化工原理課程知識模塊(干燥)

112章固體枯燥固體枯燥原理固體枯燥原理枯燥設(shè)計(jì)型問題枯燥設(shè)備固體枯燥原理固體枯燥原理一、固體枯燥的方法1〕〕〕4〕介電枯燥。工業(yè)生產(chǎn)中常用對流枯燥，固體物料中的濕分常為水分，氣流為熱空氣流。二、濕空氣的性質(zhì)參數(shù)1Hpw的關(guān)系H0.622pwP ptw2、相對濕度當(dāng)p P時(shí)，ppw100%sts當(dāng)p P時(shí)，pw100%stPt3twt twr (H H)wwkH4tast tasr (H H)asasCH5、濕空氣的焓I(C C H)t2500Hg V6、濕比容22.4 273tv H28.927322.418273t273H77、濕空氣的密度1HvH三、濕固體物料的水分要弄清如下的概念：濕基含水率、干基含水率、非結(jié)合水、結(jié)合水、平衡含水、自由含水、臨界含水、臨界自由含水、最終自由含水。枯燥過程中需要去除的水分W G(X X1)C2四、枯燥曲線、枯燥速率、枯燥速率曲線1X~的關(guān)系曲線。2、枯燥速率是N AdWAdGCdXAd3、枯燥速率曲線是N ~X的關(guān)系曲線。A一般物料的枯燥分為恒速枯燥階段〔又稱為外表汽化階段〕和降速枯燥階段〔又稱為集中傳質(zhì)階段。在降速枯燥階段，某時(shí)刻的枯燥速率可以認(rèn)為與相應(yīng)物料中的自由含水量成正比?？菰镌O(shè)計(jì)型計(jì)算枯燥設(shè)計(jì)型計(jì)算一、恒定枯燥條件下間歇枯燥時(shí)間的計(jì)算恒速枯燥階段的時(shí)間： GcAN(X X )11cAc降速枯燥階段的枯燥速率近似表達(dá)式N ANAcX Xc(XX)降速枯燥階段的時(shí)間：G (X X)ccln2ANAcX XcX X2總枯燥時(shí)間： 1 2二、連續(xù)枯燥過程單位時(shí)間去除水重量：W G (X X )c 1 2單位時(shí)間空氣流量：VWH H2,〔kg干氣/s〕1單位時(shí)間枯燥室熱量平衡VI Gi QVIG i Q或者VII Q 1c 1補(bǔ)2c 2損21補(bǔ)ic i Q1損抱負(fù)枯燥器抱負(fù)枯燥器I I12〔H〕2包含預(yù)熱室和枯燥室的熱量平衡：Q QpQ Q Q補(bǔ)123〔預(yù)熱室熱負(fù)荷〕QQ損VctQ Wr1ppH1 10cpVt c20pL1Q G c2c pm2 21〔ccpm2c Xps pL2〕Q Vc3pH1 2t0Q 〔3%~6%〕Q損失 p枯燥過程熱效率：Q Q1 2Q Qp 補(bǔ)0,Q0補(bǔ) 損 Q1Q2 t1t2Q Q t tp 補(bǔ) 1 0t1降低廢氣出口的溫度t 可以提高熱效率。2留意：廢氣出口溫度不能太低，假設(shè)接近于飽和，氣流易在設(shè)備出口四周及管道內(nèi)由于熱損失而析出水滴。稱為“返潮”。通常為安全起見，廢氣出口溫度須比進(jìn)枯燥器氣體的濕球溫度高20~50oC 。提高空氣的預(yù)熱溫度t1應(yīng)以物料不致在高溫下受熱破壞為限?？菰镌O(shè)備枯燥設(shè)備連續(xù)枯燥過程設(shè)備容積的計(jì)算方法：一、抱負(fù)枯燥過程全部水分都是在外表汽化階段除去，本質(zhì)上是假設(shè)物料內(nèi)部水分向外表集中的速率遠(yuǎn)大于外表汽化速率，物料外表溫度、外表濕度與物料內(nèi)部傳遞過程無關(guān)。抱負(fù)枯燥過程的數(shù)學(xué)描述：V,t,H1 1t,H dt,HdHdV V,t,H2 2G,X,c 1XXdXG,X,c 2積分方向空氣等焓：dI=0，a為比外表積m2/m3cpHVdttadVVdH k H HadVH 水分衡算:VdH G dXcc Vdt r

VdHpH c VdttadVpHVdH k H HadVH k r t

H H H 容積傳熱系數(shù) :a容積傳質(zhì)系數(shù)

:k aHtV 1c dttV

pHat2VcV

tt tln 1 wa t2Vc

twt t QpHV t tpHa 1

1 2t t2

atmt tln 1 wt t2 w在設(shè)計(jì)型計(jì)算中計(jì)算 V ,H

2

, G ,X ,Xc 1, ,V 四個未知數(shù) .

,H ,選擇 t ,t2 1 1 2二、實(shí)際枯燥過程的簡化及所需容積的估算臨界含水量很低、顆粒尺寸又很細(xì)小的松散物料的枯燥，往往可以簡化為抱負(fù)枯燥過程而不致產(chǎn)生很大的偏離。大多數(shù)狀況，枯燥過程的升溫階段，物料內(nèi)部的傳質(zhì)和傳熱將對枯燥產(chǎn)生影響，使問題變得格外簡單。通常所用的簡化假定有：①假定在預(yù)熱段，物料只轉(zhuǎn)變溫度，不轉(zhuǎn)變含水量，這時(shí)，預(yù)熱段只發(fā)生氣、固兩相的傳熱過程，可通過熱量衡算打算預(yù)熱段和外表汽化段分界處的兩相溫度θj(tw)、tj，有時(shí)也可將物料預(yù)熱段無視不計(jì)。②外表汽化階段可假設(shè)為抱負(fù)枯燥過程，于是，依據(jù)試驗(yàn)測定的臨界含水量Xc，不難求出外表汽化階段與物料升溫階段分界處的tk、Hk、θk(tw)與Xk(即Xc)。③在物料升溫階段假定氣、固兩相溫度呈線性關(guān)系，兩相在此段的平均溫差可取兩端點(diǎn)溫差的對數(shù)平均值。這樣，通過總物料衡算、總熱量衡算確定枯燥器兩端的狀態(tài)，再依據(jù)上述假定確定各分界處的有關(guān)參數(shù)，分別求出各段所需要的設(shè)備容積。界處的有關(guān)參數(shù)，分別求出各段所需要的設(shè)備容積。Vni1Vn