返回北京化工大学化工原理电子课件
1
7.2 干燥过程的物料衡算与热量衡算
7.2.1 湿物料中含水量
7.2.2 干燥过程的物料衡算
7.2.3 热量衡算
7.2.4 空气出口状态的确定
7.2.5 干燥器的热效率返回北京化工大学化工原理电子课件
2
7.2.1 湿物料中含水量两种表示方法：
一、湿基含水量 w [kg水 /kg湿物料 ]
G
Gw w
湿物料总质量湿物料中水分质量返回北京化工大学化工原理电子课件
3
二、干基含水量 X [kg水 /kg干物料 ]
w
w
GG
GX
湿物料中绝干物料质量湿物料中水分质量三、两者关系
w
wX
X
Xw
11
返回北京化工大学化工原理电子课件
4
7.2.2 干燥过程的物料衡算干 燥 流 程 图预热器L,t0,H0
L,t1,H1 干燥器
L,t2,H2
湿物料
G1,w1,(X1),θ1
产品
G2,w2,(X2),θ2
新鲜空气废气返回北京化工大学化工原理电子课件
5
L —— 绝干空气质量流量,[kg干气 /hr]；
G1,G2 —— 物料进出干燥器总量,[kg物料 /hr]。
一、绝干物料量 Gc [kg干物料 /hr]
)1()1( 2211c wGwGG
二、汽化水分量 W [kg水 /hr]
)()( 21c12 XXGHHLW 221121 wGwGGG
1
2
21
2
1
21
11
G
w
wwG
w
ww
水分汽化量＝湿物料中水分减少量＝湿空气中水分增加量返回北京化工大学化工原理电子课件
6
三、绝干空气用量 L [kg干气 /hr]
)( 12 HHLW
12 HH
WL
0212
11
HHHHW
Ll
令
[kg干气 /kg水 ]
比空气用量,每汽化 1kg的水所需干空气的量。
（单位空气消耗量）
返回北京化工大学化工原理电子课件
7
四、湿空气参数
1,湿空气用量 [kg湿气 /kg水 ]
)1( 0' Hll
)1( 0' HLL [kg湿气 /hr]
2,湿空气体积
H
'
s?lV?
[kg湿气 /kg水 ]
Hs?LV?
[kg湿气 /hr]
3,湿空气密度
H
0
'
s
'
s
' 1
H
V
l
V
L [kg湿气 /m
3湿气 ]
返回北京化工大学化工原理电子课件
8
7.2.3 热量衡算
QL
I1,L,t1,H1
产品
G2,w2,(X2),θ2
湿物料
G1,w1,(X1),θ1
I2,L,t2,H2废气
I0,L,t0,H0
新鲜空气
QP
预热器 QD
干燥器返回北京化工大学化工原理电子课件
9
QP：预热器内加入热量,[kJ/hr]；
QD：干燥器内加入热量,[kJ/hr]。
外加总热量 Q＝ QP＋ QD
汽化 1kg水所需热量：
DP
DP
W qq
QQ
W
Qq [kJ/kg水 ]
返回北京化工大学化工原理电子课件
10
一、预热器的加热量计算 qP
若忽略热损失，则
)()( 0101PP IIlW IILWQq
[kJ/kg水 ]
二、干燥器的热量衡算
1,输入量
'Mq（ 1）湿物料带入热量（焓值）
1w1M
2'
M ccW
Gq
返回北京化工大学化工原理电子课件
11
cM：干燥后物料比热,[kJ/kg湿料 ℃ ]；
cw：水的比热,[kJ/kg水 ℃ ]。
（ 2）空气带入的焓值
1
1 lI
W
LI? [kJ/kg水 ]
（ 3）干燥器补充加入的热量
W
Qq D
D?
[kJ/kg水 ]
返回北京化工大学化工原理电子课件
12
2,输出量
（ 1）干物料带出焓值：
W
cG 2M2?
（ 2）废气带出焓值：
2
2 lI
W
LI?
（ 3）热损失：
lqWQ LL?
Σ输入＝ Σ输出
L22M
2
D11w1M
2 qlIc
W
GqlIcc
W
G
1wL12M
2
12D )()( cqcW
GIIlq
物料升温所需热量返回北京化工大学化工原理电子课件
13
1wL12M
2
D12 )()( cqcW
GqIIl
0212
11
HHHHl又
1wL12M
2
D
02
12
12
12 )( cqc
W
Gq
HH
II
HH
II
所需外加总热量 q：
1wL12M
2
1201DP )()()( cqcW
GIIlIIlqqq
1wL12M
2
02 )()( cqcW
GIIl
返回北京化工大学化工原理电子课件
14
L12M
2 )( qc
W
Gq令：
1W12D )(?cqIIlq则：
1W02 )(?cqIIlq并且有：
返回北京化工大学化工原理电子课件
15
7.2.4 空气出口状态的确定一、等焓干燥过程（绝热干燥过程或理想干燥过程）
—— 空气在进、出干燥器的焓值不变。
1wL12w
2
02 )()( cqcW
GIIlq
)( 01p IIlq
1wL12w
2
12D )()( cqcW
GIIlq
D1wL12w
2
02
D01p
)()(
)(
qcqc
W
G
IIl
qqIIlq
过程分析：
返回北京化工大学化工原理电子课件
16
L12w
2
D1w12 )()( qcW
GqcIIl
12
12
12 )( HH
IIIIl
L12w
2 )( qc
W
Gq
令：
则有：
qqc
HH
II
D1w
12
12?
)( D1w qc,外界补充的热量及湿物料中被汽化水分带入的热量；
q?,热损失及湿物料进出干燥器热量之差。
返回北京化工大学化工原理电子课件
17
等焓过程：
12 II?
0
0D1w qqc?
等焓过程又可分为两种情况，其一
0L?q 无热损失
0)( 12w2cWG
湿物料不升温 12
0D?q 干燥器不补充热量
01wc
湿物料中汽化水分带入的热量很少返回北京化工大学化工原理电子课件
18
空气放出的显热完全用于蒸发水分所需的潜热，
而水蒸汽又把这部分潜热带回到空气中，所以空气焓值不变。
以上两种干燥过程均为 等焓干燥过程。
若 qqc
D1w?
即：湿物料中水分带入的热量及干燥器补充的热量正好与热损失及物料升温所需的热量相抵消，此时，空气的焓值也保持不变。
其二返回北京化工大学化工原理电子课件
19
二、实际干燥过程
1,补充热量大于损失的热量
0 12 II?即
—— 在非绝热情况下进行的干燥过程。
2,补充热量小于损失的热量
0 12 II?即返回北京化工大学化工原理电子课件
20
3,空气出口状态的确定方法
—— 即确定 H2,I2
qqcHH II D1w
12
12?
2222 2 4 9 2)88.101.1( HtHI
(H2,I2)
（ 1）计算法
（ 2）图解法举一例题返回北京化工大学化工原理电子课件
21
7.2.5 干燥器的热效率一、热效率定义：
量水分外界所需补充的热汽化水分所需热量汽化
kg
kg
q
q
1
1'
h
二、影响热效率的因素
1,一定时，、
10 tt
h2?H
h2?t
)( wtt传质推动力 )( w HH传热推动力返回北京化工大学化工原理电子课件
22
因此,t2不能过低，一般规定 t2比进入干燥器时空气的湿球温度 tw高 20 ~ 50℃ 。
2,一定时，、
20 tt h1?t
3,回收废气中热量
4,加强管道保温，减少热损失
1
7.2 干燥过程的物料衡算与热量衡算
7.2.1 湿物料中含水量
7.2.2 干燥过程的物料衡算
7.2.3 热量衡算
7.2.4 空气出口状态的确定
7.2.5 干燥器的热效率返回北京化工大学化工原理电子课件
2
7.2.1 湿物料中含水量两种表示方法：
一、湿基含水量 w [kg水 /kg湿物料 ]
G
Gw w
湿物料总质量湿物料中水分质量返回北京化工大学化工原理电子课件
3
二、干基含水量 X [kg水 /kg干物料 ]
w
w
GG
GX
湿物料中绝干物料质量湿物料中水分质量三、两者关系
w
wX
X
Xw
11
返回北京化工大学化工原理电子课件
4
7.2.2 干燥过程的物料衡算干 燥 流 程 图预热器L,t0,H0
L,t1,H1 干燥器
L,t2,H2
湿物料
G1,w1,(X1),θ1
产品
G2,w2,(X2),θ2
新鲜空气废气返回北京化工大学化工原理电子课件
5
L —— 绝干空气质量流量,[kg干气 /hr]；
G1,G2 —— 物料进出干燥器总量,[kg物料 /hr]。
一、绝干物料量 Gc [kg干物料 /hr]
)1()1( 2211c wGwGG
二、汽化水分量 W [kg水 /hr]
)()( 21c12 XXGHHLW 221121 wGwGGG
1
2
21
2
1
21
11
G
w
wwG
w
ww
水分汽化量＝湿物料中水分减少量＝湿空气中水分增加量返回北京化工大学化工原理电子课件
6
三、绝干空气用量 L [kg干气 /hr]
)( 12 HHLW
12 HH
WL
0212
11
HHHHW
Ll
令
[kg干气 /kg水 ]
比空气用量,每汽化 1kg的水所需干空气的量。
（单位空气消耗量）
返回北京化工大学化工原理电子课件
7
四、湿空气参数
1,湿空气用量 [kg湿气 /kg水 ]
)1( 0' Hll
)1( 0' HLL [kg湿气 /hr]
2,湿空气体积
H
'
s?lV?
[kg湿气 /kg水 ]
Hs?LV?
[kg湿气 /hr]
3,湿空气密度
H
0
'
s
'
s
' 1
H
V
l
V
L [kg湿气 /m
3湿气 ]
返回北京化工大学化工原理电子课件
8
7.2.3 热量衡算
QL
I1,L,t1,H1
产品
G2,w2,(X2),θ2
湿物料
G1,w1,(X1),θ1
I2,L,t2,H2废气
I0,L,t0,H0
新鲜空气
QP
预热器 QD
干燥器返回北京化工大学化工原理电子课件
9
QP：预热器内加入热量,[kJ/hr]；
QD：干燥器内加入热量,[kJ/hr]。
外加总热量 Q＝ QP＋ QD
汽化 1kg水所需热量：
DP
DP
W qq
W
Qq [kJ/kg水 ]
返回北京化工大学化工原理电子课件
10
一、预热器的加热量计算 qP
若忽略热损失，则
)()( 0101PP IIlW IILWQq
[kJ/kg水 ]
二、干燥器的热量衡算
1,输入量
'Mq（ 1）湿物料带入热量（焓值）
1w1M
2'
M ccW
Gq
返回北京化工大学化工原理电子课件
11
cM：干燥后物料比热,[kJ/kg湿料 ℃ ]；
cw：水的比热,[kJ/kg水 ℃ ]。
（ 2）空气带入的焓值
1
1 lI
W
LI? [kJ/kg水 ]
（ 3）干燥器补充加入的热量
W
Qq D
D?
[kJ/kg水 ]
返回北京化工大学化工原理电子课件
12
2,输出量
（ 1）干物料带出焓值：
W
cG 2M2?
（ 2）废气带出焓值：
2
2 lI
W
LI?
（ 3）热损失：
lqWQ LL?
Σ输入＝ Σ输出
L22M
2
D11w1M
2 qlIc
W
GqlIcc
W
G
1wL12M
2
12D )()( cqcW
GIIlq
物料升温所需热量返回北京化工大学化工原理电子课件
13
1wL12M
2
D12 )()( cqcW
GqIIl
0212
11
HHHHl又
1wL12M
2
D
02
12
12
12 )( cqc
W
Gq
HH
II
HH
II
所需外加总热量 q：
1wL12M
2
1201DP )()()( cqcW
GIIlIIlqqq
1wL12M
2
02 )()( cqcW
GIIl
返回北京化工大学化工原理电子课件
14
L12M
2 )( qc
W
Gq令：
1W12D )(?cqIIlq则：
1W02 )(?cqIIlq并且有：
返回北京化工大学化工原理电子课件
15
7.2.4 空气出口状态的确定一、等焓干燥过程（绝热干燥过程或理想干燥过程）
—— 空气在进、出干燥器的焓值不变。
1wL12w
2
02 )()( cqcW
GIIlq
)( 01p IIlq
1wL12w
2
12D )()( cqcW
GIIlq
D1wL12w
2
02
D01p
)()(
)(
qcqc
W
G
IIl
qqIIlq
过程分析：
返回北京化工大学化工原理电子课件
16
L12w
2
D1w12 )()( qcW
GqcIIl
12
12
12 )( HH
IIIIl
L12w
2 )( qc
W
Gq
令：
则有：
qqc
HH
II
D1w
12
12?
)( D1w qc,外界补充的热量及湿物料中被汽化水分带入的热量；
q?,热损失及湿物料进出干燥器热量之差。
返回北京化工大学化工原理电子课件
17
等焓过程：
12 II?
0
0D1w qqc?
等焓过程又可分为两种情况，其一
0L?q 无热损失
0)( 12w2cWG
湿物料不升温 12
0D?q 干燥器不补充热量
01wc
湿物料中汽化水分带入的热量很少返回北京化工大学化工原理电子课件
18
空气放出的显热完全用于蒸发水分所需的潜热，
而水蒸汽又把这部分潜热带回到空气中，所以空气焓值不变。
以上两种干燥过程均为 等焓干燥过程。
若 qqc
D1w?
即：湿物料中水分带入的热量及干燥器补充的热量正好与热损失及物料升温所需的热量相抵消，此时，空气的焓值也保持不变。
其二返回北京化工大学化工原理电子课件
19
二、实际干燥过程
1,补充热量大于损失的热量
0 12 II?即
—— 在非绝热情况下进行的干燥过程。
2,补充热量小于损失的热量
0 12 II?即返回北京化工大学化工原理电子课件
20
3,空气出口状态的确定方法
—— 即确定 H2,I2
qqcHH II D1w
12
12?
2222 2 4 9 2)88.101.1( HtHI
(H2,I2)
（ 1）计算法
（ 2）图解法举一例题返回北京化工大学化工原理电子课件
21
7.2.5 干燥器的热效率一、热效率定义：
量水分外界所需补充的热汽化水分所需热量汽化
kg
kg
q
q
1
1'
h
二、影响热效率的因素
1,一定时，、
10 tt
h2?H
h2?t
)( wtt传质推动力 )( w HH传热推动力返回北京化工大学化工原理电子课件
22
因此,t2不能过低，一般规定 t2比进入干燥器时空气的湿球温度 tw高 20 ~ 50℃ 。
2,一定时，、
20 tt h1?t
3,回收废气中热量
4,加强管道保温，减少热损失
