ)()()(120201)()(0201IILIIL12II 一、絕熱干燥過程 故)(01IILQP 則二、非

2、絕熱干燥過程1.非絕熱干燥過程的狀態(tài)變化實際干燥pA0H1tB1I0t1H12II 12II 12tt CCC等溫干燥升焓干燥降焓干燥降焓干燥過程應滿足以下條件 v 不向干燥器補充熱量v 干燥器的熱損失不能忽略v 物料進出干燥器的焓不相等12IID= 0 L 0 2.非絕熱干燥過程的條件二、非絕熱干燥過程LDQIIGIILQIILQ)()()(120201)()(0201IILIIL21II 二、非絕熱干燥過程 由LDPQIIGIILQQQ)()(1202 故)(01IILQP 則升焓干燥過程應滿足以下條件 v 需向干燥器補充熱量v 干燥器的熱損失不能忽略v 物料進出干燥器的焓不相等12IIL

3、DQIIGQ)(12且 L 0 二、非絕熱干燥過程LDQIIGIILQIILQ)()()(120201)()(0201IILIIL21II 二、非絕熱干燥過程 由LDPQIIGIILQQQ)()(1202 故)(01IILQP 則 因LDQIIGQ)(12等溫干燥過程應滿足以下條件 v 干燥器的熱損失不能忽略v 物料進出干燥器的焓不相等12IIv 需向干燥器補充熱量D足夠大，維持 t1= t2且 L 0 二、非絕熱干燥過程第十一章 固體物料的干燥11.3 干燥過程的物料衡算與熱量衡算 11.3.1 濕物料的性質11.3.2 干燥過程的物料衡算與熱量衡算 11.3.3 空氣通過干燥器時的狀態(tài)變化

4、11.3.4 干燥系統(tǒng)的熱效率一、干燥系統(tǒng)的熱效率%100量向干燥系統(tǒng)輸入的總熱蒸發(fā)水分所需的熱量干燥系統(tǒng)的熱效率定義 %100DPvvQQQQQ蒸發(fā)水分所需熱量一、干燥系統(tǒng)的熱效率由 )187. 488. 12490(12tWQv忽略濕物料中水分帶入系統(tǒng)中的焓，則 )88. 12490(2tWQv故 %100)88. 12490(2QtW對于理想干燥器%1000121tttt二、提高干燥系統(tǒng)熱效率的措施提高干燥系統(tǒng)熱效率措施v 提高 而降低2H2tv 提高空氣入口溫度1tv 采用二級干燥v 采用內換熱器v 干燥系統(tǒng)的保溫v 采用廢氣循環(huán)工藝二、提高干燥系統(tǒng)熱效率的措施帶廢氣循環(huán)的干燥系統(tǒng)（1

5、）二、提高干燥系統(tǒng)熱效率的措施帶廢氣循環(huán)的干燥系統(tǒng)（2）【例題與解題指導】【例11-1】某常壓空氣干燥器，其操作參數(shù)如附圖所示。濕物料的平均比熱容為 3.28 kJ(kg絕干料）。忽略預熱器的熱損失，干燥器的熱損失為1.2 kW。試求：（1）水分蒸發(fā)量W；（2）新鮮空氣消耗量L0；（3）若風機裝在預熱器的空氣入口處，求風機的風量；（4）預熱器消耗的熱量Qp；（5）干燥系統(tǒng)消耗的總熱量Q；（6）向干燥器補充的熱量 QD；（7）干燥系統(tǒng)的熱效率。 W2=0.001解（1）水分蒸發(fā)量W kg水分/h （2）新鮮空氣消耗量L020水的飽和蒸汽壓 pS=2.3341 kPa，則由式5-5知 kg/kg絕

6、干氣絕干空氣消耗量 kg絕干氣/h新鮮空氣消耗量為 kg新鮮空氣/h（3）風機的風量V 首先計算新鮮濕空氣的比容 m3新鮮空氣/h 故 m3新鮮空氣/h（4）預熱器中消耗的熱量Qp kJ/h=43.11kW(5) 干燥系統(tǒng)消耗的總熱量Q kg絕干物料/h =2.812 105 kJ/h=78.11kW (6)向干燥器補充的熱量QD =78.1143.11 =35.00kW(7)干燥系統(tǒng)的熱效率 若忽略濕物料的水分帶入系統(tǒng)中的焓，則可用式5-37計算 ，即 【例11-2】如本題附圖1所示，某常壓連續(xù)逆流干燥器采用廢氣循環(huán)操作，循環(huán)比(循環(huán)廢氣中絕干空氣質量和混合氣中絕干空氣質量之比)為0.8。設

7、空氣在干燥器中經(jīng)歷等焓過程，忽略預熱器的熱損失。試求新鮮空氣耗量及預熱器的熱負荷。 解：如本例附圖2所示，由t0=25、H0=0.005kg/kg絕干氣可確定新鮮空氣的狀態(tài)點；由t240，H20.034kgkg絕干氣可確定循環(huán)廢氣的狀態(tài)點；根據(jù)杠桿規(guī)則可確定混合氣的狀態(tài)點，其中 由此可查得混合氣的性質參數(shù)為tm=37, Hm0.0282kgkg絕干氣，Im=110kJ/kg絕干氣?；旌蠚庠陬A熱器經(jīng)歷等濕過程，在干燥器經(jīng)歷等焓過程，因此，點的等H線與點的等線的交點即為混合氣離開預熱器（進入干燥器）的狀態(tài)點，讀得性質參數(shù)為t1=54, H1Hm0.0282kgkg絕干氣，I1=128kJ/kg絕干

8、氣。水分蒸發(fā)量為hkgwwwGGGW/5 .48403. 0103. 05 . 010001221121對整個干燥系統(tǒng)進行物料衡算可得， 絕干氣的耗量為 kg絕干氣/h故新鮮空氣用量為 混合氣的流量為 預熱器的熱負荷為 第十一章 固體物料的干燥11.3 干燥過程的物料衡算與熱量衡算 11.4 干燥速率與干燥時間 11.4.1 物料中水分的性質一、平衡水分與自由水分)(*fX 濕物料濕空氣X接觸時間*XX 平衡曲線達平衡狀態(tài)時平衡濕含量X*X1.平衡曲線平衡含水量X*與空氣相對濕度 的關系（25 ）1新聞紙2羊毛、毛織物3硝化纖維4絲5皮革6陶土7煙葉8肥皂9牛皮膠10木材11玻璃絨12棉花在一

9、定的干燥條件下不能被除去的水分平衡水分 X* 大于平衡水分的水分自由水分 X-X* 物料所含水分平衡水分自由水分平衡水分 自由水分 按能否被除去劃分，取決于物料的性質和空氣的狀態(tài)。2.平衡水分與自由水分一、平衡水分與自由水分結合水分的特點spp 結合力強，不易除去。二、結合水分與非結合水分物料表面吸附及空隙中所含的水分物料細胞壁及毛細孔道內所含的水分濕物料結合水分非結合水分非結合水分的特點spp 結合力弱，容易除去。物料所含水分結合水分非結合水分結合水分 非結合水分 按除去的難易程度劃分，僅取決于物料的性質，而與空氣的狀態(tài)無關。二、結合水分與非結合水分固體物料中所含水分的性質X總水分*X平衡水

10、分自由水分%100spp 非結合水分結合水分第十一章 固體物料的干燥11.3 干燥過程的物料衡算與熱量衡算 11.4 干燥速率與干燥時間 11.4.1 物料中水分的性質11.4.2 恒定干燥條件下干燥時間的計算一、干燥實驗和干燥曲線1.恒定干燥實驗恒定干燥條件v 間歇操作v 用大量的空氣干燥少量的物料v 維持空氣的速度及與物料的接觸方式不變實驗數(shù)據(jù)時 間 物料溫度 物料濕含量 X洞道干燥實驗流程示意圖 1洞道干燥室 2離心鼓風機 3孔板流量計 4溫度計 5干燥物料 6重量傳感器 7加熱器 8濕球溫度計 9干球溫度計10重量顯示儀11溫度顯示儀12濕球溫度顯 示儀13電加熱控制 儀表一、干燥實驗和干燥曲線預熱階段恒速干燥階段（第一干燥階段）干燥階段X較小ddXX很大ddX不變降速干燥階段（第二干燥階段）X逐漸減小趨近于零ddX熱量主要用于物料升溫熱量用于汽化水分熱量用于汽化水分和加熱物料一、干燥實驗和干燥曲線2.干燥曲線 將物料含水量（或物料表面溫度 ）對干燥干燥曲線X 曲線 曲線時間繪圖，所得圖形稱為干燥曲