化工原理干燥5.5

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三、干燥过程的物料衡算与热量衡算
1、湿基含水量 w [kg水/kg湿物料] 与干基含水量 X [kg水/kg干物料]
X w 1 X
w X 1 w
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G G1 (1 w1 ) G2 (1 w2 )
2、汽化水分量 W [kg水/s]
W L( H 2 H1 ) G( X1 X 2 ) G1 G2 G1w1 G2 w2
本章小结
干燥（热能去湿）：向物料供热以汽化其中
的湿分的单元操作。
一.湿空气的性质
1、湿度（湿含量）H
18.02nv pv H 0.622 28.95ng p pv
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2、相对湿度
pv 100% pS
H
3、湿空气的比体积（湿容积）υ
[m3湿空气/kg干气]
5
H g v H
UC (U )
u , kH
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4)、降速干燥阶段
实际汽化表面 减小 汽化面内移 降速干燥阶段特点： 1. X , U 2. 物料表面温度
tw
3. 除去的水分为非结合、结合水分 4. 影响 u 的因素： 与物料种类、尺寸、形状有关， 与空气状态关系不大。
（2）用U C

求取 经验关联式： （1）气体流动方向与 物料平行
rtw
(t tw ) kH ( H s,tw H ) 计算
0.0204G 0.8
[w/(m2∙k)]
G＝2500 ~ 3000 质量流速 [kg/(m2∙ hr)] （2）气体流动方向与物料垂直 G＝4000 ~ 20000 [kg/(m2· hr)] 1.17G 0.37 返回
w1 w2 w1 w2 G2 G1 1 w1 1 w2
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3、绝干空气用量 L [kg干气/s]
W L( H 2 H1 )
W L H 2 H1
4、干燥产品流量G2 ：出干燥器总量，[kg物料/s]。
G G1 (1 w1 ) G2 (1 w2 )
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4、干燥系统的热效率 热效率：
W(2490+1.88t2 ) 100％ Q
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2)干燥速率曲线
ABC段：恒速干燥阶段 AB段：预热段 BC段：恒速段 CDE段：降速干燥阶段
X , U
C点：临界点 XC：临界含水量 E点：平衡点 X*：平衡水分 返回
3)、恒速干燥阶段
恒定干燥条件下降速阶段干燥时间
当X X C时，进入降速干燥阶段

2
0
d
X2 XC
G dX SU
2
XC
X2
G dX SU
求U 的方法： （1）图解积分法 （2）近似计算法 总干燥时间：
1 2
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在降速阶段U与X成线性关系：
G ( X 1 X C ) Xc X 2 Ln * S UC X2 X
tas ：由热量衡算与物料衡算导出，属于静平衡。
• tw 与 tas 数值上的差异取决于α/kH 与cH两者 之间的差别。 返回
二、 空气的湿度图及其应用
已知： td 状态点
、 tw ; t 、 td; t, ,
p-H ;
t, H,
t, I,找
已知： td -H ;
td –p; tw -I
可否在H-I图上找到一点？
*
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恒定干燥条件下恒速阶段干燥时间
由干燥速率定义式： U G dX
GdX d SU
Sd

1
0
d
XC
X1
G dX SU
对于恒速干燥： U＝UC＝const.
G 1 ( X1 X C ) SU C
恒速干燥所需时 间 返回
UC的来源：
(1) 由干燥速率曲线查得
G1 (1 w1 ) G2 (1 w2 )
百度文库
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四、 热量衡 算
1、预热器的消耗热量计算 QP
QP L (I1 I0 )
2、向干燥器补充的热量QD
I1) QL QD L( I 2 I1 ) G( I 2
3、干燥系统消耗的总热量Q，KW
I1) QL Q Qp QD L(I 2 I 0 ) G(I 2
Ps,td：td下的饱和蒸汽压，又是t下的水蒸汽分压。 7、干球温度 t和湿球温度 tw 不饱和空气的湿球温度 tw低于干球温度 t。 返回
8、绝热饱和温度tas
湿球温度 tw 与绝热饱和温度 tas 的关系： • tw ：大量空气与少量水接触，空气的 t、H 不变； tas ：大量水与一定量空气接触，空气降温、增湿。 • tw ：传热与传质速率均衡的结果，属于动平衡；
*
总干燥时间：
1 2
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5)、临界含水量 XC
X C f（物料结构、厚度、分 散程度、空气状态）
1. 吸水性强的物料的XC 大于吸水性弱的物料的 XC 2. 物料层越薄、分散越细， XC 越低 3. 恒速干燥UC 越大， XC 越高。
t，u一定， H XC ，X ，UC 。
*
t，H一定， u XC ，X 不变， UC 。
273 t 1.013 10 (0.773 1.244 H ) 273 p
4、比热容cH：湿比热（湿热） [kJ/kg干气∙℃]
cH cg c v H 1.01 1.88 H f ( H )
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5. 焓（热含量）I [kJ/kg干气]
I I g I v H cgt (r0 cvt ) H r0 H (cg cv H ) t 2490 H (1.01 1.88H ) t 2490 H cHt ps,td 6、露点 td H 0.622 p ps,td
—— 恒速干燥速率 返回
恒速干燥特点： 1. U＝UC＝const. 2. 物料表面温度为 tw 3. 去除的水分为非结合水分 4. 影响 U 的因素： 恒速干燥阶段——表面汽化控制阶段 只与空气的状态有关，而与物料种类无关。
t (t t w )
H (Hs,tw H )
前提条件：湿物料表面全部润湿。 汽化速率（传质速率）： G kH (Hs,tw H ) U [kg水/(m2∙s)]
传热速率： Q S (t tw ) Gw S rw Gw ( t t w ) rw
U

rtw
(t tw ) kH ( H s,tw H )