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?。在設(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，為此需對干燥器作物料衡算和熱量衡算，以便選擇適宜型號的風(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干

2、料或干料。濕物料中水分的質(zhì)量與絕對干料質(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，單位空氣消耗量僅與H2、H0有關(guān)，與路徑無關(guān)。H0愈大，亦愈大，由于H是由空氣的初溫t及相對濕度所決定，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，對同一干燥過程而言，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，出干燥器時降溫至45℃，相對濕度為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%時的濕度為H=0.005kg水/kg絕干空氣。在t2=45℃，2=80%時的濕度為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）和離開干燥器時的溫度，℃；L——絕干空氣的流量，kg絕干氣/s；Qp——單位時間內(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——單位時間內(nèi)向干燥器補(bǔ)充的熱量，kW；QL—