七章干燥课件.ppt

1、七章干燥ppt课件 重点重点：湿空气的性质、湿空气的性质、空气的焓湿图、空气的焓湿图、连连续干燥过程的物料衡算和热量衡算、续干燥过程的物料衡算和热量衡算、干燥干燥机理、干燥曲线机理、干燥曲线难点难点：空气的焓湿图、干燥机理；：空气的焓湿图、干燥机理；第一节概述（Introduction）在化学工业生产中所得到的固态产品或半成品往往含有过多的水分或有机溶剂(湿份)，要制得合格的产品需要除去固体物料中多余的湿份。除湿方法：机械去湿法如离心分离、沉降、过滤。加热去湿法利用热能使湿物料中的湿份汽化。除湿程度高，但能耗大。惯用做法：先采用机械方法把固体所含的绝大部分湿份除去，然后再通过加热把机械方法无法

2、脱除的湿份干燥掉，以降低除湿的成本。干燥分类：操作压力操作压力操作方式操作方式传热方式传热方式(或组合或组合)常压常压真空真空连续连续间歇间歇导热导热对流对流辐射辐射介电加热介电加热q去湿去湿：除去物料中的水分和或其它溶剂（统称为湿分）的：除去物料中的水分和或其它溶剂（统称为湿分）的过程。过程。q一、固体物料的去湿方法一、固体物料的去湿方法：机械去湿法：即通过过滤、压榨、抽吸和离心分离等方法机械去湿法：即通过过滤、压榨、抽吸和离心分离等方法除去湿分。除去湿分。物理化学去湿法：用吸湿性物料如石灰、无水氯化钙等吸物理化学去湿法：用吸湿性物料如石灰、无水氯化钙等吸收水分。该法费用高，操作麻烦，只适用

3、于小批量固体物料收水分。该法费用高，操作麻烦，只适用于小批量固体物料的去湿，或用于除去气体中的水分。的去湿，或用于除去气体中的水分。热能去湿法：如蒸发、干燥等热能去湿法：如蒸发、干燥等 用加热的方法使水分或其它溶剂汽化，并将产生的蒸气排用加热的方法使水分或其它溶剂汽化，并将产生的蒸气排除，藉此来除去固体物料中湿分的操作，称为除，藉此来除去固体物料中湿分的操作，称为固体的干燥固体的干燥。二、干燥过程的分类二、干燥过程的分类1、按操作压力分：、按操作压力分：常压干燥常压干燥真空干燥真空干燥2、按操作方式分：、按操作方式分：连续式干燥连续式干燥间歇式干燥间歇式干燥3、按给湿物料提供热能的方式分：、按

4、给湿物料提供热能的方式分：传导干燥（间接加热干燥）：传导干燥（间接加热干燥）：将热能以传导的方式通过金属壁面传给湿物料。特点：热能利用率高。对流干燥（直接加热干燥）：对流干燥（直接加热干燥）：将热能以对流的方式传给与其直接接触的湿物料。特点：热能利用率比传导干燥低。辐射干燥：辐射干燥：热能以电磁波的形式由辐射器发射，射至湿物料表面被其吸收再转变为热能。介电加热干燥：介电加热干燥：将需要干燥的物料置于高频电场的交变作用使物料加热而达到干燥。本章重点：本章重点：以不饱和热空气为干燥介质，除去湿物料中水分的连续以不饱和热空气为干燥介质，除去湿物料中水分的连续对流干燥过程。对流干燥过程。三、对流干燥过

5、程三、对流干燥过程1、对流干燥的流程、对流干燥的流程空气预热器干燥器废气湿物料干燥产品2、对流干燥的特点、对流干燥的特点湿物料ttwpspwQN必要条件：是物料表面所产必要条件：是物料表面所产生的是水蒸汽（或其它蒸汽）生的是水蒸汽（或其它蒸汽）压力要大于干燥介质中水汽压力要大于干燥介质中水汽（或其它蒸汽）的分压。（或其它蒸汽）的分压。干燥介质：干燥介质：用来传递热量（载热用来传递热量（载热体）和湿份（载湿体）的介质。体）和湿份（载湿体）的介质。由于温差的存在，气体以对流方式向固由于温差的存在，气体以对流方式向固体物料传热，使湿份汽化；体物料传热，使湿份汽化；在分压差的作用下，湿份由物料表面向在

6、分压差的作用下，湿份由物料表面向气流主体扩散，并被气流带走。气流主体扩散，并被气流带走。对流干燥过程原理对流干燥过程原理温度为温度为 t、湿份分压为、湿份分压为 p 的湿热气体流过湿物料的表面，物料表的湿热气体流过湿物料的表面，物料表面温度面温度 ti 低于气体温度低于气体温度 t。注意：注意：只要物料表面的湿份分压高于气体中湿份分压，干燥即可进行，与气体的温度无关。气体预热并不是干燥的充要条件，其目的在于加快湿份汽化和物料干燥的速度，达到一定的生产能力。HtQWtippiM干燥是热、质同时传递的过程干燥是热、质同时传递的过程干燥过程干燥过程热空气流过湿物料表面热量传递到湿物料表面湿物料表面水

7、分汽化并被带走表面与内部出现水分浓度差内部水分扩散到表面传热过程传热过程传质过程传质过程传质过程传质过程干燥过程推动力干燥过程推动力传质推动力：物料表面水分压传质推动力：物料表面水分压P表水表水 热空气中的水分压热空气中的水分压P空水空水传热推动力：热空气的温度传热推动力：热空气的温度t空气空气 物料表面的温度物料表面的温度t物表物表对流干燥过程实质对流干燥过程实质除水分量除水分量空气消耗量空气消耗量干燥产品量干燥产品量热量消耗热量消耗干燥时间干燥时间物料衡算物料衡算能量衡算能量衡算涉及干燥速率和水在涉及干燥速率和水在气固相的平衡关系气固相的平衡关系涉及湿空气的性质涉及湿空气的性质干燥过程基本

8、问题干燥过程基本问题解决这些问题需要掌握的基本知识有：(1)湿分在气固两相间的传递规律；(2)湿气体的性质及在干燥过程中的状态变化；(3)物料的含水类型及在干燥过程中的一般特征；(4)干燥过程中物料衡算关系、热量衡算关系和速率关系。本章主要介绍运用上述基本知识解决工程中物料干燥的基本问题，介绍的范围主要针对连续稳态的干燥过程。湿空气：湿空气：指绝干空气与水蒸汽的混合物。在干燥过程中，随着湿指绝干空气与水蒸汽的混合物。在干燥过程中，随着湿物料中水份的汽化，湿空气中水份含量不断增加，但绝干空气的物料中水份的汽化，湿空气中水份含量不断增加，但绝干空气的质量保持不变。因此，湿空气性质一般都以质量保持不

9、变。因此，湿空气性质一般都以1kg绝干空气为基准。绝干空气为基准。操作压强不太高时，空气可视为理想气体。操作压强不太高时，空气可视为理想气体。系统总压 P：湿空气的总压（湿空气的总压（kN/m2），即），即P干空气干空气 与与P水水之和。之和。干燥过程中系统总压基本上恒定不变。且干燥过程中系统总压基本上恒定不变。且干燥操作通常在常压下进行，常压干燥的系统总压接近大气压干燥操作通常在常压下进行，常压干燥的系统总压接近大气压力，热敏性物料的干燥一般在减压下操作。力，热敏性物料的干燥一般在减压下操作。干空气干空气nnppOHOH22第二节第二节 湿空气的性质及湿度图湿空气的性质及湿度图一、湿空气的性

10、质一、湿空气的性质 ggvvMnMnH量湿空气中绝干空气的质湿空气中水气的质量gvvvgvnnpPppp1、水蒸气分压水蒸气分压pv 空气中水蒸气分压愈大，水分含量就愈高，根据气体分空气中水蒸气分压愈大，水分含量就愈高，根据气体分压定律，则有压定律，则有2 湿度湿度(humidity)H-容纳水分的能力容纳水分的能力 又称为湿含量或比湿度又称为湿含量或比湿度(absolute humidity)。它以湿空气。它以湿空气中所含水蒸汽的质量与绝对干空气的质量之比表示，使用符中所含水蒸汽的质量与绝对干空气的质量之比表示，使用符号，其单位为：号，其单位为：kg水气水气/kg干空气干空气。常温下，湿空气

11、可视为理想气体，则有常温下，湿空气可视为理想气体，则有vvvvpPppPpH622.0)(2918 在饱和状态时，湿空气中水蒸气分压在饱和状态时，湿空气中水蒸气分压pv等于该空气温等于该空气温度下纯水的饱和蒸气压度下纯水的饱和蒸气压ps，则有，则有ssspPpH622.0 由于水的饱和蒸气压仅与温度有关，故湿空气的饱和由于水的饱和蒸气压仅与温度有关，故湿空气的饱和湿度湿度(容纳水分的最大能力容纳水分的最大能力)是温度和总压的函数，即是温度和总压的函数，即),(PtfHs3 相对湿度相对湿度 100%vspp当当pv=0时，时，=0，表示湿空气不含水分，即为绝干空气。，表示湿空气不含水分，即为绝

12、干空气。当当pv=ps时，时，=1，表示湿空气为饱和湿空气。，表示湿空气为饱和湿空气。当当pvps时，时，1，表示湿空气为未饱和湿空气。，表示湿空气为未饱和湿空气。在一定温度及总压下，湿空气的水汽分压在一定温度及总压下，湿空气的水汽分压pv 与同温度下与同温度下水的饱和蒸汽压水的饱和蒸汽压 pS 之比的百分数，称为相对湿度之比的百分数，称为相对湿度(relative humidity)，用符号，用符号表示，即表示，即 相对湿度（Relative humidity）若若 t 总压下湿空气的沸点，湿份总压下湿空气的沸点，湿份 ps P，最大，最大 (空气空气全为水汽全为水汽)湿份的临界温度，气体中

13、的湿份已是真实气体，湿份的临界温度，气体中的湿份已是真实气体，此时此时 =0，理论上吸湿能力不受限制。，理论上吸湿能力不受限制。=f(H,t)ps 随温度的升高而增加，随温度的升高而增加，H 不变提高不变提高 t，气体的吸，气体的吸湿能力增加，故空气用作干燥介质应先预热。湿能力增加，故空气用作干燥介质应先预热。H 不变而降低不变而降低 t，空气趋近饱和状态。当空气达到，空气趋近饱和状态。当空气达到饱和状态而继续冷却时，空气中的水份将呈液态析出。饱和状态而继续冷却时，空气中的水份将呈液态析出。sspPpH622.0u相对湿度：湿空气相对湿度：湿空气吸收水分吸收水分的能力，可以说明湿空气偏的能力，

14、可以说明湿空气偏离饱和空气的程度，能用于判定该湿空气能否作为干燥介离饱和空气的程度，能用于判定该湿空气能否作为干燥介质，质，值越小，则吸湿能力越大。值越小，则吸湿能力越大。sspPpH622.0u湿度：湿空气湿度：湿空气容纳水分容纳水分的能力的能力在一定总压和温度下，两者之间的关系为在一定总压和温度下，两者之间的关系为相对湿度和绝对湿度的关系相对湿度和绝对湿度的关系u饱和湿度：湿空气饱和湿度：湿空气容纳水分的最大容纳水分的最大能力能力4.比容比容 H (Humid volume)或湿比容或湿比容(m3/kg绝干气体绝干气体)1kg 绝干空气和相应水汽体积之和。绝干空气和相应水汽体积之和。PtH

15、PtHvH55100133.1273273)244.1772.0(100133.12732734.22182915.比热比热cH(Humid heat)或比热容或比热容KJ/(kg)1kg 绝干空气及相应水汽温度升高绝干空气及相应水汽温度升高1所需要的热量所需要的热量HcccvgH1HcH88.101.1式中：式中：c cg g 绝干空气的比热，绝干空气的比热，KJ/(kg)KJ/(kg)；c cv v 水汽的比热，水汽的比热，KJ/(kg)KJ/(kg)。对于空气对于空气-水系统：水系统：cg=1.01 kJ/(kg)，cv=1.88 kJ/(kg)6.焓焓I (Total enthalpy

16、)焓：焓：1kg 绝干空气的焓与相应水汽的焓之和。绝干空气的焓与相应水汽的焓之和。由于焓是相对值，计算焓值时必须规定基准状态和基准由于焓是相对值，计算焓值时必须规定基准状态和基准温度，一般以温度，一般以0为基准，且规定在为基准，且规定在0时绝干空气和水时绝干空气和水汽的焓值均为零，则汽的焓值均为零，则对于空气对于空气-水系统：水系统：vgHIIIHrtcHrtHccIHvg00)(1.01 1.88)2492IH tH显热项显热项汽化潜热项汽化潜热项7.干燥过程中的物料温度干燥过程中的物料温度(1)干球温度干球温度 t：湿空气的真实温度，简称温度湿空气的真实温度，简称温度(或或 K)。将温度计

17、直接插在湿空气中即可测量。将温度计直接插在湿空气中即可测量。(2)空空气的湿球温度（气的湿球温度（Wet-bulb temperature）qN对流传热对流传热hkH气体气体t,H气膜气膜对流传质对流传质液滴液滴表面表面tw,Hw液滴液滴气体ttwl对于某一定温度的湿空气，其湿度对于某一定温度的湿空气，其湿度H越大，湿球温度值越大，湿球温度值tw越高。对于饱和湿空气而言，其湿球温度与干球温度相等。越高。对于饱和湿空气而言，其湿球温度与干球温度相等。在稳定状态时，空气向湿纱布表面的传热速率为：在稳定状态时，空气向湿纱布表面的传热速率为：Q=A（t-tw）()H wwwk rttHH 气膜中水气向

18、空气的传递速率为：气膜中水气向空气的传递速率为：N=kH（Hw-H）A在稳定状态下，传热速率和传质速率之间的关系为：在稳定状态下，传热速率和传质速率之间的关系为：Q=Nrwl湿球温度实际上是湿纱布中水分的温度，而并不代表空气湿球温度实际上是湿纱布中水分的温度，而并不代表空气的真实温度，由于此温度由湿空气的温度、湿度所决定，故的真实温度，由于此温度由湿空气的温度、湿度所决定，故称其为湿空气的湿球温度，所以它是表明湿空气状态或性质称其为湿空气的湿球温度，所以它是表明湿空气状态或性质的一种参数。的一种参数。强调强调：湿球温度 tw 定义式 饱和气体饱和气体:H=Hw=Hs，tw=t，即饱和空气的干、

19、湿球温度，即饱和空气的干、湿球温度相等。相等。不饱和气体不饱和气体:H Hs，tw tas（或（或 tw）td；饱和空气；饱和空气 t=tas=td 0.622ssspHPp【思考题】【思考题】1解释春季回潮、冬季干燥现象。解释春季回潮、冬季干燥现象。解释解释春季回潮春季回潮-湿度，饱和湿度，露点；冬季干燥湿度，饱和湿度，露点；冬季干燥-相对相对湿度。湿度。2在静止的空气中有一干球温度计和一湿球温度计，若这两种在静止的空气中有一干球温度计和一湿球温度计，若这两种温度计所测得的温度相差较小时，即说明该空气的湿度温度计所测得的温度相差较小时，即说明该空气的湿度H（大）。（大）。若使静止的空气流动，

20、则这两个温度计的温差将会（增大）。若使静止的空气流动，则这两个温度计的温差将会（增大）。分析：若两温度计所测温差小分析：若两温度计所测温差小-说明空气中吸收水分少，本说明空气中吸收水分少，本身容纳水分多，即湿度大。若空气流动，则吸收水分的能力强，身容纳水分多，即湿度大。若空气流动，则吸收水分的能力强，即温差大。即温差大。3测定湿球温度和绝热饱和温度时，若水的初温不同，对测定测定湿球温度和绝热饱和温度时，若水的初温不同，对测定结果是否有影响？为什么？结果是否有影响？为什么？讨论：因为湿球温度和绝热饱和温度只是空气的状态函数，与讨论：因为湿球温度和绝热饱和温度只是空气的状态函数，与水温无关。水温无

21、关。分析：相对湿度分析：相对湿度 1-由由H求求1（查（查20时水的饱和蒸汽压时水的饱和蒸汽压ps=2.334kpa）空气中的水气分压为：空气中的水气分压为：2-温度提高后，温度提高后，Ps提高，提高，H 不变且不变且p不变，即空气中水汽不变，即空气中水汽分压来变。分压来变。【例【例7-1】湿湿 空气在总压空气在总压101.3kpa、干球温度为、干球温度为20下，湿度下，湿度为为 0.01,求：求：相对湿度相对湿度 温度提高到温度提高到50，计算相对湿度，计算相对湿度 总压提高到总压提高到125kpa，温度为，温度为20，计算相对湿度，计算相对湿度 如总如总压提高到压提高到250kpa，温度维

22、持，温度维持20不变，计算每不变，计算每100m3原来湿空原来湿空气所冷凝出来的水分量。气所冷凝出来的水分量。10.01 101.331.6030.6220.6220.01/1.603/2.33468.7%vvsHppkpaHpp2-温度提高后温度提高后-减小减小查附录查附录ps=14.99kPa,2=2=p pv v/p/ps s=1.603/14.99=10.7%=1.603/14.99=10.7%3-温度不变，温度不变，H不变，总压改变，则水汽分压为：不变，总压改变，则水汽分压为：总压增大，相对湿度增大，吸收水分的能力降低。总压增大，相对湿度增大，吸收水分的能力降低。总压总压P增大增大-

23、求求Hs-析出的水量。析出的水量。10.01 1251.9780.6220.6220.01/1.978/2.33484.7%vvsHppkpaHppn当总压为当总压为101.3kPa 时，空气中水气分压为时，空气中水气分压为1.603kPa，现总，现总压为压为250kPa，约为原总压的，约为原总压的2.5倍，因倍，因pv与与ps成正比，则理成正比，则理论上水气分压可达到论上水气分压可达到pv=2.51.603=4.01kPa，但实际上，但实际上20下水的饱和蒸汽压下水的饱和蒸汽压ps=2.334kPa，因此在加压中必有水析出，因此在加压中必有水析出，空气中水气分压保持不变，空气湿度变为饱和湿度

24、，即：空气中水气分压保持不变，空气湿度变为饱和湿度，即：Hs=0.622ps/(p-ps)=0.6222.334/(259-2.334)=0.00586n加压前空气湿度加压前空气湿度H=0.01kg水水/kg干空气干空气n加压后每加压后每kg干空气所冷凝水分量为：干空气所冷凝水分量为：H=H-Hs=0.01-0.00586=0.00414kgH=H-Hs=0.01-0.00586=0.00414kg水水/kg干空气干空气 原空气比容为：原空气比容为：vH=(0.772+1.244H)(273+T)/273=0.842m3/kg干空气干空气则则100m3原湿空气所冷凝水分量为：原湿空气所冷凝水分

25、量为：W1000.00414/0.842=0.492kgn结论结论n1当总压一定时，气体温度越高，其容纳水分当总压一定时，气体温度越高，其容纳水分的最大能力越大。（为何预热）的最大能力越大。（为何预热）n2温度一定时，总压增大，空气容纳水分的最温度一定时，总压增大，空气容纳水分的最大能力下降，从而干燥多在常压或真空条件下大能力下降，从而干燥多在常压或真空条件下进行。进行。二、湿度图二、湿度图（Humidity chart）湿空气参数的计算比较繁琐，甚至需要试差。为了方便湿空气参数的计算比较繁琐，甚至需要试差。为了方便和直观，通常使用湿度图。和直观，通常使用湿度图。等湿线等湿线等焓线等焓线等温线

26、等温线饱和空饱和空气线气线p-H线线空气湿度图的绘制空气湿度图的绘制（Humidity chart）对于空气对于空气-水系统，水系统，tas tw，等，等 tas 线可近似作为等线可近似作为等tw线。线。每一条绝热冷却线上所有各点都具有相同的每一条绝热冷却线上所有各点都具有相同的 tas。物理意义：物理意义：以绝热冷却线上所有各点为始点，经过绝热饱和过以绝热冷却线上所有各点为始点，经过绝热饱和过程到达终点时，所有各状态的气体的温度都变为同一温度。程到达终点时，所有各状态的气体的温度都变为同一温度。横坐标：横坐标：空气的湿度，所有的横线为等湿度线。空气的湿度，所有的横线为等湿度线。右侧纵坐标：右

27、侧纵坐标：空气的干球温度，所有纵线为等温线。空气的干球温度，所有纵线为等温线。(1)等湿度线等湿度线(等等 H 线线)(HHcrttasHasas(2)等焓线（等等焓线（等 I 线）线）对给定的 tas：t=f(H)在同一条等湿线上不同点所代表的湿空气状态不同，但在同一条等湿线上不同点所代表的湿空气状态不同，但H相同，露点是将湿空气等相同，露点是将湿空气等H冷却至冷却至 =1时的温度。时的温度。(3)等干球温度线等干球温度线(等等 t 线线)I与与H呈直线关系，呈直线关系，t越高，等越高，等t线的斜率越大，读数线的斜率越大，读数0-250C。(4)等相对湿度线等相对湿度线(等等 线线)总压总压

28、 P 一定，对给定的一定，对给定的 ：因因 ps=f(t)，故故 H=f(t)。sspPpH622.0(5)蒸气分压线蒸气分压线(1.882490)1.01ItHt0.622vvpHPp总压总压 P 一定，一定，ps=f(H)，p-H 近似为直线关系。近似为直线关系。AEDFBCtwtd=1HpI 干球温度干球温度t、露点、露点td、湿球温、湿球温度度tw（或绝热饱和温度（或绝热饱和温度tas）都）都是由等是由等t线确定的。线确定的。根据湿空气任意两个独立的参数，就可以在根据湿空气任意两个独立的参数，就可以在H-I图上确定该图上确定该空气的状态点，然后查出空气的其他性质。空气的状态点，然后查出

29、空气的其他性质。非独立的参数如：非独立的参数如：tdH，pH，tdp，twI，tasI等，它们均等，它们均在同一等在同一等H线或等线或等I线上。线上。湿焓图的说明与应用湿焓图的说明与应用 通常根据下述已知条件之一来确定湿空气的状态点，已知条通常根据下述已知条件之一来确定湿空气的状态点，已知条件是：件是：0HA=1ttwI1230HA=1ttdI1230HA=1tI12（）湿空气的干球温度（）湿空气的干球温度t和湿球温度和湿球温度tw；（）湿空气的干球温度（）湿空气的干球温度t和露点和露点td；（）湿空气的干球温度（）湿空气的干球温度t和相对湿度和相对湿度。空气湿焓图的用法空气湿焓图的用法（Us

30、e of humidity chart）两个参数在曲线上能相交于一点，即这两个参数是独立参数，这些两个参数在曲线上能相交于一点，即这两个参数是独立参数，这些参数才能确定空气的状态点。参数才能确定空气的状态点。=100%，空气达到饱和，无吸湿能力。，空气达到饱和，无吸湿能力。100%，属于未饱和空气，可作为干燥介质。，属于未饱和空气，可作为干燥介质。越小，干燥条越小，干燥条件越好。件越好。1.确定空气的干燥条件确定空气的干燥条件2.确定空气的状态点，查找其它参数确定空气的状态点，查找其它参数3.确定绝热饱和冷却温度确定绝热饱和冷却温度1 1）等）等I I干燥过程干燥过程等焓干燥过程又称绝热干燥过

31、程。等焓干燥过程又称绝热干燥过程。a.a.不向干燥器重补充热量，即不向干燥器重补充热量，即Q QD D=0.=0.b.b.忽略干燥器向周围散失的热量，即忽略干燥器向周围散失的热量，即Q QL L=0.=0.c.c.物料进出干燥器的焓相等，即物料进出干燥器的焓相等，即G(IG(I2 2 _ _ I I1 1)=0)=0沿等沿等I I线线 ，空气，空气t t1 1、t t2 2意志，即可确定意志，即可确定H H1 1、H H2 2。2 2）等）等H H干燥过程干燥过程恒压下，加热或冷却过程。恒压下，加热或冷却过程。【例7-2】已知湿空气的总压为已知湿空气的总压为101.3kN/m2,湿度为湿度为H

32、=0.02 kg水水/kg干空气，干球温度为干空气，干球温度为70o C。试用。试用I-H图图求解：求解：(a)水蒸汽分压水蒸汽分压p；(b)相对湿度相对湿度；(c)热焓热焓；(d)露点露点td；(e)湿球温度湿球温度tw；解解 由已知条件：由已知条件：101.3kN/m2，H=0.02 kg水水/kg干空干空气，气，t=20o C，在，在I-H图上定出湿空气的状态点点。图上定出湿空气的状态点点。pv=3kN/m2 =10%I122kJ/kg干空气干空气 td=24oC tw=33o C第三节第三节 干燥过程的物料衡算和热量衡算干燥过程的物料衡算和热量衡算 湿物料的总质量湿物料中水分的质量w

33、干燥过程的计算中应通过干燥器的物料衡算和热量衡算计算干燥过程的计算中应通过干燥器的物料衡算和热量衡算计算出湿物料中水分蒸发、空气用量和所需热量，再依此选择适宜出湿物料中水分蒸发、空气用量和所需热量，再依此选择适宜型号的鼓风机、设计或选择换热器等。型号的鼓风机、设计或选择换热器等。一、物料含水量的表示方法一、物料含水量的表示方法 1 湿基含水量湿基含水量w以湿物料为计算基准的物料中水分的质量分率或质量百分数。以湿物料为计算基准的物料中水分的质量分率或质量百分数。不含水分的物料通常称为绝对干物料或称干料。以绝对干物不含水分的物料通常称为绝对干物料或称干料。以绝对干物料为基准的湿物料中含水量，称为干

34、基含水量，亦即湿物料中水料为基准的湿物料中含水量，称为干基含水量，亦即湿物料中水分质量与绝对干料的质量之比，单位为分质量与绝对干料的质量之比，单位为kg水分水分/kg绝干料。绝干料。量湿物料中绝对干料的质湿物料中水分的质量X两种含水量之间的换算关系为两种含水量之间的换算关系为XXw1wwX1注：工业上常采用湿基含水量。注：工业上常采用湿基含水量。2 干基含水量干基含水量：二、干燥过程的物料衡算（二、干燥过程的物料衡算（Mass balanceMass balance）L1 湿物料进口的质量流率，湿物料进口的质量流率，kg/s；L2 产品出口的质量流率，产品出口的质量流率，kg/s；Lc 绝干物

35、料的质量流率，绝干物料的质量流率，kg/s；w1 物料的初始湿含量；物料的初始湿含量；w2 产品湿含量；产品湿含量；G 绝干气体的质量流率，绝干气体的质量流率，kg/s；H1 气体进干燥器时的湿度；气体进干燥器时的湿度；H2 气体离开干燥器时的湿度；气体离开干燥器时的湿度；W 单位时间内汽化的水分量，单位时间内汽化的水分量，kg/s。湿物料湿物料L1,w1干 燥干 燥产品产品L2,w2热空气热空气Gc,H1湿废气体湿废气体Gc,H2121221()()cWLLL XXG HH21WGHH211GgWHH干空气消耗量干空气消耗量单位空气消耗量单位空气消耗量水分蒸发量：水分蒸发量：3 干燥产品的流

36、量干燥产品的流量L22211(1)(1)cLLwLw1122(1)1LwLw式中式中 w1、w2物料进出干燥器时的湿基含水量物料进出干燥器时的湿基含水量湿空气的消耗量为：湿空气的消耗量为：11(1)(1)GGHGH 上式说明：上式说明：单位空气消耗量只与空气的最初和最终湿度有单位空气消耗量只与空气的最初和最终湿度有关，而与干燥过程所经历的途径无关。关，而与干燥过程所经历的途径无关。【例【例7-3】在一连续干燥器中，每小时处理湿物料在一连续干燥器中，每小时处理湿物料1000kg，经干燥后物料，经干燥后物料的含水量有的含水量有10%降至降至2%（wb）。以热空气为干燥介质，初始湿度）。以热空气为干

37、燥介质，初始湿度H1=0.008kg水水/kg绝干气，离开干燥器时湿度为绝干气，离开干燥器时湿度为H2=0.05 kg水水/kg绝干气，绝干气，假设干燥过程中无物料损失，试求：水分蒸发量、空气消耗量以及干燥假设干燥过程中无物料损失，试求：水分蒸发量、空气消耗量以及干燥产品量。产品量。绝干料水绝干料水kgkgwwXkgkgwwX/0204.002.0102.01/111.01.011.01222111进入干燥器的绝干物料为进入干燥器的绝干物料为LC=L1（1-w1）=1000（1-0.1）=900kg绝干料绝干料/h解：（解：（1）水分蒸发量：将物料的湿基含水量换算为干基含水量，即）水分蒸发量：

38、将物料的湿基含水量换算为干基含水量，即水分蒸发量为水分蒸发量为W=LC（X1-X2）=900（0.111-0.0204）=81.5kg水水/h（2）空气消耗量）空气消耗量2181.51940/0.050.008WGkghHH干气原湿空气的消耗量为：原湿空气的消耗量为：G=G（1+H1）=1940（1+0.008）=1960kg湿空气湿空气/h211123.8/0.050.008gkgkgHH绝干气水（3）干燥产品量）干燥产品量12122111 0.11000918.4/11 0.02100081.5918.5/wLLkg hwLLwkg h单位空气消耗量（比空气用量）为：单位空气消耗量（比空气

39、用量）为：三、热量衡算（三、热量衡算（Heat balanceHeat balance）Qp 预热器向气体提供的热量，预热器向气体提供的热量，kW；Qd 向干燥器补充的热量，向干燥器补充的热量，kW；Ql 干燥器的散热损失，干燥器的散热损失，kW。湿物料湿物料L1,w1,1,cm1干燥产品干燥产品L2,w2,2,cm2热气体热气体G,H1,t1,i1湿废气体湿废气体G,H2,t2,i2湿气体湿气体G,H0,t0,i0QpQdQl预热器预热器干干燥燥器器预热器的热量衡算预热器的热量衡算 预热器的作用在于加热空气。根据加热方式可分为两类：预热器的作用在于加热空气。根据加热方式可分为两类：直接加热式

40、直接加热式：如热风炉。将燃烧液体或固体燃料后产生的高温烟：如热风炉。将燃烧液体或固体燃料后产生的高温烟气直接用作干燥介质；气直接用作干燥介质；间接换热式间接换热式：如间壁换热器。：如间壁换热器。空气预热器传给气体的热量为空气预热器传给气体的热量为 10()pHHQG II010()pHQGctt如果空气在间壁换热器中进行加热，则其如果空气在间壁换热器中进行加热，则其湿度不变，湿度不变，H0=H1，即，即 通过预热器的热量衡算，结合传热基本方程通过预热器的热量衡算，结合传热基本方程式，可以求得间壁换热空气预热器的传热面式，可以求得间壁换热空气预热器的传热面积。积。立筒式金属体燃煤立筒式金属体燃煤

41、间接加热热风炉间接加热热风炉 干燥器的热量衡算干燥器的热量衡算 热气体在干燥器中冷却而放出的热量热气体在干燥器中冷却而放出的热量：物理意义：气体在干燥器中放出的热量和补充物理意义：气体在干燥器中放出的热量和补充加热的热量用于汽化湿分、加热产品和补偿设加热的热量用于汽化湿分、加热产品和补偿设备的散热损失。备的散热损失。012021221()()()HDvwcmLGcttQW rc tcL cQ012()gHQGctt021221()()gDvwcmLQQW rc tcL cQ整个干燥系统的热量衡算 在连续稳定操作条件下，系统无热量积累，在连续稳定操作条件下，系统无热量积累，单位时间内单位时间内(

42、以以1秒钟为基准秒钟为基准)：湿物料湿物料G1,w1,1,cm1干燥产品干燥产品G2,w2,2,cm2热气体热气体L,H1,t1,i1湿废气体湿废气体L,H2,t2,i2湿气体湿气体L,H0,t0,i0QpQdQl1122cpDcLGIL IQQGIL IQ2021()()pDcLQQQG IIL IIQmwsmcXccI)(2022020000()()()HHgvgvG IIG cH c tr HcH c tr H202 20 0020()()()gvG c ttc H tH tr HH20WHHG2020020 00()()HHgvWWG IIG c ttcHtH trGG02002()(

43、)()gvvG cH cttW rc t0202()HvGcttWi气体焓变气体焓变物料焓变物料焓变物料焓物料焓：气体焓：气体焓：整个干燥系统的热量衡算整个干燥系统的热量衡算 汽化湿分所需要的热量：汽化湿分所需要的热量：212211()()()ccswswL IILcX ccX c21221 1()()cswL ccXX12cWXXL21212221()()cmmcswcWL IILccXXG2211()()cswwL cX cWc2211()cmwL cWc222120(2490 1.88)()1.01()pDcmLQQQWtL cG ttQ)(120wvwctcrWQ221()mcmQL

44、c020()LHQGcttlLmwDpQQQQQQQ物料焓变物料焓变：加热固体产品所需要的热量加热固体产品所需要的热量：放空热损失放空热损失 ：总热量衡算总热量衡算 ：1、预热器的热量衡算预热器的热量衡算0110()ppG IQG IQGII2、干燥器的热量衡算干燥器的热量衡算11222121()()DLDLGILIQGILIQQG IIL IIQ3、干燥系统消耗的总热量干燥系统消耗的总热量2021()()pDLQQQG IIL IIQ若忽略预热器的热损失，以若忽略预热器的热损失，以1s为基准，则有为基准，则有由于：由于：20()wG HH2002tcrIvv020022120221()()(

45、)1.01()(24901.88)()pDgvmLmLQQQGcttw rc tLcQG ttwtLcQ 由上式可以看出：向系统输入的热量用于：加热空气、加由上式可以看出：向系统输入的热量用于：加热空气、加热物料、蒸发水分、热损失等四个方面。热物料、蒸发水分、热损失等四个方面。4、干燥系统的热效率干燥系统的热效率%100量向干燥系统输入的总热蒸发水分所需的热量蒸发水分所需的热量为：蒸发水分所需的热量为：%100)88.12490(2Qtw定义定义：若忽略湿物料中水分代入系统中的焓，则有若忽略湿物料中水分代入系统中的焓，则有Qv=w(2490+1.88t2)-4.1871wu使离开干燥器的空气温

46、度降低，湿度增加（注意吸湿性物使离开干燥器的空气温度降低，湿度增加（注意吸湿性物料）；料）；u提高热空气进口温度（注意热敏性物料）；提高热空气进口温度（注意热敏性物料）；u部分废气循环操作，回收利用其预热冷空气或冷物料；部分废气循环操作，回收利用其预热冷空气或冷物料；u注意干燥设备和管路的保温隔热，减少干燥系统的热损失。注意干燥设备和管路的保温隔热，减少干燥系统的热损失。提高热效率的措施提高热效率的措施【例7-4】某糖厂的回转干燥器的生产能力为某糖厂的回转干燥器的生产能力为4030kg/h（产品），湿糖含（产品），湿糖含水量为水量为1.27%，于，于310C进入干燥器，离开干燥器时的温度为进入

47、干燥器，离开干燥器时的温度为360C，含水量，含水量为为0.18%，此时糖的比热为，此时糖的比热为1.26kJ/kg绝干料绝干料0C。干燥用空气的初始状况为：。干燥用空气的初始状况为：干球温度干球温度200C，湿球温度，湿球温度170C，预热至，预热至970C后进入干燥室。空气自干燥室后进入干燥室。空气自干燥室排出时，干球温度为排出时，干球温度为400C，湿球温度为，湿球温度为320C，试求：，试求：（1）蒸发的水分量；）蒸发的水分量；（2）新鲜空气用量；（）新鲜空气用量；（3）预热器蒸气用量，加热蒸气压为）预热器蒸气用量，加热蒸气压为200kPa（绝（绝压）；（压）；（4）干燥器的热损失，）

48、干燥器的热损失，LD=0；（；（5）热效率。）热效率。t0=200C tw0=170C t1=970CQpQD=0L2=4030kg/h w2=0.18%2=360C t2=400C tw2=320C 1=310C w1=1.27%QL预热器预热器干燥器干燥器解解：绝干料水绝干料水kgkgwwXkgkgwwX/0018.0%18.01%18.01/0129.0%27.11%27.11222111进入干燥器的绝干物料为进入干燥器的绝干物料为LC=L2（1-w2）=4030（1-0.18%）=4022.7kg绝干料绝干料/h水分蒸发量为水分蒸发量为W=LC（X1-X2）=4022.7（0.0129

49、-0.0018）=44.6kg水水/h（1）水分蒸发量：将物料的湿基含水量换算为干基含水量，）水分蒸发量：将物料的湿基含水量换算为干基含水量，即即（2）新鲜空气用量：首先计算绝干空气消耗量。）新鲜空气用量：首先计算绝干空气消耗量。2144.62877.4/0.0265 0.011CwGkghHH绝干气绝干空气消耗量为：绝干空气消耗量为：新鲜空气消耗量为：新鲜空气消耗量为：G=GC（1+H0）=2877.4（1+0.011）=2909kg新鲜空气新鲜空气/h由图查得：当由图查得：当t0=200C，tw0=170C时，时，H0=0.011kg水水/kg绝干料；绝干料；当当t2=400C，tw2=3

50、20C时，时，H2=0.0265kg水水/kg绝干料。绝干料。查查H-I图，得图，得（3）预热器中的蒸气用量）预热器中的蒸气用量 查饱和蒸气压表得：查饱和蒸气压表得：200kPa（绝压）的饱和水蒸气的潜热为（绝压）的饱和水蒸气的潜热为2204.6 kJ/kg，Qp=G(I1-I0)=2877.4（127-48）=2.27 105kJ/h故蒸气消耗量为：故蒸气消耗量为：2.27 105/2204.6=103kg/hI0=48kJ/kg干空气；干空气；I1=127kJ/kg干空气；干空气；I2=110kJ/kg干空气干空气（4）干燥器的热损失）干燥器的热损失20221541.01()(24901.