干燥过程的计算课件.ppt

1、 蒸气蒸气 湿物料湿物料 1 6 空气空气 5 4 废气废气 2 冷凝水冷凝水 3 冷凝水冷凝水 干物料干物料空气干燥器的流程图空气干燥器的流程图 1进料口；进料口；2干燥室；干燥室；3卸料口；卸料口；4抽风机；抽风机；5、6空气加热器空气加热器思考：思考：试在湿度图上画出干燥全过程试在湿度图上画出干燥全过程7.3 干燥过程的计算干燥过程的计算干燥过程干燥过程干燥室干燥室预热室预热室1已知：已知：v干燥介质（空气）的进口条件，干燥介质（空气）的进口条件，如温度、湿度、压力等；如温度、湿度、压力等；v物料的进口条件，物料的进口条件，如温度，湿含量，质量或质量流率；如温度，湿含量，质量或质量流率；

2、v物料的干燥要求物料的干燥要求（湿含量）。（湿含量）。求解：求解：v干燥介质用量干燥介质用量；v干燥条件干燥条件（如进干燥室的空气温度，（如进干燥室的空气温度，出干燥室的空气温度和湿度等）；出干燥室的空气温度和湿度等）；v整个设备的热能消耗整个设备的热能消耗；v干燥室尺寸干燥室尺寸 等等。等等。蒸蒸气气 湿湿物物料料 1 6 空空气气 5 4 废废气气 2 冷冷凝凝水水 3 冷冷凝凝水水 干干物物料料空空气气干干燥燥器器的的流流程程图图 1进进料料口口；2干干燥燥室室；3卸卸料料口口；4抽抽风风机机；5、6空空气气加加热热器器21、湿湿基基含含水水率率2、干干基基含含水水率率%100 湿物料的

3、总质量湿物料的总质量水分质量水分质量%100 量量湿湿物物料料中中绝绝干干物物料料的的质质水水分分质质量量X思思考考：两两种种含含水水率率之之间间的的换换算算关关系系？XX 1 1X一、湿物料中含水率的表示方法一、湿物料中含水率的表示方法3 G1,X1(1)L,H0 t0 预预热热器器 L t1 H1 干干 燥燥室室 L,H2 t2 G2,X2(2)GC=G1(1 1)=G2(1 2)02HHWL )1(000HLLH的湿空气用量湿度为蒸蒸发发的的水水分分量量求解：求解：干燥介质用量，干燥介质用量，蒸发的水分量等蒸发的水分量等2121XXGGGWC二、物料衡算二、物料衡算水分）干气（比干空气用

4、量kgHHl/kg102注意注意：湿空气通过预热器的前后湿度不变，湿空气通过预热器的前后湿度不变，H1=H04 Ql Gc,X X1,1,I1 L,H0 L,H1,t1 t0,I0 I1 H2,t2,I2 预热器预热器 干燥室干燥室 Qd QP Gc,X X 2,2 I2 01IILQP HtHI249288.101.1 求解：整个设备的热能消耗求解：整个设备的热能消耗三、热量衡算三、热量衡算1、预热器的热量衡算、预热器的热量衡算010ttLCH5 HtHI249288.101.1 2、干燥室的热量衡算、干燥室的热量衡算LCDQIIGIILQ)()(1212 Ql Gc,X X1,1,I1 L

5、,H0 L,H1,t1 t0,I0 I1 H2,t2,I2 预热器预热器 干燥室干燥室 QD QP Gc,X X 2,2 I2 6LCDPQcGtWttLQQQ122m12020 187.488.12492H8.811.01）（新鲜空气被加热所耗的能量物料中水分蒸发所耗的能量热损失加入干燥系统的全部能量有四个用途：加入干燥系统的全部能量有四个用途：加热空气、蒸发水分、加热物料和热损失加热空气、蒸发水分、加热物料和热损失3、干燥系统的总热量：、干燥系统的总热量：LCDPQIIGIILQQQ)()(1202 Ql (G1)Gc,X X1,1,I1 L,H0 L,H1,t1 t0,I0 I1 H2,

6、t2,I2 预热器预热器 干燥室干燥室 QD QP (G2)Gc,X X 2,2 I2 7%10087.1488.12492%10012QtW输入干燥设备的总热量蒸发水分所需的热量4、干燥设备的热效率、干燥设备的热效率一般，一般，=3060%，在应用部分废气循环时，在应用部分废气循环时，=5070%100输入干燥设备的总热量蒸发水分所需的热量Q汽化汽化=W(2492+1.88t2-4.1871)8（理想状态）0121tttt提高热效率的途径：提高热效率的途径：(1)提高空气的预热温度提高空气的预热温度t1;(2)降低废气的出口温度降低废气的出口温度t2;(但不能太低，但不能太低，否则会析出水，

7、使物否则会析出水，使物料返潮料返潮)(3)尽量利用废气中的热量，例如用废气预热冷空气或湿物料，尽量利用废气中的热量，例如用废气预热冷空气或湿物料，或将废气循环使用或将废气循环使用.Ql Gc,X X1,1,I1 L,H0 L,H1,t1 t0,I0 I1 H2,t2,I2 预预热热器器 干干燥燥室室 Qd QP Gc,X X 2,2 I2 9 Ql G1,1,tM 1 L,H0 H1,t1 t0,I0 I1 H2,t2,I2 预预 热热 器器 干干 燥燥 室室 Qd QP G2,2,tM 2 5、干燥器空气出口状态的决定、干燥器空气出口状态的决定A、特点：、特点：(a)干燥器内不补充热量，干燥

8、器内不补充热量，Qd=0;(b)干燥器的热损失忽略不计干燥器的热损失忽略不计,QL=0;物料在干燥过程中不升温，进出干燥器的焓相等，物料在干燥过程中不升温，进出干燥器的焓相等，I2=I1.空气在干空气在干燥器内等燥器内等焓变化过焓变化过程程I1=I210 100CH0=H1 H2t0ABt1t2 0 2 1II1=I2等焓干燥过程中湿空气的状态变化图B、空气的出口状态的确定：、空气的出口状态的确定：W=L(H2-H1)I2=I1=(1.01+1.88H2)t2+2492H2（H2,I2)(1)图示法：图示法：(2)计算法：计算法：11%100 PQQ汽化汽化理想理想%1000121 tttt理

9、想理想%100012101ttLcttLcHHt0H0t1 I1 H1H2 I2,t2G112 L QP21II (C)等焓过程干燥效率：等焓过程干燥效率：12 Ql G1,1,tM1 L,H0 H1,t1 t0,I0 I1 H2,t2,I2 预热器预热器 干燥室干燥室 Qd QP G2,2,tM2 CH0=H1 H2t0ABt1t2 0 2 1II1=I2CC”a:当当QD=0,QL0,I2 I1时时，I2 GC(I2-I1)+QL时时，I2 I11321II%1000121 tttt理理想想 2121XXGGGWC 02HHWL 物料衡算物料衡算热量衡算热量衡算理想干燥过程（等焓干燥过程）

10、理想干燥过程（等焓干燥过程）%100187.488.1249212DPQQtWLCDQIIGIILQ)()(1212 01IILQP 010ttLcH14例例3 常压下拟用温度为常压下拟用温度为20、湿度为、湿度为0.008kg水水/kg干气的空气干气的空气干燥某种湿物料。空气在预热器中被加热到干燥某种湿物料。空气在预热器中被加热到90后送入干燥室，后送入干燥室，离开时的湿度为离开时的湿度为0.022kg水水/kg干气。现要求每小时将干气。现要求每小时将1200kg的的湿物料由含水率湿物料由含水率3%（湿基）干燥至（湿基）干燥至0.2%（湿基）。干燥过程（湿基）。干燥过程为等焓过程。试求：为等

11、焓过程。试求：(1)绝干空气用量，绝干空气用量，kg/h；湿空气用量，；湿空气用量，kg/h。(2)预热器的加热量预热器的加热量QP，kW；(3)热效率热效率。(4)空气的出口温度空气的出口温度t2t0=20 H0=0.008t1=90 H1H2=0.022 t2G1=1200kg/h 1=3%2=0.2%L QP15)(21XXGcW02HHWL hkgHLL/1.2422008.018.240210 (1)绝干空气用量，绝干空气用量，kg/h；湿空气用量，；湿空气用量，kg/hhkg/8.2402008.0022.064.33干空气干空气 t0=20 H0=0.008t1=90 H1H2=

12、0.022G1=1200kg/h 1=3%2=0.2%L QP002.0002.01002.010309.003.0103.01222111XXhkgXXGcW/64.33)002.00309.0)(03.01(1200)(2116 01010ttLcIILQHP kWhkJ89.47/63.1724072090008.088.101.18.2402 (2)预热器的加热量预热器的加热量QP，kW 理想干燥过程举例理想干燥过程举例 t0=20 H0=0.008t1=90 H1H2=0.022G1=1200kg/h 1=3%2=0.2%L QP1721II 008.0249290008.088.1

13、01.1 理想干燥过程举例理想干燥过程举例 t0=20 H0=0.008t1=90 H1I1H2=0.022 I2G1=1200kg/h 1=3%2=0.2%L QP(3)热效率热效率%1000121 tttt理想理想 111249288.101.1HtH 222249288.101.1HtH 022.02492022.088.101.12 tCt 6.542%6.50%10020906.5490 理想理想 18例例4：在逆流绝热干燥装置中用空气将湿物料中所含水分由：在逆流绝热干燥装置中用空气将湿物料中所含水分由0.18降低至降低至0.005。湿空气进入预热器前的温度为。湿空气进入预热器前的温

14、度为25，湿度为湿度为0.00755kg/kg干气，进入干燥器的焓为干气，进入干燥器的焓为125kJ/kg干气，离开干燥器的温度为干气，离开干燥器的温度为50。试求：。试求：（1）空气经预热后的温度）空气经预热后的温度t1;（2）单位空气的消耗量）单位空气的消耗量l；（3）若加热装置的总热量为）若加热装置的总热量为900kW,则干燥产品量为多少则干燥产品量为多少kg/h?19解解：（：（1）空气经预热后的温度空气经预热后的温度t1据焓的定义求解：据焓的定义求解：I1=(1.01+1,88H0)t1+2492H0 即：即：125=（1.01+1.880.00755)t1+24920.00755解

15、得解得:t1=103.7(2)单位空气的消耗量单位空气的消耗量l:水干气kgkgHHl/0.4700755.002883.01102关键是计算关键是计算H2。对于绝热干燥过程则有。对于绝热干燥过程则有：I2=(1.01+1,88H2)50+2492H2=125H2=0.02883kg/kg干气干气021HHl20(3)干燥产品量干燥产品量G2 G2=GC(1+X2)00503.0005.01005.012195.018.0118.01222111wwXwwX对理想干燥器，有对理想干燥器，有 Q=QP=L(1.01+1.880.00755)(t1-t0)即：即：900=(1.01+1.880.0

16、0755)(103.7-25)L L=11.2kg干气干气/s=40200 kg干气干气/h由由 L(H2-H0)=GC(X1-X2)得得2140200(0.02883-0.00755)=GC(0.2195-0.00503)GC=3989 kg干物料干物料/hG2=3989（1+0.00503）=4009kg产品产品/h22例例5：采用如图所示的带有废气循环系统的干燥流程干燥某种物料。温：采用如图所示的带有废气循环系统的干燥流程干燥某种物料。温度度25、湿度为、湿度为0.01kg/kg干气的新鲜空气与温度为干气的新鲜空气与温度为50,湿度为湿度为0.04 kg/kg干气的废气混合后进入预热器。

17、若新鲜空气中的绝干空气量与废干气的废气混合后进入预热器。若新鲜空气中的绝干空气量与废气中绝干空气量的质量比为气中绝干空气量的质量比为1：2，假若为绝热干燥过程，预热器的热，假若为绝热干燥过程，预热器的热损失忽略不计，系统的操作压强为损失忽略不计，系统的操作压强为101.3kPa。试求：。试求：（1）在）在H 图上示意画出空气在整个干燥过程中的状态变化；图上示意画出空气在整个干燥过程中的状态变化；（2）空气进入预热器的湿度）空气进入预热器的湿度Hm及焓及焓Im,空气进入干燥器的温度空气进入干燥器的温度t1;（3）新鲜空气的流量）新鲜空气的流量L0；（4）整个干燥系统所消耗的热量）整个干燥系统所消

18、耗的热量Q。23新鲜空气新鲜空气Lt0=25 H0=0.01t1 H1H2 t2G1=0.5kg/s 1=0.452=0.05QPL2L,t2,H23LHmtm废气废气24解：分析：解：分析：在带有废气循环的流程中，有图知，最终排出干燥器的在带有废气循环的流程中，有图知，最终排出干燥器的干空气量干空气量L等于新鲜干空气量等于新鲜干空气量L，而循环的绝干空气量为，而循环的绝干空气量为2L。因此求因此求L时的作物料衡算及求时的作物料衡算及求Q时的热量衡算均可把循环系时的热量衡算均可把循环系统包括在内做整个系统的衡算，求算统包括在内做整个系统的衡算，求算L及及Q时就与空气的混时就与空气的混合参数无关

19、。合参数无关。（1）图示空气的状态变化：）图示空气的状态变化：做法：做法：由由t0、H0定定A点，由点，由t2、H2定定C点。因干新鲜空气量与点。因干新鲜空气量与干废气量的质量比为干废气量的质量比为1：2，利用杠杆规则连，利用杠杆规则连AC，使得，使得MC/AM=1/2，则，则M点为进入预热器的混合点，由点为进入预热器的混合点，由M点作等湿点作等湿线与过线与过C点作等线相交于点作等线相交于B，MB为预热过程，为预热过程，BC为绝热为绝热干燥过程。干燥过程。25ICH0t0ABt1t2=100%MH2Hm26（2）Hm、m及t1对于混合气体湿度和焓的计算：0.03kg/kg干气干气kgJHHI/

20、k62.5001.0249225)01.088.101.1(2492t)88.101.1(0000干气kgJHHI/k9.15304.0249250)04.088.101.1(2492t)88.101.1(2222119.5kJ/kg干气27t1可由可由1求出：求出：9.15303.02492t)03.088.101.1(11IHm=0.03kg/kg干气，I1=I2=153.9kJ/kg干气 2492t)88.101.1(1m1mHHIt1=74.3(3)新鲜空气量L0作包括循环气在内的整个干燥系统的物料衡算：12HHWL28W=GC(X1-X2)干料kgkgX/8182.045.0145.

21、01111GC=G1(1-1)=0.5(1-0.45)=0.275kg干料/s干料kgkgX/0526.005.0105.01222W=GC(X1-X2)=0.275(0.8182-0.0526)=0.211kg/s已知H2=0.04kg/kg干气，H1=H0=0.01 kg/kg干气，skgHHWL/03.701.004.0211.0 12干气新鲜空气流量：L0=L(1+H0)=7.03(1+0.01)=7.1kg湿空气/s29(4)整个干燥系统所消耗的热量：因该干燥过程为绝热干燥过程，干燥器补充热量为零，且预热器的热损失可忽略不计，则总热消耗为：Q=QD+QP=QP=3L(）因已求出=119.5kJ/kg干气，又知绝热干燥过程153.9 kJ/kg干气,故Q=3L(）=7.03（153.9119.5）=725.5kW30练习题练习题1、湿空气在预热的过程中不变化的参数是（、湿空气在预热的过程中不变化的参数是（）。）。A、焓；、焓；B、相对湿度；、相对湿度；C、露点温度；、露点温度；D、湿球温度、湿球温度2、理想干燥器是指（、理想干燥器是指（），干燥介质进入），干燥介质进入和离开干燥器的焓值（和离开干燥器的焓值（）。）。31