青海大學干燥第5章第2節(jié)干燥過程的物料衡算與熱量衡算1課件

2022/12/16一、濕物料的性質(zhì)二、干燥系統(tǒng)的物料衡算

三、干燥系統(tǒng)的熱量衡算

四、空氣通過干燥器時的狀態(tài)變化

第二節(jié)干燥過程的物料衡算與熱量衡算

2022/12/16思考：試在濕度圖上畫出干燥全過程干燥過程干燥室預熱室第二節(jié)干燥過程的物料衡算與熱量衡算

2022/12/16已知：干燥介質(zhì)（空氣）的進口條件，如溫度、濕度、壓力等；物料的進口條件，如溫度，濕含量，質(zhì)量或質(zhì)量流率；物料的干燥要求（濕含量）。求解：干燥介質(zhì)用量；干燥條件（如進干燥室的空氣溫度，出干燥室的空氣溫度和濕度等）；整個設備的熱能消耗；干燥室尺寸等等。第二節(jié)干燥過程的物料衡算與熱量衡算

2022/12/162、濕物料的比熱容cm3、濕物料的焓2022/12/16干燥器物料衡算示意圖

干燥器

新鮮空氣

廢氣

濕物料

干燥產(chǎn)品

絕干空氣流量絕干物料流量干燥產(chǎn)品流量濕物料處理量二、干燥系統(tǒng)的物料衡算2022/12/161、水分蒸發(fā)量W

以1s為基準，對水分作物料衡算，設干燥器內(nèi)無物料損失。

2、空氣消耗量L

單位空氣消耗量l:蒸發(fā)1kg水分消耗的絕干空氣數(shù)量,kg絕干氣/kg水。kg絕干氣單位時間內(nèi)水分蒸發(fā)量濕空氣(新鮮空氣)的消耗量為

kg新鮮空氣/s

濕空氣(新鮮空氣)的體積消耗量為

m3新鮮空氣/s

單位時間內(nèi)消耗的絕干空氣量2022/12/163.濕物料處理量及干燥產(chǎn)品流量

kg/s

絕干物料衡算濕物料處理量干燥產(chǎn)品流量kg/s

2022/12/16(1)(2)2022/12/16三、干燥系統(tǒng)的熱量衡算以1S為基準，列以下各部位的熱量衡算。忽略預熱器的熱損失，對預熱器列焓衡算，得單位時間內(nèi)預熱器消耗的熱量為：

對干燥器列焓衡算，得單位時間內(nèi)向干燥器補充的熱量為：1、熱量衡算的基本方程式干燥器熱量衡算示意圖

干燥器

新鮮空氣

廢氣

濕物料

干燥產(chǎn)品

預熱器

2022/12/16可見,向干燥系統(tǒng)輸入的總熱量用于：加熱空氣；蒸發(fā)水分；加熱濕物料；熱損失?？偀崃?空氣升溫所需熱量

蒸發(fā)水份所需熱量物料升溫所需熱量

干燥器熱量損失2022/12/162、干燥系統(tǒng)的熱效率忽略物料中水分帶入的焓蒸發(fā)水分所需的熱量為干燥效率:汽化濕分所需熱量與氣體在干燥器中放出的熱量之比值。(因為汽化濕分的熱量才是有效熱量)干燥系統(tǒng)的總效率=熱效率×干燥效率2022/12/16提高熱效率的途徑①提高空氣出口濕度或降低出口溫度措施：t2↓,H2↑→L=W/(H2-H1)↓，η↑；注意：t2↓,H2↑→濕空氣出口相對濕度增大，要注意避免返潮現(xiàn)象的發(fā)生；代價：t2↓,H2↑→干燥器內(nèi)濕空氣與物料間的傳熱、傳質(zhì)推動力均下降，干燥時間延長，所需干燥器的體積要增大。2022/12/16②提高空氣進入干燥器的溫度措施：

t1↑→Qp↑，若Q一定，則L↓，η↑；注意：t1↑→溫度較高，對熱敏性物料不適用；代價：t1

↑預熱器所需加熱蒸汽的品位高。2022/12/16③采用中間加熱措施：濕空氣進出口狀態(tài)不變則采用中間加熱器時，干燥器內(nèi)的平均溫度低于沒有采用中間加熱器的干燥器，熱損失降低，從而提高熱效率η↑；代價：需要中間加熱器，平均溫度低，干燥器體積要增大。2022/12/16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）2022/12/16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）2022/12/16四、空氣通過干燥器時的狀態(tài)變化

1、等焓干燥過程(絕熱干燥過程)規(guī)定：(1)不向干燥器中補充熱量,即QD=0；(2)忽略干燥器向周圍散失的熱量,即QL=0；(3)物料進出干燥器的焓相等，即將上述條件代入，得空氣通過干燥器時焓恒定，又稱為理想干燥過程。2022/12/16等焓干燥過程的狀態(tài)變化理想干燥等焓干燥ABC2022/12/162、非等焓干燥過程

1）操作線在過B點等焓線下方條件：不向干燥器補充熱量QD=0；不能忽略干燥器向周圍散失的熱量

QL≠0；物料進出干燥器時的焓不相等

2022/12/162）操作線在過點B的等焓線上方

向干燥器補充的熱量大于損失的熱量和加熱物料消耗的熱量之總和3）操作線為過B點的等溫線

向干燥器補充的熱量足夠多，恰使干燥過程在等溫下進行干燥器的熱損失不能忽略物料進出干燥器的焓不相等需向干燥器補充熱量且ＱD足夠大，維持t1=t2ＱL>

0

2022/12/16非等焓干燥過程的狀態(tài)變化實際干燥AB等溫干燥升焓干燥降焓干燥2022/12/16廢氣循環(huán)干燥過程2022/12/16例：某種濕物料在常壓氣流干燥器中進行干燥，濕物料的流量為1kg/s，初始濕基含水量為3.5%，干燥產(chǎn)品的濕基含水量為0.5%?？諝鉅顩r為：初始溫度為25℃，濕度為0.005kg/kg干空氣，經(jīng)預熱后進干燥器的溫度為140℃，若離開干燥器的溫度選定為60℃和40℃，試分別計算需要的空氣消耗量及預熱器的傳熱速率。又若空氣在干燥器的后續(xù)設備中溫度下降了10℃，試分析以上兩種情況下物料是否返潮？假設干燥器為理想干燥器。2022/12/16解：因在干燥器內(nèi)經(jīng)歷等焓過程，℃℃

2022/12/16絕干物料量：絕干空氣量2022/12/16預熱器的傳熱速率℃

2022/12/16分析物料的返潮情況

當t2=60℃時，