化工原理固体物料干燥干燥过程物料衡算与热量

第十一章固体物料的干燥,11.3干燥过程的物料衡算与热量衡算,11.3.1湿物料的性质,11.3.2干燥过程的物料衡算与热量衡算,11.3.3空气通过干燥器时的状态变化,一、绝热干燥过程,1.绝热干燥过程的状态变化,理想干燥等焓干燥,A,B,C,不向干燥器补充热量,干燥器的热损失可忽略,物料进出干燥器的焓相等,D=0,L=0,一、绝热干燥过程,2.绝热干燥过程的条件,由,一、绝热干燥过程,故,则,二、非绝热干燥过程,1.非绝热干燥过程的状态变化,实际干燥,A,B,等温干燥,升焓干燥,降焓干燥,降焓干燥过程应满足以下条件,不向干燥器补充热量,干燥器的热损失不能忽略,物料进出干燥器的焓不相等,D=0,L0,2.非绝热干燥过程的条件,二、非绝热干燥过程,二、非绝热干燥过程,由,故,则,升焓干燥过程应满足以下条件,需向干燥器补充热量,干燥器的热损失不能忽略,物料进出干燥器的焓不相等,且,L0,二、非绝热干燥过程,二、非绝热干燥过程,由,故,则,因,等温干燥过程应满足以下条件,干燥器的热损失不能忽略,物料进出干燥器的焓不相等,需向干燥器补充热量,D足够大，维持t1=t2,且,L0,二、非绝热干燥过程,第十一章固体物料的干燥,11.3干燥过程的物料衡算与热量衡算,11.3.1湿物料的性质,11.3.2干燥过程的物料衡算与热量衡算,11.3.3空气通过干燥器时的状态变化,11.3.4干燥系统的热效率,一、干燥系统的热效率,干燥系统的热效率定义,蒸发水分所需热量,一、干燥系统的热效率,由,忽略湿物料中水分带入系统中的焓，则,故,对于理想干燥器,二、提高干燥系统热效率的措施,提高干燥系统热效率措施,提高而降低,提高空气入口温度,采用二级干燥,采用内换热器,干燥系统的保温,采用废气循环工艺,二、提高干燥系统热效率的措施,带废气循环的干燥系统（1）,二、提高干燥系统热效率的措施,带废气循环的干燥系统（2）,【例题与解题指导】【例11-1】某常压空气干燥器，其操作参数如附图所示。湿物料的平均比热容为3.28kJ(kg绝干料）。忽略预热器的热损失，干燥器的热损失为1.2kW。试求：（1）水分蒸发量W；（2）新鲜空气消耗量L0；（3）若风机装在预热器的空气入口处，求风机的风量；（4）预热器消耗的热量Qp；（5）干燥系统消耗的总热量Q；（6）向干燥器补充的热量QD；（7）干燥系统的热效率。,W2=0.001,解（1）水分蒸发量Wkg水分/h（2）新鲜空气消耗量L020水的饱和蒸汽压pS=2.3341kPa，则由式5-5知kg/kg绝干气绝干空气消耗量kg绝干气/h新鲜空气消耗量为kg新鲜空气/h,（3）风机的风量V首先计算新鲜湿空气的比容m3新鲜空气/h故m3新鲜空气/h（4）预热器中消耗的热量QpkJ/h=43.11kW,(5)干燥系统消耗的总热量Qkg绝干物料/h=2.812105kJ/h=78.11kW(6)向干燥器补充的热量QD=78.1143.11=35.00kW(7)干燥系统的热效率若忽略湿物料的水分带入系统中的焓，则可用式5-37计算，即,【例11-2】如本题附图1所示，某常压连续逆流干燥器采用废气循环操作，循环比(循环废气中绝干空气质量和混合气中绝干空气质量之比)为0.8。设空气在干燥器中经历等焓过程，忽略预热器的热损失。试求新鲜空气耗量及预热器的热负荷。,解：如本例附图2所示，由t0=25、H0=0.005kg/kg绝干气可确定新鲜空气的状态点；由t240，H20.034kgkg绝干气可确定循环废气的状态点；根据杠杆规则可确定混合气的状态点，其中,由此可查得混合气的性质参数为tm=37,Hm0.0282kgkg绝干气，Im=110kJ/kg绝干气。,混合气在预热器经历等湿过程，在干燥器经历等焓过程，因此，点的等H线与点的等线的交点即为混合气离开预热器（进入干燥器）的状态点，读得性质参数为t1=54,H1Hm0.0282kgkg绝干气，I1=128kJ/kg绝干气。水分蒸发量为,对整个干燥系统进行物料衡算可得，,绝干气的耗量为kg绝干气/h故新鲜空气用量为混合气的流量为预热器的热负荷为,第十一章固体物料的干燥,11.3干燥过程的物料衡算与热量衡算,11.4干燥速率与干燥时间,11.4.1物料中水分的性质,一、平衡水分与自由水分,湿物料,湿空气,接触时间,平衡曲线,达平衡状态时,平衡湿含量,X*,X,1.平衡曲线,平衡含水量X*与空气相对湿度的关系（25）,1新闻纸2羊毛、毛织物3硝化纤维4丝5皮革6陶土7烟叶8肥皂9牛皮胶10木材11玻璃绒12棉花,在一定的干燥条件下,不能被除去的水分,平衡水分X*,大于平衡水分的水分,自由水分X-X*,物料所含水分平衡水分自由水分,平衡水分,自由水分,按能否被除去划分，取决于物料的性质和空气的状态。,2.平衡水分与自由水分,一、平衡水分与自由水分,结合水分的特点,结合力强，不易除去。,二、结合水分与非结合水分,物料表面吸附及空隙中所含的水分,物料细胞壁及毛细孔道内所含的水分,湿物料,结合水分,非结合水分,非结合水分的特点,结合力弱，容易除去。,物料所含水分结合水分非结合水分,结合水分,非结合水分,按除去的难易程度划分，仅取决于物料的性质，而与空气的状态无关。,二、结合水分与非结合水分,固体物料中所含水分的性质,总水分,平衡水分,自由水分,非结合水分,结合水分,第十一章固体物料的干燥,11.3干燥过程的物料衡算与热量衡算,11.4干燥速率与干燥时间,11.4.1物料中水分的性质,11.4.2恒定干燥条件下干燥时间的计算,一、干燥实验和干燥曲线,1.恒定干燥实验,恒定干燥条件,间歇操作,用大量的空气干燥少量的物料,维持空气的速度及与物料的接触方式不变,实验数据,洞道干燥实验流程示意图,1洞道干燥室2离心鼓风机3孔板流量计4温度计5干燥物料6重量传感器7加热器8湿球温度计9干球温度计10重量显示仪11温度显示仪12湿球温度显示仪13电加热控制仪表,一、干燥实验和干燥曲线,预热阶段,恒速干燥阶段（第一干燥阶段）,干燥阶段,降速干燥阶段（第二干燥阶段）,热量主要用于物料升温,热量用于汽化水分,热量用于汽化水分和加热物料,一、干燥实验和干