第4章_干燥第3课时.ppt

二、热量衡算 目的：确定干燥过程的热量消耗，作为计算空气预热器和加热器的传热面积、加热剂的用量、干燥器的尺寸或热效率的依据。 3、热量衡算方程的简化 空气的焓值 I=(1.01+1.88H)t+2490H 物料的焓值 三、干燥系统的热效率 干燥器的热效率： 干燥过程中，蒸发水分所消耗的热量与从外热源所获得的热量之比。 如干燥器中空气所放出的热量全部用来汽化湿物料中的水分，即空气沿绝热冷却线变化，则： Qv=L(I1-I2)=1.01L(t1-t2)? 干燥器无补充热量，QD=0，Q=Qp=L(I1-I0)=1.01L(t1-t0)? 则热效率表示为： 提高热效率的途径： 降低空气出口温度 t2和提高出口湿度H2，但影响干燥速率和物料的最终干燥程度。 干燥器处于略低于常压下操作，以避免因热空气的漏出或冷空气的漏入而降低干燥器的热效率。 尽量利用废气中的热量，如用废气预热冷空气或湿物料，减少设备和管道的热损失，都有助于热效率的提高。 用热空气作干燥介质时，热效率η=30-60%；应用部分废气循环时，热效率η=50-75%。 四、空气通过干燥器时状态变化 理想干燥过程－等焓干燥过程－绝热干燥无外加补充热量（ QD=0）；忽略设备热损失QL =0；物料足够润湿，物料I1’=I2’,因此， I1＝I2 非理想干燥过程 （非等焓干燥过程） 实际的干燥过程大多为非理想干燥，即过程中有显著的热损失或有补充加热。 第三节 干燥平衡关系与干燥速率 干燥静力学：物料和热量衡算 干燥动力学：干燥平衡关系、干燥速率 按空气状态参数变化情况： 非恒定条件干燥操作：沿干燥器的长度和高度，空气的温度 ，湿度 （连续干燥） 恒定干燥条件：大量空气干燥少量的物料，维持空气速度以及与物料的接触方式不变 （空气的温度和湿度不变，间歇干燥） 1、干燥速率曲线 干燥曲线：由间歇操作实验所得数据，以干基含水量X对时间τ作图。 干燥速率（rate of drying）U：单位时间单位表面积上汽化的水分量。 AB（或A’B）段： AB为湿物料不稳定的加热过程。该过程的时间很短, 将其作为恒速干燥的一部分。X下降， θ增加， BC段：恒速干燥 物料表面充满着非结合水分，与液态纯水相同。 物料内部水分扩散速率表面水分汽化速率，属于表面汽化控制阶段。干燥速率保持恒定 空气传给物料的热量＝水分汽化所需的热量。 湿物料θ ＝空气的湿球温度tw； 物料表面气膜的空气温度为tw，饱和湿度Hw； 影响恒速干燥阶段的因素 干燥速度主要决定于干燥介质的性质和空气与湿物料的接触方式。而与湿物料的性质关系很小 空气H t , Uc CD--第一降速阶段 影响降速阶段的因素： 干燥速率主要决定于物料本身的结构、形状和大小（水分在物料内部的迁移速率）。而与空气的性质关系很小。 * * L,H0 ,t0 , I0 L,H1,t1,I1 L,H2,t2,I2 G2,w2, X2,I2’, G1,w1, X1,I1’, QP 预热器 干燥器 空气 QD 1、预热器的消耗热量Qp 2、干燥器热量衡算： 确定干燥器的出口空气状态参数或所需的加热量。 假设QL＝0， LI0＋QP＝LI1 Qp＝L（I1－I0） 干燥消耗的总热量 ＝ 空气升温带走的热量 蒸发 水分热量 物料升温带走的热量 热损失 ＋ ＋ ＋ 讨论： 1、η 反映量干燥器性能， η越高，表明热利用率越高。 2、若t2较低，H2较高，空气带走的热量1.01L(t2-t0) 可提高η ，但：推动力Hw-H减少；干燥速率 对于吸水性物质，t2太低，易析出水返潮。因此，t2tW+(20～50℃) L,H0 ,t0 , I0 L,H1,t1,I1 L,H2,t2,I2 G2,w2, X2,I2’, G1,w1, X1,I1’, QP 预热器 干燥器 空气 A C B p .B A . .C . .C1 H2’ H2 H2’’ A B C C’ C’’ H0＝H1 t1 t2 t0 2、QDQL+GC(I2’-I1’) Qp=L(I2-I0)+Gc(I2’-I1’)+QL-QD=L(I1-I0) I2I1 空气通过干燥器,焓值降低，BC’（上图） 空气通过干燥器, 焓值增加，BC’’（上图） 在一常压气流干燥器中干燥某种湿物料，已知数据如下：空气进入预热器的温度为15℃，湿含量为0.0073Kg水/Kg绝干气，焓为35KJ/Kg绝干空气；空气进干燥器温度为90℃，焓为109KJ/Kg绝干空气；空气出干燥器温度为50℃；湿含量