化工原理-物料衡算和热量衡算ppt课件
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G 2 1 w 1 G 1 1 w 2
2 物料湿含量的表示方法（P254）
（1）湿基含水量w 定义：水分在湿物料中的质量百分数 （2）干基含水量X 定义：水分质量与绝干物料质量之比 X=w/(1-w) (5-23) w=X/(1+X) (5-22)
G 2 1 w 1 G 1 1 w 2
I I c t t I H H 2 0 g 2 0 V 2 2 0
I I c t t r c t H H 2 0 g 2 0 0 02 2 2 0
1 . 01 t t 2490 1 . 88 t H H 2 0 2 2 0
G 2 1 w 1 G 1 1 w 2
（2） 含水分的固体
结晶质的固体：如糖和食盐等。 胶质分散系：如明胶、淀粉质物料等。
其中，后一类是多见的。胶质固体又可分为三类。
弹性胶体是典型的胶质固体，如明胶、洋胶、洋菜、面团
等。当除去水分后，这种物体将收缩，但保持其弹性。脆
性胶体除去水分后变脆，干燥后可能变化为粉末，如木炭、 陶质物料。第三类是胶质毛细孔物料，如面包、谷物，其 毛细管壁具有弹性，干燥时收缩，干燥后变脆。
2 0 1 m 2 L
I c 1 m 1
G 2
q
2
2
0
1
1 w 1 G 1 1 w 2
W H 2 H0
W 1.01 Lt2t0 2490 1.88 t2H H 2 0 H H 20
Q
Gc Q m 2 1 L
1 . 01 L t t W 2490 1 . 88 t Gc q q Q 2 0 2 m 2 1 L
预热
干燥
G ( X X ) W L 1 2 H H H H 2 1 2 1
L ,t1, H 1
L ,t2,H 2
产品
G ,w (X 1 1 1)
1 产品 量 2 水分气化 量
W G G G ( X X ) 1 2 1 2
c c Xc m= s+ w
G 2
(5-30) 单位!
离开 LI2 GI′2
整个系统： 进入 热空气 物料 加入 LI0 GI′1 Qp+QD
损失
QL
G 2 1 w 1 G 1 1 w 2
忽略预热器的热损失，以1s为基准，对预热器列焓衡算:
LI G I Q LI G I Q 1 1 D 2 2 L (5-31/32)
—— 连续干燥系统热量衡算的基本方程式
G 2 1 w 1 G 1 1 w 2
(5-34)
假设： a）新鲜干空气中水汽的焓等于离开干燥器废气中水汽的焓
c
m
b）湿物料进出干燥器时的比热取平均值 I0cgt0IV0H 0 湿空气进出干燥器时的焓分别为：
I c t I H 2 g 2 V 2 2
kW
预热器： Qp=L(I1-I0)
对干燥器列焓衡算，以1s为基准
单位时间内向干燥器补充的热量为
Q L I I G I I Q D 2 1 2 1 L
Q Q Q p D
(5-33)
单位时间内干燥系统消耗的总热量为
L I I G I I Q V 0 I V 2 2 0 2 1 LI
LI Q LI 0 p 1
G 2 1 w 1 G 1 1 w 2
G G1 G2
X w1 w2
L ,t0, H 0
G 2 1 w 1 G 1 1 w 2
三、热量衡算
QL
L
G1,w1, q1,I’1 干燥
L
H0,t0,I0 Qp
预热Fra Baidu bibliotek
L
H1,t1,I1
H2,t2,I2 QD
G2,w2, q2,I’2
G 2
1 w 1 G 1 1 w 2
条状：马铃薯切条、刀豆、香肠等； 膏糊状：如麦乳精、巧克力浆等；
粉末状：淀粉、奶粉等；
液态：包括各种溶液、悬浮液和乳浊液如牛奶、蛋液、 果汁等。 湿物料按其物理化学性质不同粗略分为如下两大类：
（1）含水分的液体
溶液：如葡萄糖、味精等的水溶液及食品的浸出液。 胶体溶液：如蛋白体溶液、果胶溶液等。
（3）湿物料的比热容 cm
cm = cs + X cw = cs + X·4.187 (5-24)
（4）湿物料的焓I’
包括：绝干物料的焓（0C为基准）和
物料中水分的焓（0C、液态水为基准 ）
G 2
1 w 1 G 1 1 w 2
二、物料衡算
G ,w (X 2 2 2)
新鲜空气 湿物料 热空气 废气
化工原理-物料 衡算和热量衡 算
G 2
1 w 1 G 1 1 w 2
一、湿物料的形态和含水量表示
1 湿物料的形态
湿物料按其外观形态的不同二分为下列几种：
散粒状：如谷物、各种油料种籽；
晶体：经过滤分离后的各种晶体，如葡萄糖、柠
檬酸、盐等； 块状：如马铃薯、胡萝卜、面包等； 片状：如果蔬、肉片、葱、蒜片、饼干等；
绝干物料量
1 w 1 G 1 1 w 2
3 干空气消耗量
由： 得： LH1+GX1=LH2+GX2
L ,t0, H 0
(5-28)
L 1 l W H 2 H 1
或：
实际需 H 的空气： l l(1 H 0 0)
的初、终温度有关。
l 比空气用量：每蒸发1kg水所需干空气的量，与空气
I c 2 m 2
G 2
q
2
1 w 1 G 1 1 w 2
湿物料进出干燥器的焓分别为:
L W H2 H 1
I I c q q 2 1 m 2 1
Q Q Q p D
L 1 . 01 t t 2490 1 . 88 t H H L I I G I I Q 2 0 21 L Gc q q Q
(5-36)
qq
可见，向干燥系统输入的热量用于：加热空气、加热物 料、蒸发水分、热损失。
G 2
1 w 1 G 1 1 w 2
干燥系统的热效率
Q W 2490 1 . 88 t 4 . 187 q W? V 2 1
2 物料湿含量的表示方法（P254）
（1）湿基含水量w 定义：水分在湿物料中的质量百分数 （2）干基含水量X 定义：水分质量与绝干物料质量之比 X=w/(1-w) (5-23) w=X/(1+X) (5-22)
G 2 1 w 1 G 1 1 w 2
I I c t t I H H 2 0 g 2 0 V 2 2 0
I I c t t r c t H H 2 0 g 2 0 0 02 2 2 0
1 . 01 t t 2490 1 . 88 t H H 2 0 2 2 0
G 2 1 w 1 G 1 1 w 2
（2） 含水分的固体
结晶质的固体：如糖和食盐等。 胶质分散系：如明胶、淀粉质物料等。
其中，后一类是多见的。胶质固体又可分为三类。
弹性胶体是典型的胶质固体，如明胶、洋胶、洋菜、面团
等。当除去水分后，这种物体将收缩，但保持其弹性。脆
性胶体除去水分后变脆，干燥后可能变化为粉末，如木炭、 陶质物料。第三类是胶质毛细孔物料，如面包、谷物，其 毛细管壁具有弹性，干燥时收缩，干燥后变脆。
2 0 1 m 2 L
I c 1 m 1
G 2
q
2
2
0
1
1 w 1 G 1 1 w 2
W H 2 H0
W 1.01 Lt2t0 2490 1.88 t2H H 2 0 H H 20
Q
Gc Q m 2 1 L
1 . 01 L t t W 2490 1 . 88 t Gc q q Q 2 0 2 m 2 1 L
预热
干燥
G ( X X ) W L 1 2 H H H H 2 1 2 1
L ,t1, H 1
L ,t2,H 2
产品
G ,w (X 1 1 1)
1 产品 量 2 水分气化 量
W G G G ( X X ) 1 2 1 2
c c Xc m= s+ w
G 2
(5-30) 单位!
离开 LI2 GI′2
整个系统： 进入 热空气 物料 加入 LI0 GI′1 Qp+QD
损失
QL
G 2 1 w 1 G 1 1 w 2
忽略预热器的热损失，以1s为基准，对预热器列焓衡算:
LI G I Q LI G I Q 1 1 D 2 2 L (5-31/32)
—— 连续干燥系统热量衡算的基本方程式
G 2 1 w 1 G 1 1 w 2
(5-34)
假设： a）新鲜干空气中水汽的焓等于离开干燥器废气中水汽的焓
c
m
b）湿物料进出干燥器时的比热取平均值 I0cgt0IV0H 0 湿空气进出干燥器时的焓分别为：
I c t I H 2 g 2 V 2 2
kW
预热器： Qp=L(I1-I0)
对干燥器列焓衡算，以1s为基准
单位时间内向干燥器补充的热量为
Q L I I G I I Q D 2 1 2 1 L
Q Q Q p D
(5-33)
单位时间内干燥系统消耗的总热量为
L I I G I I Q V 0 I V 2 2 0 2 1 LI
LI Q LI 0 p 1
G 2 1 w 1 G 1 1 w 2
G G1 G2
X w1 w2
L ,t0, H 0
G 2 1 w 1 G 1 1 w 2
三、热量衡算
QL
L
G1,w1, q1,I’1 干燥
L
H0,t0,I0 Qp
预热Fra Baidu bibliotek
L
H1,t1,I1
H2,t2,I2 QD
G2,w2, q2,I’2
G 2
1 w 1 G 1 1 w 2
条状：马铃薯切条、刀豆、香肠等； 膏糊状：如麦乳精、巧克力浆等；
粉末状：淀粉、奶粉等；
液态：包括各种溶液、悬浮液和乳浊液如牛奶、蛋液、 果汁等。 湿物料按其物理化学性质不同粗略分为如下两大类：
（1）含水分的液体
溶液：如葡萄糖、味精等的水溶液及食品的浸出液。 胶体溶液：如蛋白体溶液、果胶溶液等。
（3）湿物料的比热容 cm
cm = cs + X cw = cs + X·4.187 (5-24)
（4）湿物料的焓I’
包括：绝干物料的焓（0C为基准）和
物料中水分的焓（0C、液态水为基准 ）
G 2
1 w 1 G 1 1 w 2
二、物料衡算
G ,w (X 2 2 2)
新鲜空气 湿物料 热空气 废气
化工原理-物料 衡算和热量衡 算
G 2
1 w 1 G 1 1 w 2
一、湿物料的形态和含水量表示
1 湿物料的形态
湿物料按其外观形态的不同二分为下列几种：
散粒状：如谷物、各种油料种籽；
晶体：经过滤分离后的各种晶体，如葡萄糖、柠
檬酸、盐等； 块状：如马铃薯、胡萝卜、面包等； 片状：如果蔬、肉片、葱、蒜片、饼干等；
绝干物料量
1 w 1 G 1 1 w 2
3 干空气消耗量
由： 得： LH1+GX1=LH2+GX2
L ,t0, H 0
(5-28)
L 1 l W H 2 H 1
或：
实际需 H 的空气： l l(1 H 0 0)
的初、终温度有关。
l 比空气用量：每蒸发1kg水所需干空气的量，与空气
I c 2 m 2
G 2
q
2
1 w 1 G 1 1 w 2
湿物料进出干燥器的焓分别为:
L W H2 H 1
I I c q q 2 1 m 2 1
Q Q Q p D
L 1 . 01 t t 2490 1 . 88 t H H L I I G I I Q 2 0 21 L Gc q q Q
(5-36)
可见，向干燥系统输入的热量用于：加热空气、加热物 料、蒸发水分、热损失。
G 2
1 w 1 G 1 1 w 2
干燥系统的热效率
Q W 2490 1 . 88 t 4 . 187 q W? V 2 1