干燥動力學(xué)精品課件

1、干燥動力學(xué)第1頁，共47頁，2022年，5月20日，6點50分，星期三 干燥速率定義與影響因素分析 定義：kg水/m2.hW汽化水量，kg/h Gc絕干物料量，kg干料/hA物料干燥表面積，m2 干燥時間，h(或s)差分近似只要測定G數(shù)據(jù)經(jīng)簡單處理即可得到NA第2頁，共47頁，2022年，5月20日，6點50分，星期三 NA影響因素： 物料水分結(jié)構(gòu)（內(nèi)部條件） 空氣狀態(tài)（外部條件）空氣狀態(tài)（t，H）t，H(由于(t-tW)，(HW-H) NA 空氣氣速（流體力學(xué)條件）u氣，kH NA (過程實質(zhì)傳質(zhì)、傳熱) 物料形狀（物料表面A大小)物料干燥表面 NA (切片、顆粒狀物料等) 物料與氣流接觸方

2、式氣流掠過、穿過物料表面，顆粒料懸浮于氣流中等 設(shè)備結(jié)構(gòu)第3頁，共47頁，2022年，5月20日，6點50分，星期三一、動力學(xué)實驗 干燥速率曲線(恒定干燥條件下)測定裝置第4頁，共47頁，2022年，5月20日，6點50分，星期三kg水/m2.h干燥曲線干燥速率曲線用實驗數(shù)據(jù)經(jīng)處理直接標(biāo)繪出干燥速率曲線。第5頁，共47頁，2022年，5月20日，6點50分，星期三干燥過程分析預(yù)熱段(AB)t 1=tw 預(yù)熱段很小，計算中可以忽略恒速段(BC)物料表面濕潤料內(nèi)水分向表面擴散量表面汽化水量 物料保持在=tw恒溫下空氣傳給物料之顯熱=水分汽化之潛熱表面汽化控制XCABDEABCDE12twX*X1X

3、2特點：(1)除去的是非結(jié)合水，與汽化純水情況相同；(2)物料溫度恒定為tw；(3) 內(nèi)部水分向表面?zhèn)鬟f速率汽化速率相等；(4)NA與物料含水量X無關(guān)，取決于空氣狀態(tài)，為表面汽化控制階段。第6頁，共47頁，2022年，5月20日，6點50分，星期三空氣傳給物料之熱量用于汽化表面水用于使物料溫度升高 tw2NA急劇下降(汽化面,A不變,汽化量)(第一降速段)干區(qū)逐漸擴大完全干枯U進一步降低至D點直到XX2內(nèi)部遷移速率控制降速段(CDE)物料表面出現(xiàn)干區(qū)料內(nèi)水分向表面擴散量Q損+Gc(I2-I1)（3）Q補 0，且t2=t1例14-5、14-6tHABt1t0I1I0第21頁，共47頁，2022年

4、，5月20日，6點50分，星期三14.3.5 干燥過程的熱效率空氣在干燥器中放出熱量的分析=VCH1(t1-t2)+ VCH1(t2-t0)第22頁，共47頁，2022年，5月20日，6點50分，星期三熱效率Q補=0應(yīng)用條件Q補= Q損=0，并不限于理想干燥器(Q損=0)第23頁，共47頁，2022年，5月20日，6點50分，星期三提高的途徑：（1）降低t2 分析： t2，廢氣帶走熱量Q3， 故 但不能太低， t2(2060)+td（2）提高t0 、 t1 分析：t0， t1，則Q3，故。（4）減小Q損 分析：Q損，則 Q，故。（3）提高H2H2，W、H1不變，則V ， 則Q ，故。但H2也應(yīng)

5、有上限第24頁，共47頁，2022年，5月20日，6點50分，星期三干燥過程的圖示1、一般過程6090BC可降低預(yù)熱溫度，使用低能位熱源；201202、中間加熱A A20 C60 B906090CBA209060A602090BCH2 H2減少空氣用量，使熱效率提高；物料不能與高溫接觸時，采用中間加熱。第25頁，共47頁，2022年，5月20日，6點50分，星期三預(yù)熱器干燥器ABCH0 t0 H1 t1 H2 t2 B3、廢氣循環(huán)MHmtm H0 t0 AMC可降低空氣預(yù)熱溫度t1H2I1 = I2t2t1t1第26頁，共47頁，2022年，5月20日，6點50分，星期三預(yù)熱器干燥器ABCH0

6、 t0 H2 t2 Hmtm M4、去濕過程 H1 t1 H2 t2 冷卻ABC H1H2可靈活控制空氣進干燥器時的溫度和濕度；使干燥推動力比較均勻；空氣溫度低，熱損失可以減小。BH0 t0 ACH2t2M H1 t1 第27頁，共47頁，2022年，5月20日，6點50分，星期三壓力對I-H圖各線的影響（總壓增大）等I 線 I=（1.01+1.88H)t+2500H H、 t不變，則 I不變等t線不變等H線等H 線不變第28頁，共47頁，2022年，5月20日，6點50分，星期三水汽分壓線上移HIPp-H-HP=1.0=1.0由 于是，P增大等線上移。等 線水汽分壓線加壓對干燥不利，使推動力

7、降低。第29頁，共47頁，2022年，5月20日，6點50分，星期三HIPp-H-HP=1.0=1.0討論：若總壓增大，露點溫度和絕熱飽和溫度怎樣變化？絕熱飽和溫度升高Atdtdtastas露點溫度升高第30頁，共47頁，2022年，5月20日，6點50分，星期三14.4 干燥器14.4.1 干燥器的基本要求對被干燥物料的適應(yīng)性首要條件設(shè)備的生產(chǎn)能力要高干燥時間能耗的經(jīng)濟性第31頁，共47頁，2022年，5月20日，6點50分，星期三廂式干燥器氣流干燥器沸騰床干燥器轉(zhuǎn)筒干燥器噴霧干燥器滾筒干燥器耙式真空干燥器微波干燥器紅外線干燥器對流式傳導(dǎo)式介電加熱式輻射式按加熱方式分按操作方式分間歇式連續(xù)式

8、分類第32頁，共47頁，2022年，5月20日，6點50分，星期三 廂式干燥器噴霧干燥器特點：結(jié)構(gòu)簡單，適應(yīng)性強。 但生產(chǎn)率低，產(chǎn)品質(zhì)量不易均勻。 適用于小規(guī)模、多品種的場合。特點：噴霧干燥的干燥時間短，料液直接加 工成固體產(chǎn)品。 適用于熱敏性物料的干燥。 設(shè)備大、能耗高。14.4.2 常用對流式干燥器第33頁，共47頁，2022年，5月20日，6點50分，星期三氣流干燥器特點：干燥時間短，成品質(zhì)量均勻，對物料有破碎作用。設(shè)備龐大。第34頁，共47頁，2022年，5月20日，6點50分，星期三第35頁，共47頁，2022年，5月20日，6點50分，星期三流化床干燥器特點：結(jié)構(gòu)簡單，造價低，活動

9、部件少，操 作維修方便，熱效率較高。 適用于粒徑在30mm6mm的粉粒狀 物料。第36頁，共47頁，2022年，5月20日，6點50分，星期三轉(zhuǎn)筒干燥器特點：機械化程度高，生產(chǎn)能力大，產(chǎn)品質(zhì)量均勻， 對各種物料的適應(yīng)性強第37頁，共47頁，2022年，5月20日，6點50分，星期三例1. 總壓100kPa，空氣的溫度為20 ，濕度為 0.01kg/kg絕干氣。試求： 空氣的相對濕度1； 總壓P與濕度H不變，將空氣溫度提高至50時的相對濕度2； 溫度t與濕度H不變，將空氣總壓提高至120kPa時的相對濕度3； 若總壓提高到300kPa，溫度仍維持20不變，每100m3原濕空氣冷凝出來的水分量。第

10、38頁，共47頁，2022年，5月20日，6點50分，星期三【解】 相對濕度1： t20時，ps2.334kPa。 第39頁，共47頁，2022年，5月20日，6點50分，星期三 將空氣溫度提高至50時的相對濕度2： 因P和H不變，則 p水汽 仍為1.582kPa， t50，ps14.99kPa 總壓提高至120kPa時的相對濕度3 :因總壓提高到120kPa，空氣濕度H不變， 第40頁，共47頁，2022年，5月20日，6點50分，星期三 當(dāng)P100kPa時，p水汽1.582kPa。現(xiàn) t 不變，P300kPa，因p水汽P，則理論上p水汽1.58234.746kPa，但20的PS2.334k

11、Pa，故在壓縮過程中必有水分析出。空氣中的水蒸氣分壓將保持為PS2.334kPa，則加壓后的空氣濕度為飽和濕度。加壓后每kg絕干氣冷凝出來的水分量為：若總壓提高到300kPa，溫度仍維持20不變，每100m3原濕空氣冷凝出來的水分量第41頁，共47頁，2022年，5月20日，6點50分，星期三100m3原濕空氣冷凝出來的水分量為:討論：通過以上計算可知，對于H一定的空氣，當(dāng)總壓P一定，空氣溫度升高，可使相對濕度降低，越低，對干燥越有利，所以干燥過程中，必須將空氣預(yù)熱到一定溫度。當(dāng)溫度t一定時，提高空氣總壓，使相對濕度升高，故干燥過程大多在常壓或真空條件下進行。原濕空氣比體積為：第42頁，共47

12、頁，2022年，5月20日，6點50分，星期三 例 某干燥器的操作壓強為79.98kPa，出口氣體的溫度為60，相對濕度為70，將部分出口氣體返回干燥器入口與新鮮空氣混合，使進入干燥器氣體溫度不超過90，相對濕度為12。已知新鮮空氣的質(zhì)量流量為0.5025kg/s，濕度為0.005kg水/kg干空氣，試求（1）新鮮空氣的預(yù)熱溫度及空氣的循環(huán)量；（2）預(yù)熱器需提供的熱量為多少？若將流程改為先混合后預(yù)熱，所需熱量是否變化？第43頁，共47頁，2022年，5月20日，6點50分，星期三以混合點為控制體，對水分作物料衡算第44頁，共47頁，2022年，5月20日，6點50分，星期三以混合點為控制體作熱量衡算，