干燥過程的物料衡算和熱量衡算

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1、第三節(jié)干燥過程的物料衡算和熱量衡算對(duì)流干燥過程利用不飽和熱空氣除去濕物料中的水分，所以常溫下的空氣通常先通過預(yù)熱器加熱至一定溫度后再進(jìn)入干燥器。在干燥器中熱空氣和濕物料接觸，使?jié)裎锪媳砻娴乃謿饣⑺畾鈳ё摺Ｔ谠O(shè)計(jì)干燥器前，通常已知濕物料的處理量、濕物料在干燥前后的含水量及進(jìn)入干燥器的濕空氣的初始狀態(tài)，要求計(jì)算水分蒸發(fā)量、空氣用量以及干燥過程所需熱量，為此需對(duì)干燥器作物料衡算和熱量衡算，以便選擇適宜型號(hào)的風(fēng)機(jī)和換熱器。7-3-1物料中含水量的表示方法1．濕基含水量濕物料中所含水分的質(zhì)量分率稱為濕物料的濕基含水量。（7-21）2．干基含水量不含水分的物料通常稱為絕對(duì)干

2、料或干料。濕物料中水分的質(zhì)量與絕對(duì)干料質(zhì)量之比，稱為濕物料的干基含水量。（7-22）上述兩種含水量之間的換算關(guān)系如下：kg水/kg干物料kg水/kg濕物料（7-23）工業(yè)生產(chǎn)中，通常用濕基含水量來(lái)表示物料中水分的多少。但在干燥器的物料衡算中，由于干燥過程中濕物料的質(zhì)量不斷變化，而絕對(duì)干物料質(zhì)量不變，故采用干基含水量計(jì)算較為方便。7-3-2干燥器的物料衡算通過物料衡算可求出干燥產(chǎn)品流量、物料的水分蒸發(fā)量和空氣消耗量。對(duì)圖7-8所示的連續(xù)干燥器作物料衡算。設(shè)G1——進(jìn)入干燥器的濕物料質(zhì)量流量，kg/s；G2——出干燥器的產(chǎn)品質(zhì)量流量，kg/s；Gc——濕物料中絕對(duì)干料質(zhì)量

3、流量，kg/s；w1，w2——干燥前后物料的濕基含水量，kg水/kg濕物料；X1，X2——干燥前后物料的干基含水量，kg水/kg干物料；H1，H2——進(jìn)出干燥器的濕空氣的濕度，kg水/kg絕干空氣；W——水分蒸發(fā)量，kg/s；L——濕空氣中絕干空氣的質(zhì)量流量，kg/s。圖7-8各物流進(jìn)出逆流干燥器的示意圖一、水分蒸發(fā)量若不計(jì)干燥過程中物料損失量，則在干燥前、后物料中絕干物料質(zhì)量流量Gc不變，即Gc=G1（1-w1）=G2（1-w2）（7-24）整理得（7-25）對(duì)干燥器中水分作物料衡算，可得W=L（H2-H1）=Gc（X1-X2）（7-26）二、干空氣消耗量L整理式（

4、7-26）得（7-27）蒸發(fā)1kg水分所消耗的干空氣量，稱為單位空氣消耗量，其單位為kg絕干空氣/kg水分，用L表示，則（7-28）如果以H0表示空氣預(yù)熱前的濕度，而空氣經(jīng)預(yù)熱器后，其濕度不變，故H0=H1，則式（7-28）可寫為（7-28a）由上式可見，單位空氣消耗量?jī)H與H2、H0有關(guān)，與路徑無(wú)關(guān)。H0愈大，亦愈大，由于H是由空氣的初溫t及相對(duì)濕度所決定，所以在其它條件相同的情況下，將隨著t及的增加而增大，也就是說(shuō)，對(duì)同一干燥過程而言，夏季的空氣消耗量比冬季為大，故選擇輸送空氣的風(fēng)機(jī)裝置，也必須按全年最大空氣消耗量而定?！纠?-3】今有一干燥器，濕物料處理量為800

5、kg/h。要求物料干燥后含水量由30%減至4%（均為濕基）。干燥介質(zhì)為空氣，初溫15℃，相對(duì)濕度為50%，經(jīng)預(yù)熱器加熱至120℃進(jìn)入干燥器，出干燥器時(shí)降溫至45℃，相對(duì)濕度為80%。試求：（a）水分蒸發(fā)量W；（b）空氣消耗量L、單位空氣消耗量；（c）如鼓風(fēng)機(jī)裝在進(jìn)口處，求鼓風(fēng)機(jī)之風(fēng)量V。解（a）水分蒸發(fā)量W已知G1=800kg/h，w1=30%，w2=4%，則Gc=G1（1-w1）=800（1-0.3）=560kg/hW=Gc（X1-X2）=560×（0.429-0.042）=216.7kg水/h（b）空氣消耗量L、單位空氣消耗量由I-H圖中查得，空氣在t=15℃，=

6、50%時(shí)的濕度為H=0.005kg水/kg絕干空氣。在t2=45℃，2=80%時(shí)的濕度為H2=0.052kg水/kg絕干空氣?？諝馔ㄟ^預(yù)熱器濕度不變，即H0=H1。kg絕干空氣/hkg干空氣/kg水（c）風(fēng)量V用式（7-14）計(jì)算20℃、101.325kPa下的濕空氣比容為=0.836m3/kg絕干空氣V=LvH=4610×0.836=3850m3/h用此風(fēng)量選用鼓風(fēng)機(jī)。7-3-3干燥過程的熱量衡算通過干燥系統(tǒng)的熱量衡算，可以求出物料干燥所消耗的熱量和預(yù)熱器的傳熱面積，同時(shí)確定干燥器排出廢氣的濕度H2和焓I2等狀態(tài)參數(shù)。干燥過程的熱量衡算見圖7-9所示，包括預(yù)熱器和干

7、燥器兩部分。圖中I0，I1，I2——分別為新鮮濕空氣進(jìn)入預(yù)熱器、離開預(yù)熱器（即進(jìn)入干燥器）和離開干燥器時(shí)的焓，kJ/kg絕干空氣；t0，t1，t2——分別為新鮮濕空氣進(jìn)入預(yù)熱器、離開預(yù)熱器（即進(jìn)入干燥器）和離開干燥器時(shí)的溫度，℃；L——絕干空氣的流量，kg絕干氣/s；Qp——單位時(shí)間內(nèi)預(yù)熱器中空氣消耗的熱量，kW；G1，G2——分別為濕物料進(jìn)入和離開干燥器的質(zhì)量流量，kg/s；θ1，θ2——分別為濕物料進(jìn)入和離開干燥器的溫度，℃；I1′，I2′——分別為濕物料進(jìn)入和離開干燥器的焓，kJ/kg絕干物料；QD——單位時(shí)間內(nèi)向干燥器補(bǔ)充的熱量，kW；QL—