第四章干燥第四次課

第四章干燥第四次課課件第一頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五如干燥器中空氣所放出的熱量全部用來汽化濕物料中的水分，即空氣沿絕熱冷卻線變化，則：

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

干燥器無補充熱量，QD=0，Q=Qp=L(I1-I0)=1.01L(t1-t0)

則熱效率表示為：討論：1、η反映量干燥器性能，η越高，表明熱利用率越高。2、若t2較低，H2較高，空氣帶走的熱量1.01L(t2-t0)可提高η，但：推動力Hw-H減少；干燥速率對于吸水性物質(zhì)，t2太低，易析出水返潮。因此，t2>tW+(20～50℃)第二頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五提高熱效率的途徑：降低空氣出口溫度t2和提高出口濕度H2，但影響干燥速率和物料的最終干燥程度。干燥器處于略低于常壓下操作，以避免因熱空氣的漏出或冷空氣的漏入而降低干燥器的熱效率。盡量利用廢氣中的熱量，如用廢氣預熱冷空氣或濕物料，減少設備和管道的熱損失，都有助于熱效率的提高。

用熱空氣作干燥介質(zhì)時，熱效率η=30-60%；

應用部分廢氣循環(huán)時，熱效率η=50-75%。第三頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五四、空氣通過干燥器時狀態(tài)變化理想干燥過程－等焓干燥過程－絕熱干燥

無外加補充熱量（QD=0）；

忽略設備熱損失QL=0；

物料足夠潤濕，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預熱器干燥器空氣ACB第四頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五p.BA..C..C1H2’H2H2’’ABCC’C’’

H0＝H1t1t2t0第五頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五非理想干燥過程（非等焓干燥過程）實際的干燥過程大多為非理想干燥，即過程中有顯著的熱損失或有補充加熱。2、QD>QL+GC(I2’-I1’)QD=L(I2-I1)+Gc(I2’-I1’)+QLI2>I1

空氣通過干燥器,焓值降低，BC’（上圖）

空氣通過干燥器,焓值增加，BC’’（上圖）第六頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五在一常壓氣流干燥器中干燥某種濕物料，已知數(shù)據(jù)如下：空氣進入預熱器的溫度為15℃，濕度為0.0073Kg水/Kg絕干氣，焓為35KJ/Kg絕干空氣；空氣進干燥器溫度為90℃，焓為109KJ/Kg絕干空氣；空氣出干燥器溫度為50℃；濕度為0.023Kg水/Kg絕干氣；進干燥器物料含水量為0.15Kg水/Kg絕干料；出干燥器物料含水量為0.01Kg水/Kg絕干料；干燥器生產(chǎn)能力為237Kg/h（按干燥產(chǎn)品計）。試求：（1）絕干空氣的消耗量（Kg絕干氣/h）；（2）進預熱器前風機的流量（m3/s）；（3）預熱器加入熱量（KW）（預熱器熱損失可忽略）。課堂練習第七頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五某廠利用氣流干燥器將含水20%的物料干燥到5%（均為濕基），已知每小時處理的原料量為1000kg，于40℃進入干燥器，假設物料在干燥器中的溫度變化不大，空氣的干球溫度為20℃，濕球溫度為16.5℃，空氣經(jīng)預熱器預熱后進入干燥器，出干燥器的空氣干球溫度為60℃，濕球溫度為40℃，干燥器的熱損失很小可略去不計，試求：需要的空氣量為多少m3/h？（以進預熱器的狀態(tài)計）空氣進干燥器的溫度？（已知0℃時水的汽化熱2491.27kJ/kg，空氣與水汽比熱分別為1.01與1.88kJ/kg.K。）第八頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五第三節(jié)干燥平衡關系與干燥速率干燥靜力學：物料和熱量衡算干燥動力學：干燥平衡關系、干燥速率一、干燥速率設計需計算干燥器的尺寸及完成一定的任務所需的干燥時間，這都決定于干燥速率。干燥速率，不僅決定于濕物料的性質(zhì)，而且還決定于干燥介質(zhì)的條件：包括溫度、濕度、速度及流動的狀態(tài)。目前對干燥速率的機理了解得還很不充分，因而在大多數(shù)情況下，還必須用實驗的方法測定干燥速率第九頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五按空氣狀態(tài)參數(shù)變化情況：

非恒定條件干燥操作：沿干燥器的長度和高度，空氣的溫度，濕度（連續(xù)干燥）

恒定干燥條件：大量空氣干燥少量的物料，維持空氣速度以及與物料的接觸方式不變（空氣的溫度和濕度不變，間歇干燥）第十頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五1、干燥速率曲線

干燥曲線：由間歇操作實驗所得數(shù)據(jù)，以干基含水量X對時間τ作圖。干燥速率（rateofdrying）U：單位時間單位表面積上汽化的水分量。干燥速率曲線：以干燥速率U對干基含水量X作圖。第十一頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五干燥曲線第十二頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五干燥速率曲線第十三頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五AB（或A’B）段：AB為濕物料不穩(wěn)定的加熱過程。該過程的時間很短,將其作為恒速干燥的一部分。X下降，θ增加，BC段：恒速干燥物料表面充滿著非結合水分，與液態(tài)純水相同。物料內(nèi)部水分擴散速率>表面水分汽化速率，屬于表面汽化控制階段。干燥速率保持恒定空氣傳給物料的熱量＝水分汽化所需的熱量。濕物料θ＝空氣的濕球溫度tw；

物料表面氣膜的空氣溫度為tw，飽和濕度Hw；第十四頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五影響恒速干燥階段的因素干燥速度主要決定于干燥介質(zhì)的性質(zhì)和空氣與濕物料的接觸方式。而與濕物料的性質(zhì)關系很小空氣Ht,Uc

CDE段－降速段C點＝臨界點，干燥速率Uc=恒速階段的干燥速率，臨界含水量XC。X<Xc,U下降E點UE＝0，平衡含水量X*第十五頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五CD--第一降速階段水分的汽化面逐漸向內(nèi)部移動，使熱、質(zhì)傳遞途徑加長，阻力增大，造成U下降。到達E點后，物料的含水量已降到平衡含水量X*。汽化水分＝結合水空氣傳給濕物料的熱量>>水分汽化所需的熱量，故物料表面的溫度不斷上升，最后接近于空氣的溫度。物料內(nèi)部水分擴散速率<表面汽化速率物料表面不能維持全面濕潤而形成“干區(qū)”，實際汽化面積減小，干燥速率下降汽化水分＝結合水＋非結合水DE段--第二降速階段第十六頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五影響降速階段的因素：

干燥速率主要決定于物料本身的結構、形狀和大?。ㄋ衷谖锪蟽?nèi)部的遷移速率）。而與空氣的性質(zhì)關系很小。第十七頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五臨界含水量XC：與濕物料的性質(zhì)及干燥條件有關第十八頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五第十九頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五無孔吸水性材料XC>多孔材料XC厚度增加XC

分散越細,干燥面積XC恒速段干燥速率XC臨界含水量=f(物料的性質(zhì)、厚度、干燥速率、干燥器的種類、干燥操作條件）生產(chǎn)中為保證產(chǎn)品質(zhì)量,降低XC措施:減小物料的厚度加強攪拌,增大干燥面積使用流化床設備第二十頁，共二十一頁，編輯于2023年，