《化工傳熱與控制技術》課件-任務三 干燥過程與干燥速率計算

Calories項目三

干燥任務二

干燥過程與干燥速率計算化工傳熱與控制技術空氣經預熱器加熱后溫度增高，吸收水分的能力增強，然后進入干燥室與濕物料相接觸，傳熱傳質。干燥過程中濕物料中的水分汽化所需的熱量可以全部由熱空氣提供，也可以由熱空氣供給一部分，另一部分由設于干燥室中的加熱器供給。干燥過程的物料衡算2預熱器干燥器新鮮空氣L，H0新鮮空氣L，H1廢氣L，H2濕物料G1，X1，ω1，G1干燥產品G2，X2，ω2，Gc干燥系統物料流程示意圖L

-干氣消耗量，kg干氣/s；Gc

-濕物料中干物料的流量，kg干料/s；Ho，H1，H2-空氣進入預熱器及進出干燥器時的濕度，kg水汽/kg干氣；G1，G2

-濕物料進、出干燥器時的流量，kg物料/s；ω1，ω2-濕物料進出干燥器時的濕基含水量，kg水分/kg物料；X1，X2

-濕物料進出干燥器時的干基含水量，kg水分/kg干料通常干燥器的物料衡算要解決的問題有三方面：①干燥產品的流量；②將濕物料干燥到指定的含水量所需蒸發的水分量；③干燥過程需要消耗的空氣量。干燥過程的物料衡算干燥產品是指離開干燥器的物料，其中包括干物料和仍含有的少量水分的濕物料。若無物料損失，則在干燥前后，物料中的干物料的質量不變。1.干燥產品流量Gc（式2-5）（式2-6）（式2-7）設濕物料在干燥器中蒸發的水分量為W（g/s）,對濕物料做物料平衡。結合干燥產品流量的公式，可得水分蒸發量的計算式。若在干燥器中對水分做物料衡算，則有故水分蒸發量還可寫為（式2-8）干燥過程的物料衡算2.

水分蒸發量W（式2-9）（式2-10）干燥過程的物料衡算3.

空氣的消耗量L由式W=GC(X1-X2)=L(H2-H1)得，干燥所需要的干氣消耗量L為：（式2-11）每蒸發1kg水分所需的干氣消耗量稱為單位蒸汽消耗量，符號

表示，單位為kg干氣/kg水。計算公式為：（式2-12）進出預熱器的濕空氣的濕度不變，H1與進預熱器時的濕度H0相同，即H1=H0，則上式可寫為：（式2-13）或干燥過程的物料衡算由此可見，對于一定的水分蒸發量，空氣的消耗只與空氣的最初濕度H0和最終濕度H2有關，與干燥的過程無關；當空氣出干燥器的濕度H2

不變時，空氣的消耗量決定于空氣的最初濕度H0，H0越大，空氣消耗量越大。空氣的最初濕度H0與氣候條件有關，通常情況下，同一地區夏季空氣的濕度大于冬季空氣的濕度，也就是說，干燥過程中空氣消耗量在夏季要比冬季大。因此，在干燥過程中，選擇輸送設備，如鼓風機時，應以全年中所需最大空氣消耗量為依據。鼓風機所需風量根據濕空氣的體積流量V而定，濕空氣的體積流量可由干氣的質量流量L與比體積的乘積來確定，即:式中，空氣的濕度H和溫度t與鼓風機所安裝的位置有關。例如，鼓風機安裝在干燥器的出口，H和t就應取干燥器出口空氣的濕度和溫度。通過干燥系統的熱量衡算，可以求得：①預熱器消耗的熱量；②向干燥器補充的熱量；③干燥過程消耗的總熱量。干燥過程的傳熱與能量衡算①

預熱器消耗的熱量（式2-14）對圖2-1的預熱器熱量衡算，得：（式2-15）故單位時間內預熱器消耗的熱量為：干燥過程的傳熱與能量衡算②

向干燥器補充的熱量（式2-16）再對圖2-1的干燥器熱量衡算，得：（式2-17）故單位時間內向干燥器補充的熱量③干燥系統消耗的總熱量（式2-18）干燥系統消耗的總熱量Q為QP與QD之和，將式（4-16）與式（4-17）相加，并整理得：干燥速率為單位時間內在單位干燥面積上汽化的水分量，用u表示，單位為kg水/（m2s），用微分式表示，則：因為dW=-GcdX，所以可改寫為：式（4-38）中的負號表示物料含