化工原理(天大版)干燥过程的物料衡算与热量衡算

1、百度文库让每个人平等地提升自我68.3干燥过程的物料衡算与热量衡算干燥过程是热、质同时传递的过程。进行干燥计算，必须解决干燥中湿物料去除的水分 量及所需的热空气量。湿物料中的水分量如何表征呢？8.3.1 湿物料中的含水量湿物料中的含水量有两种表示方法1 .湿基含水量卬kg水/kg湿料湿物料中水分的质量H 湿物料总质量2 .干基含水量X湿物料中水分的质量一湿物料中绝干物料的质量kg水/kg绝干物料3 .二者关系Xv VVw = X =1 + X1 w说明：干燥过程中，湿物料的质量是变化的，而绝干物料的质量是不变的。因此，用干基含水量计算较为方便。832干燥过程的物料衡算产品Gi, wi, (Xi

2、), 0Gz.卬2, (X?),图8.7物料衡算符号说明：L：绝干空气流量，kg干气/h：G】、G2：进、出干燥器的湿物料量，kg湿料/h；Gc：湿物料中绝干物料量，kg干料/h.目的：通过干燥过程的物料衡算，可确定出将湿物料干燥到指定的含水量所需除去的水分量 及所需的空气量。从而确定在给定干燥任务下所用的干燥器尺寸，并配备合适的风机。1.湿物料的水分蒸发量Wkg水Th通过干燥器的湿空气中绝干空气量是不变的，又因为湿物料中蒸发出的水分被空气带 走，故湿物料中水分的减少量等于湿物料中水分汽化量等于湿空气中水分增加量。即：G,-G2 = G, vv,-G2w2=Gc(Xi-X2) = W = L(

3、H2 - H.)所以：W =GG2=Gx_：1 一%2,干空气用量Lkg干气/hkg干气/kg水/称为比空气用量,即每汽化1kg的水所需干空气的量。因为空气在预热器中为等湿加热，所以Ho=H" / = -与空气的初、终湿度有关，而与路径无关，是状态函数。湿空气用量:L =L(l + "o) kg 湿气/h或/ =/(l + ”o)kg 湿气/kg 水湿空气体积:Vv = Luhnf 湿气/h或匕=IuHm3湿气/kg水8.3.3干燥过程热量衡算通过干燥器的热量衡算，可以确定物料干燥所消耗的热量或干燥器排出空气的状态。作 为计算空气预热器和加热器的传热面积、加热剂的用量、干燥

4、器的尺寸或热效率的依据。1 .流程图图3.5干燥器热量衡算温度为3,湿度为H<”熔为S的新鲜空气，经加热后的状态为ti、Hl、11,进入干燥器 与湿物料接触，增湿降温，离开干燥器时状态为t2、H2. 12,固体物料进、出干燥器的流量 为Gi、G2,温度为81、62,含水量为Xi、X2O通过流程图可知，整个干燥过程需外加热量 有两处，预热器内加入热量Qp，干燥器内加入热量Qd。外加总热量Q=Qp+Qd。将Q折合为汽化1kg水分所需热量q =旦= qp+q1)2 ,预热器热量衡算若忽略热损失，则Qp。）kJ/kg 水3 .干燥器的热量衡算（1）输入量湿物料带入热量g”+CW0式中：cjW ：

5、干燥后物料比热，kJ/kg湿料j = %嚎+（1- 卬2）qC,：水的比热，kJ/kg水c”绝干物料比热，kJ/kg干料°C空气带入的焰值丝=干燥器补充的热量qD= W（2）输出量干物料带出焰值0/%。2W废气带出焰值 2 热损失qL在稳定干燥过程中，输入量等于输出量，干燥器热量衡算式为:%=，（，2 /|）+ /。盟（。2 4）+ % 仁仇8.3.4干燥器空气出口状态的确定由于空气在干燥器内发生增湿降温变化过程，如何确定废气出口状态，需对不同干燥过 程进行分析。1 .等焰干燥过程（理想干燥过程、绝热干燥过程）等焰干燥过程是指干燥在绝热情况下进行的，空气在进出干燥器的焰值不变，即11

6、 = l2o 4p =/（/i /0）% =，（，2 -/|）+ "c“（82 - 4）+ % - Wq =/（12 -/。）+储qJ% 仇）十% 仁仇 W1（12 -/（） = cM.I + q D -仇）- q LW令：A = cw0 +一卡Cw （% 一）一qLW则：）=小小若为等格过程，则h = L，A=0o/（，2 /|）=。仇 + 夕。一不C,M（。2 a）一 %=。W/2 =11 =（1.01 + 1.88%凡+2492%求出（Hz、L）。等焰干燥过程有以下两种情况：A.整个干燥过程无热损失、湿物料不升温、干燥器不补充热量、湿物料中汽化水分带入的 热量很少。B.干燥过程

7、中湿物料中水分带入的热量及补充的热量刚好与热损失及升温物料所需的热量 相抵消。2 .实际干燥过程很显然，只有在保温良好的干燥器和湿物料进出干燥器温度相差不大的情况下，才可近 似当作等焰过程处理。由于对干燥器的绝热保温很难，因此实际干燥过程是在非绝热情况下 进行的，即AWO。（1）当补充的热量大于损失的热量时，A>0。（2）当补充的热量小于损失的热量时，AvO。835干燥器的热效率干燥器的热效率是干燥器操作性能的一个重要指标。热效率高，表明热的利用程度好, 操作费用低，同时可合理利用能源，使产品成本降低。因此，在操作过程中，希望可获得尽 可能高的热效率。1 .定义_汽化湿物料中1kg水分所需的热量_ q" 汽化湿物料中1kg水分外界所需补充的热量一万X2.提高热效率途径(1)当to, L 一定时，G Jf 77T；"T。但八，传热推动力(心-"乂，传质推动力(“卬-乂因此在设计时规定：t2要比热空气进入干燥器时的湿球温度1高2050。(2)当 to, t2一定时，巳 Tf T。提高空气的预热温度，可提高热效率。空气预热温度高，单位质量干空气携带的热量 多，干燥过程所需要的空气量少，废气带走的热量相应减少，故热效率得以提高。但是，空 气的预