干燥过程的物料衡算和热量衡算
作者:2014/9/12 6:30:37

对干燥流程的设计中,物料衡算解决的问题:

(1)物料气化的水分量W(或称为空气带走的水分量);

(2)空气的消耗量(包括绝干气消耗量L和新鲜空气消耗量L0)。

而热量衡算的目的,是计算干燥流程的热能耗用量及各项热量分配(即预热器换热量 ,干燥器供热量 及干燥器热损失 )。

一、湿物料中含水率表示法

湿物料=水分+绝干物料

(一)湿基含水量

                                        (8-12)

工业上常用这种方法表示湿物料的含水量。

(二)干基含水量X

               X=湿物料中水分质量/湿物料中绝干料质量     (8-13)

式中   X――湿物料的干基含水量,k***分.(kg绝干料)-1。

两者关系:

                                                  (8-14)

或  

                                                  (8-15)

二、干燥器的物料衡算

图8-7   各流股进、出逆流干燥器的示意图

图8-7中,G――绝干物料流量,kg绝干料.s-1;

           L――绝干空气消耗量,kg绝干气.s-1;

           H1 ,H2――分别为湿空气进、出干燥器时的湿度,kg.(kg绝干气)-1;

           G1 ,G2――分别为湿物料进、出干燥器时的流量,kg湿物料.s-1;

           X1 ,X2――分别为湿物料进、出干燥器时的干基含水量,k***分.(kg绝干料)-1。

(一)水分蒸发量W

                     (8-16)

其中

                                  (8-17)

(二)空气消耗量L

    对干燥器作水分物料衡算:

则:

                                (8-18)

若设:

                                         (8-19)

式中  ――每蒸发1k***分消耗的绝干空气量,称为单位空气消耗量,kg绝干气.(k***分)-1;

      L――单位时间内消耗的绝干空气量,kg绝干气.s-1。

说明:

  1. 新鲜空气用量

                L0=L ( 1 + H0 )                           (8-20)

式中   H0――空气进预热器前的湿度,kg.(kg绝干气)-1。

  1. 风机入口风量,即新鲜空气的体积V0。

                    (8-21)

(三)干燥产品流量G2

                   (8-22)

三、干燥系统热量衡算

  热量衡算可以确定各项热量的分配和消耗量,可作为计算空气预热器的传热面积,加热剂用量,干燥器热效率和干燥效率的依据,流程示意图如图8-8所示。

图8-8   连续干燥过程的热量衡算示意图

(一)干燥系统热量衡算基本方程

  1. 预热器换热量Qp

                             ­            (8-23)

  1. 干燥器补充热量QD

                       (8-24)

  1. 干燥系统消耗的总热量

                     (8-25)

(二)热量实用计算式

           (8-26)

                               (8-27)

式中    Cm――湿物料的平均比热,kJ.(kg绝干料 -1。Cm=

Q=

     = +QL         (8-28)

四、空气通过干燥系统的状态变化

     

                       (8-29)

空气经过干燥器分等焓过程和非等焓过程。

(一)等焓干燥过程

    当 =0时,即 =0

即I2= I1,则空气经干燥器时经历等焓干燥过程,又称理想干燥过程,如图8-9所示,过程沿等焓线BC进行,整个干燥过程由状态 点。

 

图8-9  等焓干燥过程中湿空气的状态变化图

(二)非等焓过程

1.若 <0,则I2< I1。

如图8-10所示,干燥过程沿BC1变化,该线在等焓线以下,斜率小于等焓线。

2.若 >0,即补充热量大于消耗热量,则

3.若 =W(2490+1.88t1)

说明补充的热量恰好等于水分蒸发所需热量,则干燥过程经历等温增湿过程。

五、干燥系统的热效率

          =蒸发水分所需热量/向干燥系统输入的总热量 100%

            = 100%                       (8—30)

当空气出干燥器时温度降低而湿度***时, 会提高,但t2过低而H2过高,会使物料返潮,所以应综合考虑。

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