第六节 干燥过程的设计计算
1,流程设计
2,参数计算
3,操作条件的确定
1,流程设计
加热器 (Heater)和干燥器 (Dryer)
加热器,
– 提高温度,降低相对湿度,提高载热和载湿能力,
– 连续操作
干燥器,
– 间歇操作
– 连续操作并流,逆流,错流的干燥操作
Heater dryer
L To Ho L T1 H1 L T2 H2
heater dryer
Gc
X2
Gc
X1
请与各干燥设备相对应。
适用场合 (?)
物料的耐温性能较差时?
物料干得太快出现龟裂时?
要求物料出口含水量较小时?
希望干燥速度快,又不怕高温时?
废气循环?
2,参数计算
t (干燥时间 ) …… 动力学
L (所用空气量 )…… 物料衡算
Q (所需热量 ) …… 热量衡算
2.1 空气用量
物料衡算
HXGL c /
2.2 热量计算
L To
Io Ho
L T1
I1 H1
L T2
I2 H2
Gc
X2
T2’
Gc
X1
T1’
QP Q
D
QL
预热器 Qp = L (I1-Io)
干燥器
QD+LI1+GcI1’= QL + LI2+GcI2’
2.2 热量计算
L To
Io Ho
L T1
I1 H1
L T2
I2 H2
Gc
X2
T2’
Gc
X1
T1’
QP Q
D
QL
QD+LI1+GcI1’= QL + LI2+GcI2’
其中,物料的焓的基准为 0° C绝干物料,
I1’= GcCsT1’+ GcX1CwT1’
I2’= GcCsT2’+ GcX1CwT2’
湿焓图
I
H
0
1
0
1
H0 (H1) H2
I1 I2
Io
To
T1
QD+LI1+GcI1’= QL + LI2+GcI2’
I1’= GcCsT1’+ GcX1CwT1’
I2’= GcCsT2’+ GcX1CwT2’
热效率 (1)
加入的热量,QP+QD
热量消耗的地方,
– 空气得到了加热 (其中包括原始所含水气 )
– 物料得到了加热 (其中包括残存的水分 )
– 热损失
– 水分从物料转移到空气所消耗的热量 (Q1)
热效率的定义,?=Q1/(QP+QD)
热效率 (2),Q1的计算
蒸发转移的水量 W=L(H2-H0)
这些水分进入干燥器时的焓 WCwaterT1’
这些水分离开干燥器时的焓
W(ro+CvaporT2)
Q1= L(H2-H1)(ro+CvaporT2-CwaterT1’)
热效率 (3),定义合理吗? 越高越好吗？
空气得到了加热 (包括其中原始所含水气 ),被认为是热量的浪费 !?
而只有当 T2=T0时才没有部分的浪费 (任何时候都能到 T0吗?),
此时所需的 L如何变化?
出口空气的相对湿度将如何变化?
这将导致设备费用如何变化？
– 增加?
– 慢（推动力，传质传热系数）,长度；
– 气量（？），直径
影响产品质量吗?
湿焓图
I
H
0
1
0
1
H0 (H1) H2
I1 I2
Io
To
T1
100％
2.3 干燥时间
根据干燥实验确定,
理论计算,
– 可以通过传热方程估算 Uc
Nr=Q=?(T-Tw)
恒定干燥条件的假设
– 不能估计降速阶段的速度 (或者说太难了 )
气相中热质同时传递
固体中热质同时传递
蒸发面积连续发生变化
– 不能估算临界含水量
3,干燥条件的确定
给定的条件
– Gc,X1,T1’
– X2,T2’
– To,H1 (当时当地,废气循环 )
需要确定的参数
– L(H2),T1,T2
– 任意给定两个,其余两个随之确定
– eg1 T1,T2 >> H2 >>L
– eg2 L,T1 >> H2 >> T2
参数计算与设备之间的关系
t(干燥时间 )
…… 长度 (连续干燥时 )
L(所用空气量 )
…… 直径
Q(所需热量 )
…… 换热器的面积作业
1,试作等焓干燥时的操作线,操作线该如何定义?
2,热效率
3,预习 下周的作业 1（下次讨论）
(单号按并流考虑 ; 双号按逆流考虑 )
1,流程设计
2,参数计算
3,操作条件的确定
1,流程设计
加热器 (Heater)和干燥器 (Dryer)
加热器,
– 提高温度,降低相对湿度,提高载热和载湿能力,
– 连续操作
干燥器,
– 间歇操作
– 连续操作并流,逆流,错流的干燥操作
Heater dryer
L To Ho L T1 H1 L T2 H2
heater dryer
Gc
X2
Gc
X1
请与各干燥设备相对应。
适用场合 (?)
物料的耐温性能较差时?
物料干得太快出现龟裂时?
要求物料出口含水量较小时?
希望干燥速度快,又不怕高温时?
废气循环?
2,参数计算
t (干燥时间 ) …… 动力学
L (所用空气量 )…… 物料衡算
Q (所需热量 ) …… 热量衡算
2.1 空气用量
物料衡算
HXGL c /
2.2 热量计算
L To
Io Ho
L T1
I1 H1
L T2
I2 H2
Gc
X2
T2’
Gc
X1
T1’
QP Q
D
QL
预热器 Qp = L (I1-Io)
干燥器
QD+LI1+GcI1’= QL + LI2+GcI2’
2.2 热量计算
L To
Io Ho
L T1
I1 H1
L T2
I2 H2
Gc
X2
T2’
Gc
X1
T1’
QP Q
D
QL
QD+LI1+GcI1’= QL + LI2+GcI2’
其中,物料的焓的基准为 0° C绝干物料,
I1’= GcCsT1’+ GcX1CwT1’
I2’= GcCsT2’+ GcX1CwT2’
湿焓图
I
H
0
1
0
1
H0 (H1) H2
I1 I2
Io
To
T1
QD+LI1+GcI1’= QL + LI2+GcI2’
I1’= GcCsT1’+ GcX1CwT1’
I2’= GcCsT2’+ GcX1CwT2’
热效率 (1)
加入的热量,QP+QD
热量消耗的地方,
– 空气得到了加热 (其中包括原始所含水气 )
– 物料得到了加热 (其中包括残存的水分 )
– 热损失
– 水分从物料转移到空气所消耗的热量 (Q1)
热效率的定义,?=Q1/(QP+QD)
热效率 (2),Q1的计算
蒸发转移的水量 W=L(H2-H0)
这些水分进入干燥器时的焓 WCwaterT1’
这些水分离开干燥器时的焓
W(ro+CvaporT2)
Q1= L(H2-H1)(ro+CvaporT2-CwaterT1’)
热效率 (3),定义合理吗? 越高越好吗？
空气得到了加热 (包括其中原始所含水气 ),被认为是热量的浪费 !?
而只有当 T2=T0时才没有部分的浪费 (任何时候都能到 T0吗?),
此时所需的 L如何变化?
出口空气的相对湿度将如何变化?
这将导致设备费用如何变化？
– 增加?
– 慢（推动力，传质传热系数）,长度；
– 气量（？），直径
影响产品质量吗?
湿焓图
I
H
0
1
0
1
H0 (H1) H2
I1 I2
Io
To
T1
100％
2.3 干燥时间
根据干燥实验确定,
理论计算,
– 可以通过传热方程估算 Uc
Nr=Q=?(T-Tw)
恒定干燥条件的假设
– 不能估计降速阶段的速度 (或者说太难了 )
气相中热质同时传递
固体中热质同时传递
蒸发面积连续发生变化
– 不能估算临界含水量
3,干燥条件的确定
给定的条件
– Gc,X1,T1’
– X2,T2’
– To,H1 (当时当地,废气循环 )
需要确定的参数
– L(H2),T1,T2
– 任意给定两个,其余两个随之确定
– eg1 T1,T2 >> H2 >>L
– eg2 L,T1 >> H2 >> T2
参数计算与设备之间的关系
t(干燥时间 )
…… 长度 (连续干燥时 )
L(所用空气量 )
…… 直径
Q(所需热量 )
…… 换热器的面积作业
1,试作等焓干燥时的操作线,操作线该如何定义?
2,热效率
3,预习 下周的作业 1（下次讨论）
(单号按并流考虑 ; 双号按逆流考虑 )
