10SS干燥原理及设备第二章.ppt

主要内容 2.1 相关概念 2.2 干燥系统的物料衡算 2.3 干燥系统的热量衡算 2.4 干燥过程的图解 2.1 相关概念 1）湿基含水量ω 是以湿物料为计算基准的水分的质量分数，即 3）焓 内能：工质所具有的、与其组成原子和分子的运动状态 有关的能量，存储于物质内部，记为u。 流动功：在稳定流动系统中，工质克服阻力强制流入和 流出系统时所传输的能量，记为pv。 焓：单位质量内能和流动功之和，记为h: h = u + pv 单位：J/kg 注：焓的绝对值未知；计算相对值时取液态水的三相点为零焓。 4）相对湿度 湿空气的实际蒸汽压与相同温度下的饱和蒸汽压之比。 5）含湿量 在含有1kg干空气的湿空气中所含水蒸气的质量。 * 第2章 干燥过程物料和热量衡算 干燥原理及设备 Dry Theory Equipment Dry Theory Equipment 第2章 干燥过程的物料与热量衡算 华中农业大学工学院 即 md、mw分别表示湿物料中湿分质量和绝干物料质量。 2）干基含水量x 是以湿物料中绝干物料为计算基准的水分的质量比，即 干基含水量合和湿基含水量之间的换算关系为 φ ＝ 1 饱和湿空气 0 φ 1 未饱和湿空气 φ ＝ 0 干空气 相对湿度 表明湿空气与同温下饱和湿空气的偏离程度,反映所含水蒸气的饱和程度。 越干燥，吸水能力强 越湿润，吸水能力低 含湿量 kg水蒸气/kg干空气 干燥过程 干燥室 预热器 空气预热的作用？ 2.2 干燥系统的物料衡算 求解：干燥介质用量，蒸发的水分量等 预热器 L, t0 , d0 L, t1 , d1 干 燥 室 L, t2 , d2 湿物料 G1, ω1, (x1) 产品 G2, ω2, (x2) 新鲜空气 废气 L ：绝干空气质量流量，[kg干气/hr]； G1、G2 ：物料进出干燥器总量，[kg物料/hr]。 x1，x2：干燥前后湿物料的干基含水量； d1，d2：干燥前后湿空气的湿度。 2）空气消耗量L 1）水分蒸发量W W＝湿物料中水分减少量＝湿空气中水分增加量 绝对干物料质量： 3）干燥产品流量G2 对干燥器作绝干物料的衡算： 每蒸发1kg水分时，消耗的绝干空气量l 由于夏天的湿度比冬天大，故对同一干燥过程，夏天的空气消耗量 l 为大。鼓风机等装置要以全年最热月份的空气消耗量来决定湿空气的体积流量。 求新鲜空气的量： 体积流量 LVH 质量流量 L(1+d0) 1、热量衡算的基本方程 QP：预热器内加入热量，[kJ/h]； QD：干燥室内加入热量，[kJ/h]。 外加总热量 Q＝QP＋QD 2.3 干燥系统的热量衡算 汽化1kg水所需热量： (1) 预热器的加热量 qP 若忽略热损失，则 (2) 干燥室的热量衡算 输入量 1）湿物料带入热量（焓值） cM：干燥后物料比热，[kJ/kg湿料℃]； c1：水的比热， [kJ/kg水℃]。 2）空气带入的焓值 [kJ/kg水] 3）干燥设备中补充加入的热量 [kJ/kg水] 输出量 1）干物料G2带出焓值： 2）废气带出焓值： 3）热损失： Σ输入热量＝Σ输出热量 所需外加总热量 q： 加热空气；蒸发水分；加热物料；热损失 2.4 干燥过程的图解 在干燥操作中，空气通过预热器时，状态变化过 程为温度升高而湿度不变。若预热后的空气温度t1为 已知，则空气的状态也就确定了。而空气通过干燥器 时，由于空气和物料间进行热和质的交换，而且还受 外加热量的影响以及热损失等，所以其状态变化过程 是比较复杂的。通常，根据干燥过程中空气焓的变化 情况，将干燥过程分为等焓与非等焓干燥过程。 等焓干燥过程（绝热干燥过程或理想干燥过程） ——空气在进、出干燥室的焓值不变。 规定： 不向干燥室中补充热量 QD=0； 忽略干燥室向周围散失的热量 QL=0； 实际干燥过程 ——在非绝热情况下进行的干燥过程。 1、过程分析： 令 则有： ：外界补充的热量及湿物料中被汽化水分 带入的热量；补充热 ：热损失及湿物料在干燥室获得的热量。损失热 等焓过程又可分为两种情况： 空气放出的显热完全用于蒸发水分所需的潜热，而水蒸汽又把这部分潜热带回到空气中，所以空气焓值不变。 湿物料中水分带入的热量及干燥器补充的热量正好与热损失及物料升温所需的热量相抵消