《最新干燥过程的物料衡算PPT课件》由会员分享,可在线阅读,更多相关《最新干燥过程的物料衡算PPT课件(25页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、干燥过程的物料衡算(1)湿物料的水分蒸发量)湿物料的水分蒸发量 或又所以(2)空气用量)空气用量 进入和排出干燥器的湿分相等,故有: 干燥器出口空气状态亦可利用图解法在湿度图中直接求得:对于理想干燥过程 ,有:BAH=0.08tt0 t2 t1H0=H1CH2 非理想干燥过程非理想干燥过程 非理想干燥过程为非等焓干燥过程; 空气状态不是沿绝热饱和线变化 ; 实际的干燥过程大多为非理想干燥过程。 出口状态参数需由下式计算求得: 干燥器的热效率干燥器的热效率 常用的干燥器的热效率定义为:干燥过程中,蒸发水分所消耗的热量与加入系统的热量之比。即: 式中如干燥器中空气所放出的热量全部用来气化湿物料中的
2、水分 , 则:干燥器中无补充热量,则若忽略湿比热容的变化,则 关于热效率:关于热效率:可以表示热利用的程度,但还不能以此判别设计或操作的优劣; 降低空气出口温度t2和提高空气的出口湿度H2,可以减少废气带出的热量,减少空气用量,提高热效率; 用热空气作干燥介质时,热效率=30-60%;应用部分废气循环时,=50-75%; 热空气的漏出或冷空气的漏入会降低干燥器的热效率; 尽量利用废气中的热量,如用废气预热冷空气或湿物料,减少设备和管道的热损失,都有助于热效率的提高。 9.5.3 干燥时间的计算干燥时间的计算(1)恒定干燥条件下的干燥时间计算(间歇过程)恒定干燥条件下的干燥时间计算(间歇过程)
3、a)恒速干燥阶段)恒速干燥阶段 干燥速率干燥速率R R的求取:的求取: 干燥速率R可由实验测定,所用实验条件必须与待设计的干燥器的条件(如干燥器型式、空气流速及空气的状态、湿物料的堆积厚度等)相同。 也可按传质或传热速率式估算恒速阶段的干燥速率R。 kH 、 h 可由实验求得 ,可供参考的经验式:W/m2 oC 适用范围: 空气平行流过物料表面空气平行流过物料表面或 空气垂直流向固体表面空气垂直流向固体表面适用于:b) 降速阶段的干燥时间降速阶段的干燥时间 积分法积分法 求求解解:干燥曲线已知,将1/R对相应的X值进行标绘,求得X2-Xc之间的面积,再由上式求得时间2。 特点:特点:比较准确,
4、但计算较繁,且事先应具有从实验获得的与生产条件相仿的干燥速度曲线。 近似计算近似计算 简简化化:当降速段的速率曲线近似地以临界C点与平衡含水量E点的联线替代降速段曲线时,则R与X-X*成正比。 计算式:计算式:简化后,推导得降速阶段干燥时间2为: 对多孔性物料,符合毛细管理论的干燥过程适宜采用这种方法。 按扩散理论计算按扩散理论计算 对于厚度为l的平板,当侧面和底面绝热,干燥只在表面上进行时,在干燥时间较长的情况下:最终含水量为X2所需降速干燥时间为: c) 总的干燥时间总的干燥时间 =1+2 注注:上式中的DL为常数,但DL是随含水量和温度而变化的,含水量越大,温度越高,DL越大,计算时应采
5、用实验所得的平均值。 (2)非恒定干燥条件下的干燥时间计算(连续过程)非恒定干燥条件下的干燥时间计算(连续过程)实际干燥过程,干燥条件不是恒定的。 一连续逆流干燥器物料与空气的温度沿流程的分布曲线 :区区:预热区 ,可忽略不计 区区:干燥的第一阶段区区:干燥的第二阶段 干燥器长温度H2t2X11X1twXCtwX22H2t2HCtCH1t1忽略预热段,其它两段的干燥时间可分别计算如下: a)干燥的第一阶段)干燥的第一阶段 在干燥的第一阶段,任一截面都可写出传递速率关系: 任一微元距离内,空气与湿物料逆流接触的时间为d,相应的湿度和水分含量的变化为dH与dX,根据物料衡算有:若干燥的第一阶段为绝
6、热冷却过程,则kH和Hw均为常数。 式中,Hc为:设干燥速率与自由水分的关系仍可用下式表示: b)干燥的第二阶段)干燥的第二阶段 由物料衡算:第二阶段的任一截面和物料出口之间做水分的衡算,可得: 如空气的状态变化可视为绝热冷却过程,则Hw为常数 ,上式积分后整理得:c )总干燥时间)总干燥时间 =1+2 (3)干燥过程设计参数的确定干燥过程设计参数的确定 进口温度: 为了强化干燥过程,降低设备成本,应提高提高空气的入口温度。 空气的进口温度与湿度空气的进口温度与湿度 空气出口温度空气出口温度 在并流操作中,一般取气体出口温度比固体出口温度高1020在逆流操作中,一般可选100作为初步设计值。 降低降低空气的出口温度,可减少空气的消耗量、提高热效率、降低操作费用。 进口湿度:空气的进口湿度愈低愈低,所需的空气量就愈少。一般情况下,空气的进口湿度决定于当时当地的大气状态。 湿物料的出口温度湿物料的出口温度 目前还没有较精确的计算公式,一般取相似于设计条件下的实验值,或用经验式估算。 物料允许的最高温度对于细颗粒或液滴并流干燥时,湿物料的出口温度2为: