2009-12-1
第九章
干燥
Drying
一,湿物料中含水量的表示
方法
二,干燥系统的物料衡算
三,干燥系统的热量衡算
四,空气通过干燥器时的状
态变化
第三节
干燥过程的物料与热
量衡算
2009-12-1
一、湿物料中含水量的表示方法
1、湿基含水量 W
湿物料的总质量
水分质量??
2、干基含水量 X
湿物料中绝干气的质量
湿物料中水分的质量?X
3、换算关系
X
X
?? 1? ?
?
?? 1X
2009-12-1
二、干燥系统的物料衡算
1、水分蒸发量
以 s为基准，对水分作物料衡算
2009-12-1
2211 GXLHGXLH ???
? ? ? ?2112 XXGHHLW ????
2、空气消耗量 L
? ?
12
21
HH
XXGL
?
??
12 HH
W
??
每蒸发 1kg水分时，消耗的绝干空气数量 l
W
Ll ?
12
1
HH ??
2009-12-1
3、干燥产品流量 G2
对干燥器作绝干物料的衡算
? ? ? ?1122 11 ?? ??? GG
? ?
2
11
2 1
1
?
?
?
?? GG
2009-12-1
三、干燥系统的热量衡算
1、热量衡算的基本方程
忽略预热器的热损失，以 1s为基准，对预热器列焓衡算
10 LIQLI p ??
2009-12-1
单位时间内预热器消耗的热量为：
? ?01 IILQ p ??
对干燥器列焓衡算，以 1s为基准
LD QIGLIQIGLI ??????? 2211
单位时间内向干燥器补充的热量为
? ? ? ? LD QIIGIILQ ??????? 1212
单位时间内干燥系统消耗的总热量为
Dp QQQ ?? ? ? ? ? LQIIGIIL ??????? 1202
—— 连续干燥系统热量衡算的基本方程式
2009-12-1
假设：
?新鲜干空气中水汽的焓等于离开干燥器废气中水汽的焓
20 VV II ?
?湿物料进出干燥器时的比热取平均值
mc
湿空气进出干燥器时的焓分别为：
0000 HItcI Vg ??
2222 HItcI Vg ??
? ? ? ?0220202 HHIttcII Vg ?????
2009-12-1
? ? ? ?? ?0220200202 HHtcrttcII g ??????
? ? ? ?? ?02202 88.12 4 9 001.1 HHttt ?????
湿物料进出干燥器的焓分别为
111 ?mcI ??
222 ?mcI ??
? ?1212 ?? ????? mcII
Dp QQQ ?? ? ? ? ? LQIIGIIL ??????? 1202
? ? ? ?? ?? ?
? ? Lm QGc
HHtttL
???
?????
12
02202 88.12 4 9 001.1
??
2009-12-1
12 HH
WL
?? 02 HH
W
??
Q ? ? ? ?? ?? ?022
02
02 88.12 4 9 001.1 HHtHH
WttL ??
????
? ? Lm QGc ??? 12 ??
? ? ? ? ? ? Lm QGctWttL ??????? 12202 88.12 4 9 001.1 ??
可见：向干燥系统输入的热量用于：加热空气；加热物料；
蒸发水分；热损失
?Xccc sm ??
2009-12-1
2、干燥系统的热效率
%1 0 0?? 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
? ? WtWQ V 12 1 8 7.488.12 4 9 0 ????
忽略物料中水分带入的焓
? ?288.12490 tWQ V ??
? ? %10088.12490 2 ???
Q
tW?
2009-12-1
四、空气通过干燥器时的状态变化
1、等焓干燥过程 (理想干燥过程 )
规定：
?不向干燥器中补充热量 QD=0；
?忽略干燥器向周围散失的热量 QL=0；
?物料进出干燥器的焓相等 ? ? 0
12 ???? IIG
Dp QQQ ?? ? ? ? ? ? ?011212 IILQIIGIIL L ?????????
? ?01 IILQ p ???
2009-12-1
21 II ?
? ? ? ? ? ? LD QIIGIILIILQ ????????? 120201
将上述条件代入
H0
t0 A
I
H
t1 B
t2
C
21 II ?
2009-12-1
2、非等焓干燥过程
1）操作线在过 B点等焓线下方
条件：
?不向干燥器补充热量 QD=0；
?不能忽略干燥器向周围散失的热量 QL≠0；
?物料进出干燥器时的焓不相等 ? ? 0
12 ???? IIG
? ? ? ?0201 IILIIL ???
21 II ?
2009-12-1
I
H
t1 B
t2
C
21 II ?
C1
C2
C3
2009-12-1
2）操作线在过点 B的等焓线上方
向干燥器补充的热量大于损失的热量和加热物料消耗的
热量之总和
? ? LD QIIGQ ????? 12
? ? ? ?0201 IILIIL ???
21 II ?
3）操作线为过 B点的等温线
向干燥器补充的热量足够多，恰使干燥过程在等温下进行
2009-12-1
例,某种湿物料在常压气流干燥器中进行干燥，湿物料
的流量为 1kg/s,初始湿基含水量为 3.5%，干燥产品的湿基含
水量为 0.5%。空气状况为：初始温度为 25℃,湿度为
0.005kg/kg干空气，经预热后进干燥器的温度为 140℃,若离
开干燥器的温度选定为 60℃ 和 40℃,
试分别计算需要的空气消耗量及预热器的传热速率。
又若空气在干燥器的后续设备中温度下降了 10℃,试分析
以上两种情况下物料是否返潮？假设干燥器为理想干燥器。
2009-12-1
解,因在干燥器内经历等焓过程,21 HH II ?
? ? ? ? 222111 2 4 9 088.101.12 4 9 088.101.1 HtHHtH ?????
1401 ?t ℃
干空气kgkgHH /005.001 ??
602 ?t ℃
? ?
2 4 9 06088.1
6001.1005.02 4 9 0
2 4 9 06088.1
140005.088.101.1
2 ??
????
??
????H
干空气kgkg /0 3 6 3.0?
2009-12-1
绝干物料量,
? ?11 1 ??? GG C ? ?0 3 5.011 ??? skg /965.0?
1
1
1 1 ?
?
??X 绝干料水 kgkg /0 3 6 3.05.96
5.3 ??
绝干料水 kgkgX /0 0 5 0 3.05.01 5.02 ???
绝干空气量
? ?
12
22
HH
XXGL C
?
?? ? ?
0 0 5.00 3 6 3.0
0 0 5 0 3.00 3 6 3.09 6 5.0
?
?? skg /9 6 4.0?
2009-12-1
预热器的传热速率
)( 01 ttLcQ Hp ??
? ?? ?01088.101.1 ttHL ???
? ?? ?251 4 00 0 5.088.101.19 6 4.0 ????
skJ /113?
402 ?t ℃
干空气kgkgH /0 4 4 7.02 ??
skgL /76.0??
skJQ p /89??
2009-12-1
分析物料的返潮情况
当 t2=60℃ 时，干燥器出口空气中水汽分压为
2
2
2 622.0 H
PHp
?? 0 36 3.06 22.0
0 36 3.033.1 01
?
?? k P a59.5?
t=50℃ 时，饱和蒸汽压 ps=12.34kPa,2pp s ?
即此时空气温度尚未达到气体的露点,不会返潮 。
当 t2=40℃ 时，干燥器出口空气中水汽分压为
k P ap 79.60447.0622.0 0447.033.1012 ????
2009-12-1
t=30℃ 时，饱和蒸汽压 ps=4.25kPa，
spp ?2
物料可能返潮。
第九章
干燥
Drying
一,湿物料中含水量的表示
方法
二,干燥系统的物料衡算
三,干燥系统的热量衡算
四,空气通过干燥器时的状
态变化
第三节
干燥过程的物料与热
量衡算
2009-12-1
一、湿物料中含水量的表示方法
1、湿基含水量 W
湿物料的总质量
水分质量??
2、干基含水量 X
湿物料中绝干气的质量
湿物料中水分的质量?X
3、换算关系
X
X
?? 1? ?
?
?? 1X
2009-12-1
二、干燥系统的物料衡算
1、水分蒸发量
以 s为基准，对水分作物料衡算
2009-12-1
2211 GXLHGXLH ???
? ? ? ?2112 XXGHHLW ????
2、空气消耗量 L
? ?
12
21
HH
XXGL
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W
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每蒸发 1kg水分时，消耗的绝干空气数量 l
W
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2009-12-1
3、干燥产品流量 G2
对干燥器作绝干物料的衡算
? ? ? ?1122 11 ?? ??? GG
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2
11
2 1
1
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?? GG
2009-12-1
三、干燥系统的热量衡算
1、热量衡算的基本方程
忽略预热器的热损失，以 1s为基准，对预热器列焓衡算
10 LIQLI p ??
2009-12-1
单位时间内预热器消耗的热量为：
? ?01 IILQ p ??
对干燥器列焓衡算，以 1s为基准
LD QIGLIQIGLI ??????? 2211
单位时间内向干燥器补充的热量为
? ? ? ? LD QIIGIILQ ??????? 1212
单位时间内干燥系统消耗的总热量为
Dp QQQ ?? ? ? ? ? LQIIGIIL ??????? 1202
—— 连续干燥系统热量衡算的基本方程式
2009-12-1
假设：
?新鲜干空气中水汽的焓等于离开干燥器废气中水汽的焓
20 VV II ?
?湿物料进出干燥器时的比热取平均值
mc
湿空气进出干燥器时的焓分别为：
0000 HItcI Vg ??
2222 HItcI Vg ??
? ? ? ?0220202 HHIttcII Vg ?????
2009-12-1
? ? ? ?? ?0220200202 HHtcrttcII g ??????
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湿物料进出干燥器的焓分别为
111 ?mcI ??
222 ?mcI ??
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Dp QQQ ?? ? ? ? ? LQIIGIIL ??????? 1202
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12
02202 88.12 4 9 001.1
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12 HH
WL
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W
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02
02 88.12 4 9 001.1 HHtHH
WttL ??
????
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? ? ? ? ? ? Lm QGctWttL ??????? 12202 88.12 4 9 001.1 ??
可见：向干燥系统输入的热量用于：加热空气；加热物料；
蒸发水分；热损失
?Xccc sm ??
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2、干燥系统的热效率
%1 0 0?? 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
? ? WtWQ V 12 1 8 7.488.12 4 9 0 ????
忽略物料中水分带入的焓
? ?288.12490 tWQ V ??
? ? %10088.12490 2 ???
Q
tW?
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四、空气通过干燥器时的状态变化
1、等焓干燥过程 (理想干燥过程 )
规定：
?不向干燥器中补充热量 QD=0；
?忽略干燥器向周围散失的热量 QL=0；
?物料进出干燥器的焓相等 ? ? 0
12 ???? IIG
Dp QQQ ?? ? ? ? ? ? ?011212 IILQIIGIIL L ?????????
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2009-12-1
21 II ?
? ? ? ? ? ? LD QIIGIILIILQ ????????? 120201
将上述条件代入
H0
t0 A
I
H
t1 B
t2
C
21 II ?
2009-12-1
2、非等焓干燥过程
1）操作线在过 B点等焓线下方
条件：
?不向干燥器补充热量 QD=0；
?不能忽略干燥器向周围散失的热量 QL≠0；
?物料进出干燥器时的焓不相等 ? ? 0
12 ???? IIG
? ? ? ?0201 IILIIL ???
21 II ?
2009-12-1
I
H
t1 B
t2
C
21 II ?
C1
C2
C3
2009-12-1
2）操作线在过点 B的等焓线上方
向干燥器补充的热量大于损失的热量和加热物料消耗的
热量之总和
? ? LD QIIGQ ????? 12
? ? ? ?0201 IILIIL ???
21 II ?
3）操作线为过 B点的等温线
向干燥器补充的热量足够多，恰使干燥过程在等温下进行
2009-12-1
例,某种湿物料在常压气流干燥器中进行干燥，湿物料
的流量为 1kg/s,初始湿基含水量为 3.5%，干燥产品的湿基含
水量为 0.5%。空气状况为：初始温度为 25℃,湿度为
0.005kg/kg干空气，经预热后进干燥器的温度为 140℃,若离
开干燥器的温度选定为 60℃ 和 40℃,
试分别计算需要的空气消耗量及预热器的传热速率。
又若空气在干燥器的后续设备中温度下降了 10℃,试分析
以上两种情况下物料是否返潮？假设干燥器为理想干燥器。
2009-12-1
解,因在干燥器内经历等焓过程,21 HH II ?
? ? ? ? 222111 2 4 9 088.101.12 4 9 088.101.1 HtHHtH ?????
1401 ?t ℃
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2009-12-1
绝干物料量,
? ?11 1 ??? GG C ? ?0 3 5.011 ??? skg /965.0?
1
1
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绝干料水 kgkgX /0 0 5 0 3.05.01 5.02 ???
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HH
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0 0 5 0 3.00 3 6 3.09 6 5.0
?
?? skg /9 6 4.0?
2009-12-1
预热器的传热速率
)( 01 ttLcQ Hp ??
? ?? ?01088.101.1 ttHL ???
? ?? ?251 4 00 0 5.088.101.19 6 4.0 ????
skJ /113?
402 ?t ℃
干空气kgkgH /0 4 4 7.02 ??
skgL /76.0??
skJQ p /89??
2009-12-1
分析物料的返潮情况
当 t2=60℃ 时，干燥器出口空气中水汽分压为
2
2
2 622.0 H
PHp
?? 0 36 3.06 22.0
0 36 3.033.1 01
?
?? k P a59.5?
t=50℃ 时，饱和蒸汽压 ps=12.34kPa,2pp s ?
即此时空气温度尚未达到气体的露点,不会返潮 。
当 t2=40℃ 时，干燥器出口空气中水汽分压为
k P ap 79.60447.0622.0 0447.033.1012 ????
2009-12-1
t=30℃ 时，饱和蒸汽压 ps=4.25kPa，
spp ?2
物料可能返潮。
