《固体物料的干燥.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《固体物料的干燥.docx（37页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、第十一章固体物料的干燥主要内容：湿空气的性质几湿度图； 干燥过程的物、热衡算；干燥速率和干燥时间； 干燥器。重点内容：干燥器的物料衡算与热量衡算；干燥速度与干燥时间。难点：空气干燥器的热量恒算。课时安排：6 第一节概述一、干燥的分类和用途讲到干燥，自然联想起农村晒谷子，生活中晒衣服，想必干燥即除水操作。如果干燥在太阳下才能实现，则化肥厂，制药厂，染织厂需要开辟大规模的“晒场”，才能正常生产。显然生活中的晒衣服与干燥的操作是有区别的。利用热能使湿物料的湿份汽化， 水汽或湿份蒸汽经气流带走， 从而获得固体产品的操作。如图11-1所示。（水汽）图11-1干燥示意图二、干燥操作在化工生产中的应用化工原
2、料工业，聚氯乙稀的含水量不能高于0.3 %，否则影响制品的质量。制药工业,抗菌素的水分含量太高，会影响使用期限。染料工业，未经干燥的染料，影响染色质量。所 以化工、轻工、造纸、制革、木材、食品等工业均利用到多种类型的干燥操作。三、干燥操作的分类按传热方式分为：传导干燥、对流干燥、辐射干燥、介电加热干燥；按操作压力分为：常压干燥、真空干燥；按操作方式分为：连续式、间歇式。第二节湿空气与性质湿度图一、湿空气概述什么是湿空气：大气是干空气与水汽的混合物，亦称为湿空气。要研究空气的性质，首先想到，湿空气是混合物，则混合的比例是多少呢？所以要研究， 湿度性质（湿度，相对湿度，绝对湿度百分数）其次想到，空
3、气是气体，应适用于气体状态方程，即温度、压力、体积。所以要研究，温度性质（干球温度、湿球温度、绝热饱和湿度、露点）容积性质（湿容积、饱和湿容积）。由于大气压力，对一定地区，约为定值，所以不研究压 力性质。再其次，要研究空气对湿物料的传热，所以要研究，一一空气的比热性质（湿热焓）所以要研究湿空气，实质是研究空气的四大类性质。为了叙述方便，我们假设下面三个前提：（1）干燥过程的湿空气，可作为理想气体处理， 诸如理想气体方程式，道尔顿分压定律，均可应用于湿空气。（2）因为干空气是作为热载体， 它的质量在干燥过程中始终不变，所以湿空气的有关参数均为单位质量的干空气为基准。（3）系统总压 P =101.
4、3 kPa。二、湿空气性质1.湿度H 湿空气中单位质量干空气所具有的水汽质量，kg kg干空气。湿空气中水汽的质量M wnwH 二湿空气中干空气的质量M g ng式中，Mw 水汽的分子量,Mw = 18kg kmolM g 空气的分子量,M g = 29kg kmol_1;nw 水汽的摩尔数，kmol ；ng空气的摩尔数，kmol ；若湿空气总压为P，水汽分压为p，则干空气分压为 P - ppV 二 nwRT , (P - p)V 二 ngRT，相除得:nw(I)Hu18 P 0.62229 P pP - P在式（I）中，若分压等于同温度下的饱和蒸气压，即P = Ps时，则此时湿度H称为饱和湿
5、度，用 Hs表示,PsHsWp-Ps2.绝对湿度百分比。在一定温度和总压下，湿空气的湿度与饱和湿度之比的百分数, 即是:H 100% = (P 一 Ps)P 100%Hs(P-P)Ps3.相对湿度 一一在一定总压下，湿空气的水汽分压P与同温下饱和水蒸汽压Ps之比,(II)即相对湿度，以示之。PsPs二 f (T) f(P,T)由定义得Ps的物理意义,- P 二 Ps - Ps 二 Ps(1 一 J当 =1时，推动力 ps - p = 0，说明此时的湿空气已被水汽饱和，不能再吸收水 分了。减少，即 ： 1时，Ps - P 0，湿空气吸收能力增加。 T 0 时，Ps - p TPs，说明此时湿空气
6、吸湿能力增至最大。所以说，相对湿度；：，H s 二 0.622PsP 一 Ps表示了湿空气吸湿能力。H能否表达湿空气的吸湿能力呢?P0.622 d1H所以Ps - P 二 PsP0.622 ,1 H由此式看出，H的大小，并不能确定推动力(Ps - P)的大小，所以说，H湿空气中，水汽含量的绝对值，并不能表示湿空气吸湿能力的大小。所以 并得，申PsH =0.622”，”PN Ps此式将 H ,，T联系在一起，是个重要公式。式(I)(la)4.湿空积VH湿空气的比容，即每kg干空气和其所带的H kg水汽所具有的体积,单位是m3 kg d干空气。干空气比容，每kg干空气的体积，Vg示之；水汽比容，每
7、kg水汽的体积，Vw /示之。Vh -VgVwH1 kg干空气，为12g kmol，在压力为101.3kPa，温度为T时,其体积为:RTv-(a)29 kg干空气，在压力为101.3kPa，温度为273 K时，其体积为:1 R 27322.41”，”101.322 41 TT得：Vg 二2241 =0.773丄,g 292732731同理，1 kg水汽，摩尔数为 丄，在压力为101.3kPa时,18丄RT Vw = 18，”，”,101.3得:(b)(c)(d)只能表达、(II)合H表示，(e)22.41 TT=1.24418 273273VH 匕773 口忙(III )亦可这样导出，1 kg
8、干空气为 g kmol , H kg水汽为H促kmol，在压力为101.3kPa时，总体积为:(得:Vh1 h(2928)RT101.3(f)Vh1 H TVH = 22.41()2928 273T= (0.773 1.244H)273(III )5.饱和容积VHS被水汽饱和的湿空气比容，以 Vhs表示。-被水汽饱和的湿空气湿度为H73244心令6.湿热CH湿空气的比热。在常压下，1 kg干空气和其所带的 H kg水汽升高温度1 K ,所 需的热量，称为湿热。Ch -CgCvH式中，Cg 干空气比热，kJ kg干空气 KCv水汽的比热，kJ kgJ干空气 K 4在工程计算中，常取 Cg =1.
9、01kJ kg 4 K*，Cv =1.88 kJ kg_ K _1(IV)Ch -1.01 1.88H7.焓 IH湿空气热焓，为每1 kg干空气与其所带的 H kg水汽所具有的热焓之和。(g)Ih =Ig IvH般焓的计算是以 273 K为基准的。lg 二Cg(T -273)Iv 二 Cv(T -273) ro式中，L 湿空气的焓，kJ kgJ干空气 K；lg 干空气的焓，kJ kg，干空气K；Iv 水汽的焓，kJ kg J干空气 K J ；r0 水在273 K时的汽化潜热，取 r0 =2492kJ kg J。代入式(g)，得：Ih 二 Cg(T-273) Cv(T-273)H rH =(Cg
10、 QH)(T - 273) rHIH =( 1.01 1.88H)(T-273) 2492H”，”，(V)8. 干球温度T。一一用普通温度计量法所测得的湿空气的温度，称为干球温度。单位用开尔文温度。9. 露点Td。不饱和的湿空气在总压与湿度保持不变的情况下，降低温度，使之达 到饱和状态之湿度，即为露点。-0.622PsP 一 Ps某湿空气Td下的湿度Hs与该湿空气在某一温度下的湿度H应相等。(Hs = H)，即已知露点求湿度的原理。若总压P，湿度H为已知，；Hs =H =0.622 Ps ，可求出饱和水蒸气分压ps,P Ps查水蒸气压表，与 ps相应温度即为露点。此即已知湿度求露点的原理。10
11、. Tw如图11-2所示，左边的温度计(A),感温球裸露在空气中，则此温度计所测得的温度为空气的干球温度。右边的温度计（B）,感温球用纱布包裹，纱布用水保持湿润， 则此温度计所测得的温图 11-2度计，假定开始时，A.B温度计显示出相同的温度T。由于湿纱布表面的水汽分压pw . p，湿纱布中的水分会汽化。单位时间汽化所需热量为qi =wr。由于汽化的热量，只能取自于水中的显热，所以纱布中的水温要降低，比如降至T，这时空气中的温度高于水的温度,即T T，于是有热量由空气传至纱布中,单位时间传递的热量为 q2二A仃-T）。起初,T -T差值较小，.q q2，水温继续下降,则q2上升，当降至Tw时，
12、qi =q2，传热速率达到动态平衡， 纱布中的水温不再降低,此时水温Tv即为湿空气的湿球温度。如图9-3所示。由 qi =q2 得-Tw)(a)式中，A 湿纱布与空气的接触面积,二 空气至纱布的对流传热膜系数，kW K 4 ；Tw 湿球温度，K ； T 干球温度，K ；PwTw时的饱和水蒸气压，kPa。另一方面，水汽扩散的推动力，亦可用其对应的湿度差(Hw-H)表示。Hw为水汽分压为Pw时的湿度。则依水汽通过有效气膜的传质速率，可写出：W Kh(HwH)”，”,(b)A21i式中，Kh 以湿度差为推动力的传质系数，kg m s_ HH w 湿球温度下(Tw)的饱和湿度,1kg kg -，Hw-
13、0.622PwP Pwpw是与Tw对应的水的饱和蒸气压；1 1H 湿空气的湿度，kJ kg干空气 K 。联立式(a)、(b)，得：一(T - Tw) = Kh(Hw -H)Tw= T -(Hw-H)(VI)若已知干球温度，求湿球温度 Tw，要用试差法。11.绝热饱和温度Tas。如图11-4所示绝热饱和器。当湿度为H 温度为T的不饱和空气与大量的循环水密切 接触时，水就向空气中汽化变为水汽，所需潜热只能取自空气中的显热。即空气的湿度在增加，而温度则在下降。因为是绝热过程，所以空气的焓是不会变的。当空气被水汽饱和时(Ps =p)，水不再汽化，空气温度也不再下降，而等于循环水的温度，此温度称为该空气
14、的绝热饱和温度Tas，其对应的饱和湿度为Has，进入湿空气的焓为1比，湿空气经增湿冷却后的焓为|IHiIH2(1.01 1.88H)(T -273) Hr。=(1.01 1.88H as)(Tas - 273) 心。设(1.01 1.88H) : (1.01 1.88Has) CH贝V Ch(T -273) Hr。=CH(Tas -273) Hash(HHas)r5 (T273) “cTas竺0 H273ChChrTas 二 T 一 ( H as 一 H )，”，”，(VII)C H式中，T 空气的干球温度，K ；Tas 空气的绝热饱和温度， K ；H 空气的湿度，kg kg J ；H as空
15、气在Tas, kg kg J ；r0水在273 K时的汽化潜热，r0 =2492kJ kg。简言之，当空气在焓不变的情况下增湿冷却，而达到饱和的温度，即为空气的绝热饱和温度。ot若将式(VI)与式(VII )进行比较，如果Ch ， r0 ：“ rw，则Tas二Tw。例如当KhH =0.01 0.1时， Ch = 1.03 1.2，温度不太高(如T =320K )，相对湿度不太低(如 =0.6)时，得 H = 0.047kg kg干空气。所以 Ch =1.01 1.88 0.047 = 1.10。而1.09，即可认为KhaKh=Ch。所以当空气温度不太高，相对湿度不太低时，即湿球温度接近 273
16、K时，rw :- r0,则CH。对于空气水系统的计算可认为绝热饱和Kh温度与湿球温度相等。对于不饱和的湿空气，T - Tw Td对于饱和的湿空气，T =Tw =Td四、湿空气计算举例【例11-1】某湿空气的总压 P二101.3kPa，干球温度T二343K，相对湿度二40%。试求湿空气的湿度 H ；湿球温度Tw或绝热饱和温度Tas ；露点Td ;湿容积Vh ;饱和湿容 积Vhs ;湿热CH ；焓I H ；水蒸气分压p。解：查T =343K时，水的饱和蒸气压 ps =31.16kPa。d .p043116_（1） H =0.622Ps=0.6220.0872kg kg，干空气P，ps101.3-0
17、.4V1.16（2）要用试差法求Tw，设Tw =325K，查得水在325 K的饱和蒸气压Pw 二 13.7kPa , rw 二 2373kJ kg_1Hw=0.622P - Pw-0.622 137 -101.313.7-0.0973kg kg干空气rT-1.09（HwH）2373= 3431.09（0.0973 -0.0872） = 321.1K （说明假设Tw偏咼）又设 Tw =3 2K4 ,在3 2K4的饱和蒸气压Pw = 13.02k P arw 二 2376kJ kg 413.02101.3-13.022376-Tw =343（0.0917 -0.0872） =333K （说明假设
18、Tw偏低）1.09-Hw =0.622= 0.0917这说明Tw在325K和324K之间，试差法难于计算。所以 Tw = 324.7K 。(3) Hs 二 H =0.622 匚P - PsPs PH0.622 H101300 0.08720.6220.0872=12450Pa查水的饱和蒸气压表，得 Td =323.5K(4) Vh =(0.773 1.244H)丄 (0.773 1.244 0.0872)343 = 1.107m3 kg273273(5) T =343K 时，ps =31.16kPap31 16H s 二 0.622二 0.6220.276P-Ps101.3-31.16T343
19、3.Vhs =(0.773 1.244Hs)(0.773 1.244 0.276)1.403m kg273273(6) CH -1.01 1.88H -1.01 1.88 0.0872 =1174J kgK(7) IH =(1.01 1.88H)(T -273)2492H= 1.174 (343 - 273) 2492 0.0872 二 299.5kJ kg （8）H =0.622 rP-P.872 1013 12.46kPa0.622 0.07872HPp =0.622 H五、湿空气T -H图绘制利用公式计算湿空气的各种性质参数，相当繁琐，有时还要用试差法计算，利用算图， 则十分便捷。关于湿
20、空气的算图已绘有数种，且各有所长，亦有所短，就准确而论，当推谭 天恩的I -x图，只可惜不能求取湿空气的比容VH与比热CH，又没有采用国际单位制,用45的斜座标系，使初学者学起来难以理解。由本课件主持人祁存谦所绘制的、改进的 湿空气T -H图，如图9-5所示，各种参数求算全面，精度亦足够准确，采用国际单位制， 且为常用的直角坐标系，为一实用的湿空气算图。图11-5大气压下湿空气 T H图1. 等温线。在图11-5中，是与纵轴平行的一组直线，每根直线都是等温度线。2. 等湿线。在图11-5中，是与横轴平行的一组直线，每根直线都是等湿度线。3. 等相对湿度线（等 线）。-0.622PsP Ps(I
21、I)对于某一定值的 = ,取温度T1, T2, T3,由饱和蒸气压表，查得相应的ps1, Ps2 , Ps3”，然后由式 （II ）计算得到相应的 H1 , H2 ,出”。可得到 :=1时的 一条等线。再令；：=；：2，又可得到一条等；：2线，图9-5绘出了 = 1 %. 5%. 10% ”100%共12条等线。4.湿热湿度线（CH H线）CH =1.01 1.88H按上式作图即湿热-湿度线。5. 汽化潜热线。将各种温度下水的汽化潜热(查水蒸气性质表)，标注在图上，即汽化潜热线。6. 湿容积线。由下列式(III )，以H为参变量，由H =0至0.14 kg kgJ干空气，共作了八条湿容 积线。
22、Vh =(0.773 1.244H)丄”，(III )273式中，VH 湿空气比容，m3 kg干空气。这样，由图11-5中可直接读出湿容积，避免了内插法。7. 水蒸气分压线。由下列式(I)，可作出水蒸气分压湿度线。HPp 二0.622 H式中，p湿空气的水蒸气分压，kPa ；六、T - H图的绝热冷却线绝热冷却线应该是等焓冷却至饱和的线，其方程为：I H = I HS，或写成：(1.01 1.88H)(T -273) Hr。= (1.01 1.88H as)(Tas 一 273) Has”(a)式中，IH、IHS湿空气的焓和饱和湿空气的焓，kJ kg J干空气；T、Tas 湿空气的干球温度和绝
23、热饱和温度，K ；H、Has湿空气的湿度和温度为Tas时空气的饱和湿度，kg kg干空气；r0温度为273 K时水的汽化潜热，r0 = 2492kJ kg 。由方程(a)得到一系列线群，即为绝热冷却线。若令 Tas =315K，计算得 Has = 0.05476kg kg* 干空气，IHS =183.21kJ kg_1 干空气，代入上式(a)得：(1.01 1.88H)(T -273) Hr0 =183.21或 H =1.01458.94-T +1978.8 1.88T1978.8 1.88T由上式看出，此线的斜率与截距都随T而变。但当T由315 K变至373K时，斜率由3.928 X 10
24、变至3.769 X 10 截距由0.1785变至0.1712 ,由于变化甚微， 可当作直线处理。该直线即为等Tas( = 315K)线，亦为等焓线(IH =183.21kJ kgJ干空气)，亦为绝热冷却线。冋理，本文共作了12条绝热冷却线，由图 9-5中看出，它们之间并不相互平行。各绝热冷却线的方程，可看作是过该线两个端点的直线。例如Tas =315K的这条线，可看成是过下列两点：(T1 =315K, H1 = 0.05476kg kg干空气)和T2 =373K, H 0.03066kg kg干空气)，其方程为：_4H - -4.155 10 T 0.1856当T =273K时，则：H = 0
25、.07217kg kg干空气现将其他各线之计算结果列在表11-1中。3Will人干柠丿公斤 1个门d iffTI 空 *1址曲贰点的直坨力世ETC-2711 Olfe片fAH斤i空)比籾竈松(TfK/公斤水i27512. :M)虫TOII- 4-tOJT+G. II迦0. (X)：Wi25J322. W11= 1, DWX IQT+O 119330.0090411.470 0011252628534.QFh= a.oioxioH + q I丄術O.OISS0.005忆TRII 4. 007x io1 r +0 “830 CI891O.fXNiW2560丄鮪FUh11= 3. !WSX l0L
26、1 + 0.0.024JO.婶o.oowt2551时H = 3.晰X 10； 1 F0- H2J0 (H；斬2:1530.01OT2254ti：朋MQ. 17H & 990=107 +。灯刖0 (M34712. 100,01261.H2. b?11= KWrXLOT + O 淖？0 Q：i*WW印0,0lW?海脚曲剳II * 1【丽乂 lOU+O 1 締fta 0721752.01e 02G812500:师236. 24II 4渊0处10计十。一卫】0167.270, 026 ?225)8302.6111 : 4. 1ISK* !04T + 0.舅Ma. iitfiH.QIO.QXil250T
27、ll = -l (i7bx loH+0G.表11-1焓差与湿度差之比例系数计算表由表11-1中看出，焓差与湿度差之比例系数近于常数，其相对误差在一1%以内。因此,我们可以将焓值等刻度列在等 T ( = 273K)线上。由图9-5确定某空气状态的焓值时，可过 该空气状态点，作邻近两条绝热冷却线的平行线，与焓值座标相交，即读得焓值。Tas =315K的绝热冷却线与饱和空气线（=100%）之点座标，由下列方程组可得到：4H =-4.155 10 T 0.1856H =0.622 匚P - Ps式中，ps、P 湿空气达到饱和时的水蒸气分压和湿空气总压kPa用试差法求解，得T =315K，即交点温度与T
28、as相等。所以，过某点作绝热冷却线之 平行线，其与饱和空气线相交，读得T即为Tas。关于等湿温度线，可由下列方程逐条画出。Tw 二T _J：c（Hw _H）1.09式中，Tw 湿空气的湿球温度，K ；rw 温度为Tw时水的汽化潜热，kJ kgJ ；Hw温度为Tw时空气的饱和湿度，kg kg J干空气。我们发现，当Tw : 320K时，Tw Tas,而且Tw 320K时，T： Tas，但相差甚少。 所以，图11-5中未画出湿球温度线，而取 Tw Tas七、T - H图应用举例（I ）【例11-2】 利用湿空气T - H图，求【例11-1】中的湿空气有关参数。解：首先在图11-5中找到 =40%的
29、相对湿度线与T =343K的等温线之交点 A。过A 作水平线，交湿度座标得湿度 H = 0.0873kg kg，干空气，交-=100%的相对湿度线于 B 点，由B作垂线交温度座标得露点 Td =323.3K，交湿热线于C点，由C作垂线交湿热线 横座标得湿热Ch =1.174kJ kg 4干空气K ,交水蒸气分压线于 D点，由D作垂线交水 蒸气分压座标得 p =12.5kN m。再过A作相邻绝热冷却线的平行线，交焓值座标得焓 IH =300kJ kg 4干空气，交.=100%的相对湿度线于 E点。由E作垂线交温度座标得 湿球温度Tw =324.8K。最后过A作垂线交H = 0.0873kg kg
30、*干空气的容积线于 F点，交饱和容积线于 G点，由F和G作水平线交比容座标分别得湿容积VH =1.11m3 kg-干空气和饱和湿热容积 vHS = 1.40m3 kg J干空气。图9-6简要表达了查图方法。pCh图11-6【例11-2】附图现将计算法.本课件T -H图、柯尔森T - H图法、I - x图法所得的结果列在表 11-2 中。表11-2各种算图计算结果比较方法项目计算法本课件T- H图法柯尔森T-H图法I x图法杳图换算H （kg水kg干空气）0.08720.08730.1080.0860.086Tw 或 Tas(K)324.7324.832852 C325Td(K)323.5323
31、.332750 C323Vh (m3 kg 4干空气)1.1071.11内插VHs(m3 kg J干空气)1.4031.401.40CH （kJ kg J干空气K亠）1.1741.1741.22iH (kJ kg干空气)299.530070 71kcal kg，296.1p(kPa)12.4612.593.0 mmHg12.4从表11-2中看出，文献的图相差甚大，而本文的T H图，较之其他各类算图，具有求算全面数值准确节省时间等优点。八、T 一 H图应用举例（II ）【例11-3】 在常压连续干燥器中，须蒸发水分量为W = 468kg h J。空气采用废气循环操作。循环比（循环废气中绝干空气质
32、量与混合气中绝干空气质量之比）为0.8。设空气在干燥器中经历等焓增湿过程。已知新鲜空气的状态为1 1T0 =298K, H0 = 0.005kg kg 干空气；废气状态为 T2 =311K, H 0.034kg kg 干空气。试求新鲜空气的体积流量及预热器的传热量。预热器热损失可忽略。解：如图11-7所示，A点为新鲜空气状况，查得湿容积VH0 = O.85m3 kg_1干空气。B点为废气状况。Tm 二 308.3K ,M点为混合气状况，M点由循环比确定，即 BMMA = 1 4。得Hm =比=0.0283kg kg干空气，IHm =108kJ kg-1 干空气。C点为Hm干燥器前状况，得血图1
33、1-7【例11-3】附图也IE对包括预热器，混合器及干燥器的整个系统作水分的衡算，并令新鲜空气消耗量为 得:L_ WH2 -H046816140公斤干空气0.034 -0.005新鲜空气体积流量V二 LVH0 = 13720m3 hJ，预热器传热量Q =5L(IHi -lHm) =1.372 106kJ h_1九、三种类型湿度图比较从苏联沿袭过来并由谭天恩绘制的I -x图，目前国内教材使用较多，其特点是等湿线等焓线平行，但等温线不平行。如图9-8所示，而且该图不能读取 VH、VHS、CH。柯尔森教材的T -H图，欧美国家使用较多。其特点是等温线，等焓线（或绝热饱和线）平行，但等湿线不平行，而且
34、该图不能读取焓l H和水蒸气分压 Ps。本课件主持人祁存谦绘制“改进的湿空气T - H图”，其特点是等温线，等湿线平行,但等焓线不平行，可以读出所有参数值，采用直角坐标体系，初学者更容易理解。该图初载于1984年第4期“化学世界”。王振中编写的化工原理教材引用了该图。该教材1986年由化学工业出版社出版以来，截止至2001年9月，已总计印刷35万册，仓恫类教材印刷柯尔森的T-H图等温线平行，等焓线（绝热冷却线） 平行，但等湿线是发散的。前苏联的l-x图等湿线平行，等焓线平行，但等温线 是发散的。f祁存谦改进的T-H图等温线平行，等湿线平行，等焓线发 散。图11-8三种湿度图比较第三节物料衡算与
35、热量衡算、物料衡算概述在干燥器的设计计算中，通常已知： （1）单位时间被干燥物料的质量 G, ,（ 2）干燥前、 后物料中的含水量 W,和w2，（ 3）湿空气进入干燥器前的状态 比和1，（4）如果确定了湿 空气离开干燥器时状态 H 2，T2，这将利用热量衡算加以解决。 则可以求得水分蒸发量和干 燥产品的质量G2，而空气消耗量L,直接关系到预热器的能力和干燥器尺寸的设计。如何进行物料衡算?1.物料含水量的两种表示方法湿基含水量湿物料中水分的质量湿物料的总质量基含水量X-湿物料中水分的质量 基口量湿物料中绝对干料的质量w与X之间的换算关系的推导：设水分质量为mw,绝干料质量为 mcmwmcmwmw
36、 mc式相除得二mw mc . V Xw mc、物料衡算方程如图11-9所示，湿物料与热空气并流进入干燥器，连续操作废气亠(!1 ,9 .T )产品Qi W上湿物料Gi iWi热空气L图11-9 干燥器物料衡算对干燥器中的水分进行衡算：LH G1w1 = LH 2 亠 G2w2(a)L( H 2 - H i) = Gi- G? w?Gc 二 Gi (1 - Wi ) = G2 (1 - W2)G1Gc1 -W-!G2Gc1 - w2代入式(a)得：L(H2 - H|)= Gc- -Gc21 一 则1 - w2Lg -HJ 七。1 -X2)，”(VIII)式中，Gc 湿物料中绝干料的质量流量，k
37、g干料；L 干空气的质量流率，kg干空气；G1, W1 分别为湿物料的质量流率和湿基含水量，kgs；G2, w2分别为产品的质量流率和湿基含水量，kg sJ ；设水分蒸发的质量流率为 W kg sJ则W 二GcX -X2)= L(H2 -HJ(IX)设单位空气消耗量为I，kg干空气kg 水分，则若须选定风机型号，则须计算湿空气的流量V m3 sVL Vh而Vh= (0.773 1.244H)TV = L (0.773 1.244H)T上式中湿空气的 T和H,由风机所在 P位置的空气状态而言。三、物料衡算计算举例【例11-4】用干燥器对某盐类结晶进行干燥，一昼夜将10吨湿物料，由最初湿含量10%
38、干燥到最终湿含量 1% （以上均为湿基），经预热器后的空气的温度为373K，相对湿度为5%空气离开干燥器时的温度为338K，相对湿度为25%且已知进预热器前空气温度为293 K。当338 K时，水的饱和蒸气压为 24.99 kPa。试求：（1 ）产品的质量流率 kg h _1，（2）如干燥器的截面为园形，假设热空气在干燥器的线速度为0.4 m s J，干燥器的直径。解：如图9-10所示：图11-10【例11-4】附图(1) G2 (1 - w2) = G|(1 - wi)G2 = G11 - W11 - W2100 (1-0.1)24 (1-0.01)二 378.8kg h （2）思考路线V=
39、L VhT L(H2_HJ=Gc(X1 _X2)V 0.785uH 0.622心P - 1 P1= 0.6220.05 101.3101.30.05 101.3=0.0327kg kg-1 干空气（P1即为373 K或100C时水的饱和蒸气压，应为1大气压，即101.3 kPa）= 0.6220.25 24.99101.3 0.25 24.99二 0.0409H20.101-0.10= 0.111X2w20.011 - 0.01-0.0101Gc 二 G2(1 -W2)=378.8(1 - 0.01) = 374.2kg h*Gcg X2)H2 -H1374.2(0.111 0.0101)0.
40、0409 - 0.0327二4609kg干空气h J湿空气比容，按进入干燥器的空气状态计算，即T1, H1VH1 =(0.773 1.244HJ (0.773 1.244 0.0327)竺273273= 1.112m3 kg J湿空气流量为 V= LVh =4609 1.112 = 5125m3 h = 1.42m3 s干燥器直径V0.785u1.42:0.785 0.4二 2.13m四、干燥器热量衡算通过对干燥器的热量衡算，可以确定多项热量的分配情况和热量的消耗量，可作为计算空气预热器的传热面积，加热剂用量，干燥器尺寸，干燥器的热效率和干燥效率的依据。如图11-11所示。威如蘆气训上除的T嫌
41、水份曲笈除去的水份,q；特城为产品的物料，q；T. Th.q；图11-11干燥器热量衡算上图中，Q1, Q2 分别为进料和产品的温度，K ；G, G2 分别为进料和产品的质量流率，kg sCs, Cw 分别为干料和水分的比热，kJ kg -J K J ；W 蒸发水分流率，kgs；下面以273 K为基准，对干燥器进行衡算。输入的热量为：(1) 热空气输入的：L(1.01 1.88HJG； -273) 2492HJ kJ -sJ(2) 湿物料中的蒸发水分输入的：q2 = W 6(宀-273) kJ sJ(3) 湿物料中，将成为产品的干料输入的：qsGcCsG -273) X2GcCw1 - 273
42、) kJ s输出的热量为：(1) 废气中，原来湿空气带走的：q4= L(1.01 1.88HJ(T2 -273) 2492H1(2) 废气中被蒸发水汽带走的：q5、W2492 1.88(T2 - 273)(3) 产品中带走的：q6 = GcCs(r2 -273) X2GcCw 包 - 273)(4) 干燥器的热损失：q3qiq? q3 = q4 q5 q6 q3(q-q4)二心？)G7) 73 二 q q? q3L(1.01 1.88H 1)(T 273) -L (1.01 1.88H1)(T2 - 273)= W2492 1.88(T2 -273) -Cw( -273) 36(6 -如 73空气在干燥器中放出的热量(qj-q4)=蒸发水分须热(qj+产品升温(q2) +热损失(q3)即 L(1.01 1.88H1)(
