化工原理-物料衡算和热量衡算.ppt

第二节物料衡算和热量衡算p254 一 湿物料的性质二 物料衡算三 热量衡算四 干燥过程在湿焓图上的表达 1湿物料的形态 湿物料按其外观形态的不同二分为下列几种 散粒状 如谷物 各种油料种籽 晶体 经过滤分离后的各种晶体 如葡萄糖 柠檬酸 盐等 块状 如马铃薯 胡萝卜 面包等 片状 如果蔬 肉片 葱 蒜片 饼干等 一 湿物料的形态和含水量表示 条状 马铃薯切条 刀豆 香肠等 膏糊状 如麦乳精 巧克力浆等 粉末状 淀粉 奶粉等 液态 包括各种溶液 悬浮液和乳浊液如牛奶 蛋液 果汁等 湿物料按其物理化学性质不同粗略分为如下两大类 1 含水分的液体溶液 如葡萄糖 味精等的水溶液及食品的浸出液 胶体溶液 如蛋白体溶液 果胶溶液等 2 含水分的固体 结晶质的固体 如糖和食盐等 胶质分散系 如明胶 淀粉质物料等 其中 后一类是多见的 胶质固体又可分为三类 弹性胶体是典型的胶质固体 如明胶 洋胶 洋菜 面团等 当除去水分后 这种物体将收缩 但保持其弹性 脆性胶体除去水分后变脆 干燥后可能变化为粉末 如木炭 陶质物料 第三类是胶质毛细孔物料 如面包 谷物 其毛细管壁具有弹性 干燥时收缩 干燥后变脆 2物料湿含量的表示方法 P254 1 湿基含水量w定义 水分在湿物料中的质量百分数 2 干基含水量X定义 水分质量与绝干物料质量之比X w 1 w w X 1 X 5 23 5 22 3 湿物料的比热容cmcm cs Xcw cs X 4 187 5 24 4 湿物料的焓I 包括 绝干物料的焓 0 C为基准 和物料中水分的焓 0 C 液态水为基准 二 物料衡算 绝干物料量 2水分气化量 预热 干燥 新鲜空气 热空气 废气 湿物料 产品 1产品量 5 30 单位 3干空气消耗量 l比空气用量 每蒸发1kg水所需干空气的量 与空气的初 终温度有关 由 LH1 GX1 LH2 GX2 得 或 5 28 GX G1w1 G2w2 预热 干燥 L H0 t0 I0 H1 t1 I1 H2 t2 I2 L L G1 w1 q1 I 1 G2 w2 q2 I 2 Qp QL QD 三 热量衡算 整个系统 进入离开热空气LI0LI2物料GI 1GI 2加入Qp QD损失QL 预热器 Qp L I1 I0 kW 忽略预热器的热损失 以1s为基准 对预热器列焓衡算 对干燥器列焓衡算 以1s为基准 单位时间内向干燥器补充的热量为 单位时间内干燥系统消耗的总热量为 连续干燥系统热量衡算的基本方程式 5 31 32 5 33 5 34 假设 a 新鲜干空气中水汽的焓等于离开干燥器废气中水汽的焓 b 湿物料进出干燥器时的比热取平均值 湿空气进出干燥器时的焓分别为 湿物料进出干燥器的焓分别为 可见 向干燥系统输入的热量用于 加热空气 加热物料 蒸发水分 热损失 5 36 干燥系统的热效率 蒸发水分所需的热量为 忽略物料中水分带入的焓 学号请回答 一般地 废气温度低而湿度高时 h就高 但t2应比tas高20 50 C 以保证在干燥后不致返潮 0 示意图1 W2 L03 V 体积流量 4 Qp5 Q6 QD7 四 干燥过程在湿焓图上的表达 代入 1典型干燥过程 将热量衡算式各项除以W 2 e 0 非等焓干燥过程又分e0两种情况 t0 t1 t2 H0 H2 A B C t0 t1 t2 H0 H2 A B C t0 t1 t2 H0 H2 A B C C C 根据e的值 把干燥器分成两大类 1 e 0 称为理想干燥器或等焓干燥器 P260文字说明 Q 哪一个 0 a 操作线在过B点等焓线下方条件 不向干燥器补充热量QD 0 不能忽略干燥器向周围散失的热量QL 0 物料进出干燥器时的焓不相等 b 操作线在过点B的等焓线上方 向干燥器补充的热量大于损失的热量和加热物料消耗的热量之总和 c 操作线为过B点的等温线 向干燥器补充的热量足够多 恰使干燥过程在等温下进行 例 某种湿物料在常压气流干燥器中进行干燥 湿物料的流量为1kg s 初始湿基含水量为3 5 干燥产品的湿基含水量为0 5 空气状况为 初始温度为25 湿度为0 005kg kg干空气 经预热后进干燥器的温度为140 若离开干燥器的温度选定为60 和40 试分别计算需要的空气消耗量及预热器的传热速率 又若空气在干燥器的后续设备中温度下降了10 试分析以上两种情况下物料是否返潮 假设干燥器为理想干燥器 解 因在干燥器内经历等焓过程 绝干物料量 绝干空气量 预热器的传热速率 分析物料的返潮情况 当t2 60 时 干燥器出口空气中水汽分压为 t 50 时 饱和蒸汽压ps 12 34kPa 即此时空气温度尚未达到气体的露点 不会返潮 当t2 40 时 干燥器出口空气中水汽分压为 t 30 时 饱和蒸汽压ps 4 25kPa 物料可能返潮 2中间加热干燥过程 预热 干燥 新鲜空气 废气 目的 降低热空气温度 适用于热敏性物料