第四章干燥第四次課

第四章干燥第四次課課件第一頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五如干燥器中空氣所放出的熱量全部用來汽化濕物料中的水分，即空氣沿絕熱冷卻線變化，則：

Qv=L(I1-I2)=1.01L(t1-t2)

干燥器無補(bǔ)充熱量，QD=0，Q=Qp=L(I1-I0)=1.01L(t1-t0)

則熱效率表示為：討論：1、η反映量干燥器性能，η越高，表明熱利用率越高。2、若t2較低，H2較高，空氣帶走的熱量1.01L(t2-t0)可提高η，但：推動力Hw-H減少；干燥速率對于吸水性物質(zhì)，t2太低，易析出水返潮。因此，t2>tW+(20～50℃)第二頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五提高熱效率的途徑：降低空氣出口溫度t2和提高出口濕度H2，但影響干燥速率和物料的最終干燥程度。干燥器處于略低于常壓下操作，以避免因熱空氣的漏出或冷空氣的漏入而降低干燥器的熱效率。盡量利用廢氣中的熱量，如用廢氣預(yù)熱冷空氣或濕物料，減少設(shè)備和管道的熱損失，都有助于熱效率的提高。

用熱空氣作干燥介質(zhì)時(shí)，熱效率η=30-60%；

應(yīng)用部分廢氣循環(huán)時(shí)，熱效率η=50-75%。第三頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五四、空氣通過干燥器時(shí)狀態(tài)變化理想干燥過程－等焓干燥過程－絕熱干燥

無外加補(bǔ)充熱量（QD=0）；

忽略設(shè)備熱損失QL=0；

物料足夠潤濕，物料I1’=I2’,因此，I1＝I2L,H0,t0,I0L,H1,t1,I1L,H2,t2,I2G2,w2,X2,I2’,G1,w1,X1,I1’,

QP預(yù)熱器干燥器空氣ACB第四頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五p.BA..C..C1H2’H2H2’’ABCC’C’’

H0＝H1t1t2t0第五頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五非理想干燥過程（非等焓干燥過程）實(shí)際的干燥過程大多為非理想干燥，即過程中有顯著的熱損失或有補(bǔ)充加熱。2、QD>QL+GC(I2’-I1’)QD=L(I2-I1)+Gc(I2’-I1’)+QLI2>I1

空氣通過干燥器,焓值降低，BC’（上圖）

空氣通過干燥器,焓值增加，BC’’（上圖）第六頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五在一常壓氣流干燥器中干燥某種濕物料，已知數(shù)據(jù)如下：空氣進(jìn)入預(yù)熱器的溫度為15℃，濕度為0.0073Kg水/Kg絕干氣，焓為35KJ/Kg絕干空氣；空氣進(jìn)干燥器溫度為90℃，焓為109KJ/Kg絕干空氣；空氣出干燥器溫度為50℃；濕度為0.023Kg水/Kg絕干氣；進(jìn)干燥器物料含水量為0.15Kg水/Kg絕干料；出干燥器物料含水量為0.01Kg水/Kg絕干料；干燥器生產(chǎn)能力為237Kg/h（按干燥產(chǎn)品計(jì)）。試求：（1）絕干空氣的消耗量（Kg絕干氣/h）；（2）進(jìn)預(yù)熱器前風(fēng)機(jī)的流量（m3/s）；（3）預(yù)熱器加入熱量（KW）（預(yù)熱器熱損失可忽略）。課堂練習(xí)第七頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五某廠利用氣流干燥器將含水20%的物料干燥到5%（均為濕基），已知每小時(shí)處理的原料量為1000kg，于40℃進(jìn)入干燥器，假設(shè)物料在干燥器中的溫度變化不大，空氣的干球溫度為20℃，濕球溫度為16.5℃，空氣經(jīng)預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)入干燥器，出干燥器的空氣干球溫度為60℃，濕球溫度為40℃，干燥器的熱損失很小可略去不計(jì)，試求：需要的空氣量為多少m3/h？（以進(jìn)預(yù)熱器的狀態(tài)計(jì)）空氣進(jìn)干燥器的溫度？（已知0℃時(shí)水的汽化熱2491.27kJ/kg，空氣與水汽比熱分別為1.01與1.88kJ/kg.K。）第八頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五第三節(jié)干燥平衡關(guān)系與干燥速率干燥靜力學(xué)：物料和熱量衡算干燥動力學(xué)：干燥平衡關(guān)系、干燥速率一、干燥速率設(shè)計(jì)需計(jì)算干燥器的尺寸及完成一定的任務(wù)所需的干燥時(shí)間，這都決定于干燥速率。干燥速率，不僅決定于濕物料的性質(zhì)，而且還決定于干燥介質(zhì)的條件：包括溫度、濕度、速度及流動的狀態(tài)。目前對干燥速率的機(jī)理了解得還很不充分，因而在大多數(shù)情況下，還必須用實(shí)驗(yàn)的方法測定干燥速率第九頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五按空氣狀態(tài)參數(shù)變化情況：

非恒定條件干燥操作：沿干燥器的長度和高度，空氣的溫度，濕度（連續(xù)干燥）

恒定干燥條件：大量空氣干燥少量的物料，維持空氣速度以及與物料的接觸方式不變（空氣的溫度和濕度不變，間歇干燥）第十頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五1、干燥速率曲線

干燥曲線：由間歇操作實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)，以干基含水量X對時(shí)間τ作圖。干燥速率（rateofdrying）U：單位時(shí)間單位表面積上汽化的水分量。干燥速率曲線：以干燥速率U對干基含水量X作圖。第十一頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五干燥曲線第十二頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五干燥速率曲線第十三頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五AB（或A’B）段：AB為濕物料不穩(wěn)定的加熱過程。該過程的時(shí)間很短,將其作為恒速干燥的一部分。X下降，θ增加，BC段：恒速干燥物料表面充滿著非結(jié)合水分，與液態(tài)純水相同。物料內(nèi)部水分?jǐn)U散速率>表面水分汽化速率，屬于表面汽化控制階段。干燥速率保持恒定空氣傳給物料的熱量＝水分汽化所需的熱量。濕物料θ＝空氣的濕球溫度tw；

物料表面氣膜的空氣溫度為tw，飽和濕度Hw；第十四頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五影響恒速干燥階段的因素干燥速度主要決定于干燥介質(zhì)的性質(zhì)和空氣與濕物料的接觸方式。而與濕物料的性質(zhì)關(guān)系很小空氣Ht,Uc

CDE段－降速段C點(diǎn)＝臨界點(diǎn)，干燥速率Uc=恒速階段的干燥速率，臨界含水量XC。X<Xc,U下降E點(diǎn)UE＝0，平衡含水量X*第十五頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五CD--第一降速階段水分的汽化面逐漸向內(nèi)部移動，使熱、質(zhì)傳遞途徑加長，阻力增大，造成U下降。到達(dá)E點(diǎn)后，物料的含水量已降到平衡含水量X*。汽化水分＝結(jié)合水空氣傳給濕物料的熱量>>水分汽化所需的熱量，故物料表面的溫度不斷上升，最后接近于空氣的溫度。物料內(nèi)部水分?jǐn)U散速率<表面汽化速率物料表面不能維持全面濕潤而形成“干區(qū)”，實(shí)際汽化面積減小，干燥速率下降汽化水分＝結(jié)合水＋非結(jié)合水DE段--第二降速階段第十六頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五影響降速階段的因素：

干燥速率主要決定于物料本身的結(jié)構(gòu)、形狀和大?。ㄋ衷谖锪蟽?nèi)部的遷移速率）。而與空氣的性質(zhì)關(guān)系很小。第十七頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五臨界含水量XC：與濕物料的性質(zhì)及干燥條件有關(guān)第十八頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五第十九頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五無孔吸水性材料XC>多孔材料XC厚度增加XC

分散越細(xì),干燥面積XC恒速段干燥速率XC臨界含水量=f(物料的性質(zhì)、厚度、干燥速率、干燥器的種類、干燥操作條件）生產(chǎn)中為保證產(chǎn)品質(zhì)量,降低XC措施:減小物料的厚度加強(qiáng)攪拌,增大干燥面積使用流化床設(shè)備第二十頁，共二十一頁，編輯于2023年，