干燥過程的物料衡算與焓衡算

1、第2節(jié) 干燥過程的物料衡算與焓衡算干燥過程是熱、質(zhì)同時傳遞的過程。干燥設備設計及選型要以物料衡算、熱量衡算、速率關系及平衡關系作為計算手段。5.2.1干燥過程的物料衡算一、濕物料中含水量的表示方法濕物料中的含水量有兩種表示方法：1.濕基含水量w：水分在濕物料中的質(zhì)量百分數(shù)，即：   ×100%2.干基含水量X：濕物料中的水分與絕干物料的質(zhì)量比，即：       kg水/kg絕干物料3.二者關系         

2、60;                          干燥過程中，濕物料的質(zhì)量是變化的，而絕干物料的質(zhì)量是不變的。因此，用干基含水量進行計算較為方便。二、干燥過程的物料衡算通過對下圖所示干燥過程的物料衡算可以求出：水分蒸發(fā)量、空氣消耗量、干燥產(chǎn)品流量等。  干燥器 產(chǎn)品G2, w2, (X2),GL, t1 , H1濕物料G

3、1, w1, (X1),GcL, t2 , H2廢氣                                             圖57  

4、; 物料衡算符號說明：L：絕干空氣流量，kg絕干氣/h；G1、G2：進、出干燥器的濕物料量，kg濕料/h；G：濕物料中絕干物料量，kg干料/h。1.濕物料的水分蒸發(fā)量Wkg水/h    通過干燥器的濕空氣中絕干空氣量 L是不變的，濕物料中蒸發(fā)出的水分被空氣帶走，故濕物料中水分的減少量等于濕物料中水分汽化量，又等于濕空氣中水分增加量。即：所以：    W = L(H2-H1) = G(X1-X2)2.干空氣用量Lkg干氣/h      令   kg干氣/kg水稱為比空

5、氣用量，即每汽化1kg的水所需干空氣的量。因為空氣在預熱器中為等濕加熱，所以進預熱器時H0H1，因此只與空氣的初、終濕度有關，而與路徑無關，是狀態(tài)函數(shù)。濕空氣用量：  kg濕氣/h   濕空氣體積：     m3濕氣/h    3.干燥產(chǎn)品的流量進、出干燥器的絕干物料質(zhì)量守恒：G = G1(1- w1) = G2(1- w2)              或：5.2.2

6、干燥過程焓衡算通過干燥器的焓衡算，可以求得預熱器消耗的熱量、向干燥器補充的熱量、以及干燥過程消耗的總熱量。這些內(nèi)容可作為計算空氣預熱器和加熱器的傳熱面積、加熱劑的用量、干燥器的尺寸或熱效率等的依據(jù)。一、            焓衡算的基本方程下圖為連續(xù)干燥過程的熱量衡算示意圖，其中：I            焓，kJ/kg絕干氣；  物料溫度，溫度為，濕度為H0，焓為

7、的新鮮空氣，經(jīng)加熱后的狀態(tài)為t1、H1、I1，進入干燥器與濕物料接觸，增濕降溫，離開干燥器時狀態(tài)為t2、H2、I2，固體物料進、出干燥器的流量為G1、G2，溫度為1、2，含水量為X1、X2。通過流程圖可知，整個干燥過程需外加熱量有兩處，預熱器內(nèi)加入熱量Qp，干燥器內(nèi)加入熱量Qd。外加總熱量QQpQD。將Q折合為汽化1kg水分所需熱量2.預熱器熱量衡算     若忽略熱損失，則               &

8、#160;                                           kJ/kg水3.干燥器的熱量衡算（1）輸入量 = 1 * GB3 濕物料帶

9、入熱量式中：干燥后物料比熱，kJ/kg濕料：水的比熱，kJ/kg水：絕干物料比熱，kJ/kg干料 = 2 * GB3 空氣帶入的焓值   = 3 * GB3 干燥器補充的熱量  （2）輸出量 = 1 * GB3 干物料帶出焓值   = 2 * GB3 廢氣帶出焓值   = 3 * GB3 熱損失  在穩(wěn)定干燥過程中，輸入量等于輸出量，干燥器熱量衡算式為：5.2.3空氣通過干燥器的狀態(tài)變化   由于空氣在干燥器內(nèi)發(fā)生增濕降溫變化過程，如何確定廢氣出口狀態(tài)，需對不同干燥過程進行分

10、析。1.等焓干燥過程（理想干燥過程、絕熱干燥過程）等焓干燥過程是指干燥在絕熱情況下進行的，空氣在進出干燥器的焓值不變，即I1I2=0。令：則：若為等焓過程，則I1I2，D0?？捎们蟪觯℉2、I2）。等焓干燥過程有以下兩種情況：A.整個干燥過程無熱損失、濕物料不升溫、干燥器不補充熱量、濕物料中汽化水分帶入的熱量很少。B.干燥過程中濕物料中水分帶入的熱量及補充的熱量剛好與熱損失及升溫物料所需的熱量相抵消。2.實際干燥過程很顯然，只有在保溫良好的干燥器和濕物料進出干燥器溫度相差不大的情況下，才可近似當作等焓過程處理。由于對干燥器的絕熱保溫很難，因此實際干燥過程是在非絕熱情況下進行的，即。（1）當補充的熱量大于損失的熱量時，。（2）當補充的熱量小于損失的熱量時，。5.3.5干燥器的熱效率干燥器的熱效率是干燥器操作性能的一個重要指標。熱效率高，表明熱的利用程度好，操作費用低，同時可合理利用能源，使產(chǎn)品成本降低。因此，在操作過程中，希望可獲得盡可能高的熱效率。1.定義2.提高熱效率途徑（1）當t0，t1一定時，    但因此在設計時規(guī)定：t2要比熱空氣進入干燥器時的濕球溫度tw高2050。（2）當t0，t2一定時，     提高空氣的預熱溫度，可提高熱效率。空氣預熱溫度高，單位質(zhì)量干空氣攜帶的熱量多，干