干燥基础知识讲座

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1、干燥基础知识讲座刘广文（沈阳化工研宄院）2011.10.常州I物料及热量衡算1一、物料衡算干燥设备的设计计算，主要有以下几方面：①蒸发水量的计算，根裾设备要求产量、物料含水率和产品含水率计算；②水分平衡和空气消耗量的计算（对流干燥设备）③干燥系统的热景衡算；④干燥设备尺寸的确定（每种干燥设备均有自己的设计方法，通常同一型式的干燥设备也冇多种设计方法）。根据质量守衡定律，物料中总质量不会随干燥过程而改变，只是由一种物质向另一物质中迁移。若物料干燥前后质量分别以G1和G2表示，以W代表脱去水分的量，绝对干物料（不含水分，简称绝干物料）以Gs表示，物料干燥前后湿基含水率以wl、W

2、2表示，则必然有如下关系：Gl=Gs+W（1）Gl?GS?Gl?wl?lG?w（2）SIGSG1所以G2l?w2l?wl(4)由此可得：G1?G?I?w221，G2?G?I?wll2式中G1——物料处理量，kg/h；G2一一产品量，kg/h；W一一蒸发水量，kg/h；GS一一绝干物料量，kg；wl——物料湿基含水率，％;w2——产品湿基含水率，％。蒸发水量W为：w?wl?w2W?Gl?wW?G?(5)或22(6)1物料的湿基含水率为：w?水分重量W绝干物料重量+水分重量GS?W在干燥过程屮，物料屮的含水率总是在变化，只有绝干物料量不变，计算时常将湿基含水率换算成干基含水率。

3、干基含水率c应为：水分重量，即：c=W(8)c?GS绝干物料重量两种含水率之间的换算关系为：式中W——蒸发水量，kg/h；?100%(9)1+cC=wl—w(10)2GS——绝干物料量，kg/h；w——湿基含水率，％;c一一干基含水率，kg(水)/kg(绝干物料)，简写为kg/kg;例如：在100kg湿物料中，其中含50kg水分和50kg绝干物料。则湿基含水率为:w?根据公式，干基含水率为：C?50?100%?50%50?50湿物料干、湿基含水率换算关系见表1。w50??lkg/kg100?wl00?50出物料初始状态和产品的干基含湿量，然后计算蒸发水量：W=Gs(cl-c

4、2)(11)Cl=wll一wlw2C2=1一w2式中cl、c2——原料和产品的干基含水率，kg/kg。因干燥前后绝干物料量不变，则对绝干物料作物料衡算，则：GS?Gl(l?wl)?G2(l?w2)(12)二、空气消耗量的计算如果设干燥过程中绝干空气的用量是La,(kg/h),进出干燥设备空气的干基3湿度(简称湿度)分别用xl、X2表示，则干燥的水分平衡式关系如下：Gl?wl?La?xl?G2?w2?La?x2(13)由此可得:Gl?wl?G2?w2?La?(x2?xl)(14)这是一个水分平衡式，式左端所代表的物料脱水量等于右端空气带出的水量。即：Gl?wl-G2?w2=W

5、(15)干燥中水分蒸发量W为：W?La?(x2?xl)(16)因间接换热时加热器进出口空气湿度不变，即xl=xO,所以：?干空气消耗量为La?2120(17)式屮La一一绝干空气消耗量，kg/h;xO环境空气湿度，kg(水)/kg;xl一一干燥设备入口空气湿度，kg(水)/kg;x2—一干燥设备出口空气湿度，kg(水)/kg，简写kg/kg。为了计算方便，常将蒸发每千克水所需干空气消耗量为基准。以I表示，单位为kg(干空气)/kg(水)，即PLa。WLaW所以l??x2?xl?x2?x0(18)为了计算方便，可査表2。400干燥过程空气的消耗量一般由三个物理量决定，①能容纳

6、所蒸发的水分量；②能带入干燥设备足够的热量；③满足物料所需动力的要求。因此空气用量应同时满足以上三点要求。三、热量消耗量的计算干燥工艺计算的内容之一就是热量衡算，以求得所需的热量。1.理论干燥设备理论干燥设备有三个条件，①物料进出干燥装置的温度为零度，即tml=tm2=0;②空气的进出干燥装置的焓值相等，即11=12；③空气的初始湿度等于加热后热空气的湿度，即xO=xl。所谓理论计算，就是假定干燥设备在无热损失，热量只消耗于蒸发水分和加热干燥用的空气，对这种理想干燥过程，热平衡式为：La?ll?Gl?Cml?tml?La?l2?G2?Cm2?tm2(19)式中tml、tm2

7、—一物料进入和离开干燥设备的温度，°C;在不计物料和输送装置耗热和向周围散热的理想情况下，tml=tm2Gl、G2•分别是进入干燥设备的物料和干燥后产品量，kg/h；La干燥过程绝干空气用量，kg/h;II、12—一进、出干燥设备空气的焓，kJ/kgoCml、Cm2——物料和干燥后产品的比热容，kJ/(kg-°C)；所谓焓值，是指某一物体在某一温度下的总热值，包括液相的热值和气相的热值，例如，水蒸汽的焓值为(Cat+r)Cml?Cw?wl?wl?Cs?(l)(20)Cm2?Cw?w2?Cs?(l?w2)(21)式中