第八章干燥四、干燥的能量衡算

1、1 化工原理化工原理 主講教師主講教師: :沈吉林沈吉林干燥過程的能量衡算干燥過程的能量衡算熱量衡算:干燥器的熱效率和干燥效率空氣通過干燥器時的狀態(tài)變化預(yù)熱器提供的熱量QP干燥器輸入的熱量QD整個干燥系統(tǒng)的總傳熱量Q2 化工原理化工原理 主講教師主講教師: :沈吉林沈吉林連續(xù)干燥過程的熱量衡算示意圖熱量衡算:3 化工原理化工原理 主講教師主講教師: :沈吉林沈吉林熱量衡算:4 化工原理化工原理 主講教師主講教師: :沈吉林沈吉林熱量衡算:5 化工原理化工原理 主講教師主講教師: :沈吉林沈吉林1.1.預(yù)熱器提供的熱量預(yù)熱器提供的熱量預(yù)熱器L H0t0 I0QPL H1t1 I101pLIQLI

2、10()pQL II熱量衡算:6 化工原理化工原理 主講教師主講教師: :沈吉林沈吉林干燥器L I1 H1 t1G1 w1 I11L I2 H2 t2G2 w2 I22QDQL2.2.向干燥器補(bǔ)充的熱量向干燥器補(bǔ)充的熱量熱量衡算:7 化工原理化工原理 主講教師主講教師: :沈吉林沈吉林濕物料的焓的表示濕物料的焓的表示: :;:;:;:;)(濕物料的比熱水分的比熱絕干物料的比熱mwswsCCCXCCILDQIGLIQIGLI2211LDQIIGIILQ1212)( 以以00液態(tài)濕分及固體的焓為液態(tài)濕分及固體的焓為0 0，則以，則以1kg1kg絕干物料為基準(zhǔn)的焓：絕干物料為基準(zhǔn)的焓：熱量衡算:8

3、化工原理化工原理 主講教師主講教師: :沈吉林沈吉林3.3.干燥系統(tǒng)的總熱量衡算干燥系統(tǒng)的總熱量衡算2021()()pDLQQQL IIG IIQ 干燥系統(tǒng)消耗的總熱量Q Q等于預(yù)熱器提供的熱量Q QP P加上干燥器提供的熱量加上干燥器提供的熱量Q QD D上式稱為連續(xù)干燥系統(tǒng)熱量衡算基本方程式熱量衡算:9 化工原理化工原理 主講教師主講教師: :沈吉林沈吉林分析分析0201.01 1.88()LHtt21(2490 1.884.187 )Wt加熱空氣加熱空氣QL加熱并汽化水分加熱并汽化水分加熱濕物料加熱濕物料熱損失熱損失加熱干燥系統(tǒng)的總熱量Q Q主要用于主要用于)(12mGC熱量衡算:10

4、化工原理化工原理 主講教師主講教師: :沈吉林沈吉林LmDPQtWGCttHLQQQ1212020187. 488. 12490)(88. 101. 1即： 結(jié)論：干燥系統(tǒng)中，加入干燥系統(tǒng)的熱量等于蒸發(fā)水分、加熱空氣與物料的熱量，以及干燥系統(tǒng)中熱損失之和 忽略空氣中水汽進(jìn)出干燥系統(tǒng)的焓的變化和濕物料中水分帶入干燥系統(tǒng)的焓，則上式可簡化為：LmDPQtWGCttLQQQ2120288. 12490)(01. 1熱量衡算:11 化工原理化工原理 主講教師主講教師: :沈吉林沈吉林干燥系統(tǒng)的熱效率干燥系統(tǒng)的熱效率%100%1001,DPQQQ向干燥器輸入的總熱量中水分所消耗的熱量干燥器內(nèi)用于汽化物料

5、21(2490 1.884.187 )Wt 若蒸發(fā)水分量為W,空氣出干燥器時溫度為t2,物料進(jìn)干燥器溫度為,則干燥器內(nèi)汽化水分所需熱量Q1為：12 化工原理化工原理 主講教師主講教師: :沈吉林沈吉林 熱效率越高表示干燥器熱利用率越好。熱效率越高表示干燥器熱利用率越好。t2 或或 H2 可以提高熱效率。但可以提高熱效率。但 H H2 2 使推動力減小；使推動力減?。籺 t2 2 過低，則可過低，則可能使高燥產(chǎn)品返潮、在系統(tǒng)后面的設(shè)備中析出濕分，因能使高燥產(chǎn)品返潮、在系統(tǒng)后面的設(shè)備中析出濕分，因此：此：t2=tas+（2050）。 提高熱效率的措施：提高熱效率的措施：對設(shè)備進(jìn)行保溫，使熱損失減小

6、；對設(shè)備進(jìn)行保溫，使熱損失減?。焕脧U氣預(yù)熱冷物料或冷介質(zhì)；利用廢氣預(yù)熱冷物料或冷介質(zhì)；部分廢氣循環(huán)部分廢氣循環(huán)。干燥系統(tǒng)的熱效率干燥系統(tǒng)的熱效率13 化工原理化工原理 主講教師主講教師: :沈吉林沈吉林干燥系統(tǒng)的干燥效率干燥系統(tǒng)的干燥效率%100%10021QQ熱量空氣在干燥器內(nèi)放出的中水分所消耗的熱量干燥器內(nèi)用于汽化物料)(88. 101. 1 (2102ttHLQ21(2490 1.884.187 )WtQ1=14 化工原理化工原理 主講教師主講教師: :沈吉林沈吉林理想干燥過程理想干燥過程 說明干燥介質(zhì)在干燥器中經(jīng)歷的過程為等說明干燥介質(zhì)在干燥器中經(jīng)歷的過程為等焓過程，即干燥介質(zhì)的狀態(tài)

7、在干燥器中沿等焓焓過程，即干燥介質(zhì)的狀態(tài)在干燥器中沿等焓線變化。線變化。1 1）設(shè)備無熱損失，）設(shè)備無熱損失，Q QL L=0=0；2 2）不補(bǔ)充熱量，）不補(bǔ)充熱量，Q QD D=0=0；3 3）物料足夠濕潤，溫度保持為干燥介質(zhì)的濕球溫度）物料足夠濕潤，溫度保持為干燥介質(zhì)的濕球溫度t tw w，即即 1 1= = 2 2= =t tw w ；4 4）被汽化的濕分帶入的熱量可以忽略不計，則：）被汽化的濕分帶入的熱量可以忽略不計，則：I I1 1=I=I2 2?？諝馔ㄟ^干燥器時的狀態(tài)變化15 化工原理化工原理 主講教師主講教師: :沈吉林沈吉林H2t t1 1=100%=100%ABC等焓過程t

8、t0 0t t2 2H0=H=H1 1空氣通過干燥器時的狀態(tài)變化16 化工原理化工原理 主講教師主講教師: :沈吉林沈吉林H2t t1 1=100%=100%ABC1、干燥器中不補(bǔ)充加熱，QD=0，I1I2，空氣狀態(tài)變化在等焓變化BC線下方，即BC1t t0 0t t2 2H0=H=H1 1C1C22、干燥器中有補(bǔ)充加熱QD，而且比熱損失及干燥物料帶進(jìn)與帶出干燥器差值的和還要大，此時I2I1，空氣狀態(tài)變化在等焓變化BC線上方，即BC217 化工原理化工原理 主講教師主講教師: :沈吉林沈吉林Ht t=100%=100%ABCC1C2C3實際干燥過程實際干燥過程空氣通過干燥器時的狀態(tài)變化18 化

9、工原理化工原理 主講教師主講教師: :沈吉林沈吉林 常壓下擬用溫度為常壓下擬用溫度為20、濕度為、濕度為0.008kg水水/kg干氣的空氣干干氣的空氣干燥某種濕物料?？諝庠陬A(yù)熱器中被加熱到燥某種濕物料?？諝庠陬A(yù)熱器中被加熱到90后送入干燥室，后送入干燥室，離開時的溫度為離開時的溫度為45、濕度為、濕度為0.022kg水水/kg干氣?，F(xiàn)要求每小時干氣?，F(xiàn)要求每小時將將1200kg的濕物料由含水率的濕物料由含水率3%（濕基）干燥至（濕基）干燥至0.2%（濕基），（濕基），已知物料進(jìn)、出口溫度分別為已知物料進(jìn)、出口溫度分別為20和和60，在此溫度范圍內(nèi)，在此溫度范圍內(nèi)，絕干物料的比熱為絕干物料的比熱

10、為3.5kJ/(kg)，水的平均比熱為，水的平均比熱為4.19 kJ/(kg )。干燥設(shè)備熱損失可按預(yù)熱器中加熱量的干燥設(shè)備熱損失可按預(yù)熱器中加熱量的5%計算。試求：計算。試求：1 1）新鮮空氣用量，）新鮮空氣用量，kg/hkg/h；2 2）預(yù)熱器的加熱量）預(yù)熱器的加熱量Q QP P，kWkW；3 3）干燥室內(nèi)補(bǔ)充的熱量）干燥室內(nèi)補(bǔ)充的熱量Q QD D，kWkW；4 4）熱效率）熱效率 。19 化工原理化工原理 主講教師主講教師: :沈吉林沈吉林解解: :（1 1）新鮮空氣用量，）新鮮空氣用量，kg/h； 0020002010020103093003010301222111.wwX.wwX h

11、kgwGG/1164)03. 01 (1200)1 (11預(yù)熱器干燥器H0=0.008t0=20H1,t1=90W2=0.2%,2=60Cs=3.5kJ/kg.W2=3%,1=20G1=1200kg/hH2,t2=45QL=5%QPQDQP20 化工原理化工原理 主講教師主講教師: :沈吉林沈吉林33.67kg/h)002. 003093. 0(1164)(21XXGWhkgHHWL/ )(2405008. 0022. 067.3302絕干氣(2)預(yù)熱器的加熱量預(yù)熱器的加熱量QP，kW kW.)().()tt (LC)II(LQHP934720900080088101124050101 J/h

12、172565.48k(3)干燥室內(nèi)補(bǔ)充的熱量干燥室內(nèi)補(bǔ)充的熱量QD，kWLDQIIGIILQ)(121221 化工原理化工原理 主講教師主講教師: :沈吉林沈吉林 )(kg/kJ.HtH.I絕絕干干氣氣191120080249290008088101124928810110101 )(kg/kJ.HtH.I絕絕干干氣氣141020220249245022088101124928810112222 )(72.51kJ/kg)(210.5kJ/kg絕干物料絕干物料絕干物料絕干物料 20184403053601844002053111222).()CXC(I).()CXC(Iwsws 22 化工原理化工原理 主講教師主講