2009-7-30
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
2009-7-30
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
2009-7-30
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
2009-7-30
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
2009-7-30
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
2009-7-30
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
2009-7-30
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
2009-7-30
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
2009-7-30
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
2009-7-30
12 HH
WL
02 HH
W
Q022
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
2009-7-30
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?
2009-7-30
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 QQQ011212 IILQIIGIIL L
01 IILQ p
2009-7-30
21 II?
LD QIIGIILIILQ 120201
将上述条件代入
H0
t0 A
I
H
t1 B
t2
C
21 II?
2009-7-30
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?
2009-7-30
I
H
t1 B
t2
C
21 II?
C1
C2
C3
2009-7-30
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
2009-7-30
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。
2009-7-30
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?
2009-7-30
绝干物料量,
11 1 GG C0 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?
2009-7-30
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
2009-7-30
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
2009-7-30
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
2009-7-30
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
2009-7-30
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
2009-7-30
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
2009-7-30
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
2009-7-30
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
2009-7-30
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
2009-7-30
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
2009-7-30
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
2009-7-30
12 HH
WL
02 HH
W
Q022
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
2009-7-30
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?
2009-7-30
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 QQQ011212 IILQIIGIIL L
01 IILQ p
2009-7-30
21 II?
LD QIIGIILIILQ 120201
将上述条件代入
H0
t0 A
I
H
t1 B
t2
C
21 II?
2009-7-30
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?
2009-7-30
I
H
t1 B
t2
C
21 II?
C1
C2
C3
2009-7-30
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
2009-7-30
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。
2009-7-30
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?
2009-7-30
绝干物料量,
11 1 GG C0 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?
2009-7-30
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
2009-7-30
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
2009-7-30
t=30℃ 时，饱和蒸汽压 ps=4.25kPa，
spp?2
物料可能返潮。
