第八章干燥四、干燥的能量衡算

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烘干过程及加热量计算

烘干过程及加热量计算

目标煤矸石处理量13.889t/h ,设计计算时取14000kg/h 。

烘干操作单元1.设备选用规格为m m 154.2⨯φ的回转烘干机,将煤矸石的含水率由17.42%烘干至1%。

预热器将温度为20℃,湿度为0.007干气kg kg /的空气加热到210℃后通入干燥器中,风速设为4m/s ,废气出口温度设为130℃。

20℃的湿物料以14000kg/h 速率进入干燥器,出口温度为120℃。

2.计算(1)物料衡算①烘干机生产能力:⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--⨯=1210100100W W W VA Q 式中:Q——烘干机生产能力(含终水分),)/(3h m kg ⋅水;A 0——烘干机水分蒸发强度(设计指标),)/(3h m kg ⋅水;W 1,W 2——物料被烘干前后的含水率,%。

查得该规格回转烘干机单位容积蒸发强度)/(968.3530h m kg A ⋅=水,烘干机体积322824.67154.244m L D V =⨯⨯==ππ所以)/(688.12242.17100142.17100824.67968.3510010031210h m kg W W W V A Q ⋅=⎪⎭⎫ ⎝⎛--⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--⨯=水煤矸石处理量h kg h kg W W Q G /14000/9.14856)42.17100(1688.12210000)100(1000012>=-⨯⨯=-=,说明1台规格为m m 154.2⨯φ的回转烘干机即可满足设计处理要求。

②水分蒸发量:2211100W W W G W H --⨯=式中:W——烘干蒸发量,h kg /水;G H1——烘干前湿物料量,h kg /。

所以h kg W W W G W H /02.2322)1100142.17(140001002211=--⨯=--⨯=③干空气消耗量:h kg s kg Au L /78133/7.212.144.242==⨯⨯⨯==πρ湿空气消耗量hkg H L L /9.78679)007.01(78133)1(00=+⨯=+=(2)能量衡算设干燥器中不再补加能量,忽略预热器中的热量损失,则预热器中加入的能量用于以下方面:①加热空气:kW t t H L Q 92.1788)20130()007.088.101.1(36009.78679))(88.101.1(0201=-⨯⨯+⨯÷=-+=②蒸发水分:kW t W Q 69.1709)20187.413088.12490(360002.2322)187.488.12490(122=⨯-⨯+⨯÷=-+=θ③加热湿物料:)(1223θθ-=m Gc Q 煤在20℃~120℃的平均比热容约为0.98~1.12,高岭土在20℃~120℃的平均比热容约为0.92~1.00,则取煤矸石在此温度范围的平均比热容为0.99,所以kWGc Q m 385)20120(99.0360014000)(1223=-⨯⨯÷=-=θθ④热量损失损Q kWt A Q m 28.361100154.21151=⨯⨯⨯⨯=∆=πα损所以需要的热量kW Q Q Q Q Q 4245321=+++=损。

干燥过程的物料衡算和热量衡算.

干燥过程的物料衡算和热量衡算.

第三节 干燥过程的物料衡算和热量衡算对流干燥过程利用不饱和热空气除去湿物料中的水分,所以常温下的空气通常先通过预热器加热至一定温度后再进入干燥器。

在干燥器中热空气和湿物料接触,使湿物料表面的水分气化并将水气带走。

在设计干燥器前,通常已知湿物料的处理量、湿物料在干燥前后的含水量及进入干燥器的湿空气的初始状态,要求计算水分蒸发量、空气用量以及干燥过程所需热量,为此需对干燥器作物料衡算和热量衡算,以便选择适宜型号的风机和换热器。

7-3-1 物料中含水量的表示方法1.湿基含水量 湿物料中所含水分的质量分率称为湿物料的湿基含水量。

湿物料总质量湿物料中水分的质量=w (7-21)2.干基含水量 不含水分的物料通常称为绝对干料或干料。

湿物料中水分的质量与绝对干料质量之比,称为湿物料的干基含水量。

量湿物料中绝对干物料质湿物料中水分的质量=X (7-22)上述两种含水量之间的换算关系如下:w wX -=1 kg 水/kg 干物料XXw +=1 kg 水/kg 湿物料 (7-23) 工业生产中,通常用湿基含水量来表示物料中水分的多少。

但在干燥器的物料衡算中,由于干燥过程中湿物料的质量不断变化,而绝对干物料质量不变,故采用干基含水量计算较为方便。

7-3-2 干燥器的物料衡算通过物料衡算可求出干燥产品流量、物料的水分蒸发量和空气消耗量。

对图7-8所示的连续干燥器作物料衡算。

设 G 1——进入干燥器的湿物料质量流量,kg/s ;G 2——出干燥器的产品质量流量,kg/s ; G c ——湿物料中绝对干料质量流量,kg/s ;w 1,w 2——干燥前后物料的湿基含水量,kg 水/kg 湿物料; X 1,X 2——干燥前后物料的干基含水量,kg 水/kg 干物料; H 1,H 2——进出干燥器的湿空气的湿度,kg 水/kg 绝干空气; W ——水分蒸发量,kg/s ;L ——湿空气中绝干空气的质量流量,kg/s 。

图7-8 各物流进出逆流干燥器的示意图一、水分蒸发量 若不计干燥过程中物料损失量,则在干燥前、后物料中绝干物料质量流量G c 不变,即G c =G 1(1-w 1)=G 2(1-w 2) (7-24)整理得 ()211211w w G G --= (7-25)对干燥器中水分作物料衡算,可得W =L (H 2-H 1)=G c (X 1-X 2) (7-26)二、干空气消耗量L 整理式(7-26)得 ()121221H H W H H X X G L c -=--= (7-27) 蒸发1kg 水分所消耗的干空气量,称为单位空气消耗量,其单位为kg 绝干空气/kg 水分,用L 表示,则 121H H WL l -== (7-28) 如果以H 0表示空气预热前的湿度,而空气经预热器后,其湿度不变,故H 0=H 1,则式(7-28)可写为 021H H l -=(7-28a )由上式可见,单位空气消耗量仅与H 2、H 0有关,与路径无关。

最新干燥过程的物料衡算PPT课件

最新干燥过程的物料衡算PPT课件

b) 降速阶段的干燥时间
① 积分法
2
mc A
Xc dX X2 R
◆ 求解:干燥曲线已知,将1/R对相应的X值进行标绘,求得 X2-Xc之间的面积,再由上式求得时间τ2。
◆ 特点:比较准确,但计算较繁,且事先应具有从实验获得 的与生产条件相仿的干燥速度曲线。
② 近似计算 ◆ 简化:当降速段的速率曲线近似地以临界C点与平衡含水量 E点的联线替代降速段曲线时,则R与X-X*成正比。 ◆ 计算式:简化后,推导得降速阶段干燥时间τ2为:
2m L(X A cH kX *H )H 1 C(H wH )m m [L c(H dH H 1)X 2X *]
如空气的状态变化可视为绝热冷却过程,则Hw为常数 , 上式积分后整理得:
2 m L (X A cH X k*m m )L c(H w H 1 1 ) (X 2 X *l) n ( (H H w w H H 1 c) )X X ( (c 2 X X * *) )
t1 t2
t1 t0
关于热效率:
◆可以表示热利用的程度,但还不能以此判别设计或操作的优劣;
◆ 降低空气出口温度t2和提高空气的出口湿度H2,可以减少废气带 出的热量,减少空气用量,提高热效率;
◆ 用热空气作干燥介质时,热效率η=30-60%;应用部分废气循环 时,η=50-75%; ◆ 热空气的漏出或冷空气的漏入会降低干燥器的热效率;
b)干燥的第二阶段
设干燥速率与自由水分的关系仍可用下式表示:
R R cX X c X X * *kH (H wH )X X c X X * *
20 2d m c(X A cH X k*X X )2 c(H w H d )X (X X *)
由物料衡算: dX mL dH mc

化工原理知识点提要

化工原理知识点提要

求化工原理知识点提要一、流体力学及其输送1.单元操作:物理化学变化的单个操作过程,如过滤、蒸馏、萃取。

2.四个基本概念:物料衡算、能量衡算、平衡关系、过程速率。

3.牛顿粘性定律:F=±τA=±μAdu/dy,(F:剪应力;A:面积;μ:粘度;du/dy:速度梯度)。

4.两种流动形态:层流和湍流。

流动形态的判据雷诺数Re=duρ/μ;层流-20 00-过渡-4000-湍流。

5.连续性方程:A1u1=A2u2;伯努力方程:gz+p/ρ+1/2u2=C。

6.流体阻力=沿程阻力+局部阻力;范宁公式:沿程压降:Δpf=λlρu2/2d,沿程阻力:Hf=Δpf/ρg=λlu2/2dg(λ:摩擦系数);层流时λ=64/Re,湍流时λ=F(Re,ε/d),(ε:管壁粗糙度);局部阻力hf=ξu2/2g,(ξ:局部阻力系数,情况不同计算方法不同)7.流量计:变压头流量计(测速管、孔板流量计、文丘里流量计);变截面流量计。

8.离心泵主要参数:流量、压头、效率、轴功率;工作点(提供与所需水头一致);安装高度(气蚀现象,气蚀余量);泵的型号(泵口直径和扬程);气体输送机械:通风机、鼓风机、压缩机、真空泵。

二、非均相机械分离1.颗粒的沉降:层流沉降速度Vt=(ρp-ρ)gdp2/18μ,(ρp-ρ:颗粒与流体密度差,μ:流体粘度);重力沉降(沉降室,H/v=L/u,多层;增稠器,以得到稠浆为目的的沉淀);离心沉降(旋风分离器)。

2.过滤:深层过滤和滤饼过滤(常用,助滤剂增加滤饼刚性和空隙率);分类:压滤、离心过滤,间歇、连续;滤速的康采尼方程:u=(Δp/Lμ)ε3/5a2(1-ε)2,(ε:滤饼空隙率;a:颗粒比表面积;L:层厚)。

三、传热1.传热方式:热传导(傅立叶定律)、对流传热(牛顿冷却定律)、辐射传热(四次方定律);热交换方式:间壁式传热、混合式传热、蓄热体传热(对蓄热体的周期性加热、冷却)。

化工原理干燥过程和物料及热量衡算

化工原理干燥过程和物料及热量衡算

四、空气通过干燥器时的状态变化
1、等焓干燥过程(理想干燥过程 )
规定: •不向干燥器中补充热量QD=0; •忽略干燥器向周围散失的热量QL=0;
•物料进出干燥器的焓相等 GI2 I1 0
Q Qp QD LI2 I1 GI2 I1 QL LI1 I0 Qp LI1 I0
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QD LI1 I0 LI2 I0 GI2 I1 QL
将上述条件代入
I1 I2
I
t1
B I1 I2
C
t2
A
t0
H0
H
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2、非等焓干燥过程
1)操作线在过B点等焓线下方 条件: •不向干燥器补充热量QD=0; •不能忽略干燥器向周围散失的热量 QL≠0;
•物料进出干燥器时的焓不相等 G I2 I1 0
3、换算关系
X
1 X
X 1
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二、干燥系统的物料衡算
1、水分蒸发量
以s为基准,对水分作物料衡算
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LH1 GX1 LH2 GX2
W LH2 H1 GX1 X2
2、空气消耗量L
L GX1 X 2 W
H2 H1 H2 H1
每蒸发1kg水分时,消耗的绝干空气数量l
H2 H1
0.0363 0.005
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预热器的传热速率
Qp LcH (t1 t0 )
L1.011.88H0 t1 t0
0.9641.011.88 0.005140 25
113kJ / s
t2 40 ℃
H2 0.0447kg / kg干空气
L 0.76kg / s
Gcm 2 1 QL

(整理)化工原理—干燥.

(整理)化工原理—干燥.

第九章干燥本章学习要求1.熟练掌握的内容湿空气的性质及其计算;湿空气的湿度图及其应用;连续干燥过程的物料衡算与热量衡算;恒定干燥条件下的干燥速率与干燥时间计算。

2.理解的内容湿物料中水分的存在形态及其;水分在气-固两相间的平衡关系;干燥器的热效率;各种干燥方法的特点;对干燥器的基本要求。

3.了解的内容常用干燥器的主要结构特点与性能;干燥器的选用。

* * * * * * * * * * * *§9.1 概述干燥是利用热能除去固体物料中湿分(水分或其它液体)的单元操作。

在化工、食品、制药、纺织、采矿、农产品加工等行业,常常需要将湿固体物料中的湿分除去,以便于运输、贮藏或达到生产规定的含湿率要求。

例如,聚氯乙烯的含水量须低于0.2%,否则在以后的成形加工中会产生气泡,影响塑料制品的品质;药品的含水量太高会影响保质期等。

因为干燥是利用热能去湿的操作,能量消耗较多,所以工业生产中湿物料一般都采用先沉降、过滤或离心分离等机械方法去湿,然后再用干燥法去湿而制得合格的产品。

一、固体物料的去湿方法除湿的方法很多,化工生产中常用的方法有:1.机械分离法。

即通过压榨、过滤和离心分离等方法去湿。

耗能较少、较为经济,但除湿不完全。

2.吸附脱水法。

即用干燥剂(如无水氯化钙、硅胶)等吸去湿物料中所含的水分,该方法只能除去少量水分,适用于实验室使用。

3.干燥法。

即利用热能使湿物料中的湿分气化而去湿的方法。

该方法能除去湿物料中的大部分湿分,除湿彻底。

干燥法耗能较大,工业上往往将机械分离法与干燥法联合起来除湿,即先用机械方法尽可能除去湿物料中的大部分湿分,然后再利用干燥方法继续除湿而制得湿分符合规定的产品。

干燥法在工业生产中应用最为广泛,如原料的干燥、中间产品的去湿及产品的去湿等。

二、干燥操作方法的分类1、按操作压强分为常压干燥和真空干燥。

真空干燥主要用于处理热敏性、易氧化或要求产品中湿分含量很低的场合。

2、按操作方式分为连续操作和间歇操作。

干燥过程中的物料衡算和热量衡算

干燥过程中的物料衡算和热量衡算

干燥过程中的物料衡算和热量衡算
式中qmw——水分的蒸发量,kg水分/s qmc——绝干物料 的质量流量,kg绝干料/s L——绝干空气的消耗量,kg绝干气/s H1,H2——分别为空气进出干燥器时的湿度,kg/kg绝干气; X1,X2——分别为湿物料进出干燥器的干基含水量,kg水分/kg
q′m1,q′m2——分别为湿物料进出干燥器的流量,kg物料/s。
Q=Qp+QD=L(I2-I0)+qmc (I′2-I′1)+QL
(9-24) (9-25)
(9-26)
干燥过程中的物料衡算和热量衡算
式中H0,H1,H2——湿空气进入预热器、离开预热器(即进 入干燥器)及离开干燥器时的湿度,kg/kg
I0,I1,I2——分别为湿空气进入预热器、离开预热器(即进 入干燥器)及离开干燥器时的焓,kg/kg
干燥过程中的物料衡算和热量衡算
图9-8 各流股进出逆流干燥器的示意图
干燥过程中的物料衡算和热量衡算
(1)对预热器进行热量衡算
LI0+Qp=LI1
(9-23)
在预热器中,空气的状态变化是等湿升温过程,即H1=H0,故预热器
Qp=L(I1-I0)=L(1.01+1088H0)(t1-t0) (2
QD=L(I2-I1)+qmc (I′ 2-I′1)+QL (3
干燥过程中的物料衡算和热量衡算
一般干燥过程,湿空气中水汽的量(H0)相对于绝干空气来 说,数值较小,同时湿物料进入干燥器的温度偏低。若忽略空气 中水汽进出干燥系统的焓变1.88H(t2-t0)和湿物料中水分带入干 燥系统的焓4.18Wθ1,则Q=Qp+QD=1.01L(t2-t0)+qmcM (θ2θ1)+qmw (2490+1.88t2)+QL (9-29)

干燥过程的物料衡算和热量衡算

干燥过程的物料衡算和热量衡算

第三节 干燥过程的物料衡算和热量衡算对干燥流程的设计中,物料衡算解决的问题:(1)物料气化的水分量W (或称为空气带走的水分量);(2)空气的消耗量(包括绝干气消耗量L 和新鲜空气消耗量L 0)。

而热量衡算的目的,是计算干燥流程的热能耗用量及各项热量分配(即预热器换热量p Q ,干燥器供热量D Q 及干燥器热损失L Q )。

一、湿物料中含水率表示法湿物料=水分+绝干物料 (一)湿基含水量w%100⨯=总质量水m m w (8-12)工业上常用这种方法表示湿物料的含水量。

(二)干基含水量XX =湿物料中水分质量/湿物料中绝干料质量 (8-13) 式中 X ――湿物料的干基含水量,kg 水分.(kg 绝干料)-1。

两者关系:X Xw +=1 (8-14)或w wX -=1 (8-15)二、干燥器的物料衡算图8-7 各流股进、出逆流干燥器的示意图图8-7中,G ――绝干物料流量,kg 绝干料.s -1;L ――绝干空气消耗量,kg 绝干气.s -1;H 1 ,H 2――分别为湿空气进、出干燥器时的湿度,kg.(kg 绝干气)-1; G 1 ,G 2――分别为湿物料进、出干燥器时的流量,kg 湿物料.s -1; X 1 ,X 2――分别为湿物料进、出干燥器时的干基含水量,kg 水分.(kg 绝干料)-1。

(一)水分蒸发量W)()(122121H H L G G X X G W -=-=-= (8-16) 其中)1()1(2211w G w G G -=-= (8-17)(二)空气消耗量L对干燥器作水分物料衡算:2211GX LH GX LH +=+ 则:()121221H H WH H X X G L -=--=(8-18)若设:121H H WLl -== (8-19)式中 l ――每蒸发1kg 水分消耗的绝干空气量,称为单位空气消耗量,kg 绝干气.(kg 水分)-1;L ――单位时间内消耗的绝干空气量,kg 绝干气.s -1。

食品工程原理 课程大纲

食品工程原理 课程大纲

食品工程原理课程大纲一、课程基本信息课程名称:食品工程原理及实验(英文名称:Food Engineering Principle and Experiment)课程编号:01405050学分数:5 (其中讲授学分:4实践学分:1)学时:56 (其中讲授学时:64 实践学时:16)先修课程:高等数学物理化学适用专业:食品科学与工程开课学院:课程网站:(选填)二、课程说明食品工程原理是的一门必修课程,主要向该专业学生介绍食品加工过程中的“三传理论”和各单元操作的基本原理、基本规律及常用典型设备的工作原理、基本结构及设计计算等,“三传理论”是单元操作的理论基础,单元操作是“三传理论”的具体应用。

通过学习使学生掌握组成食品生产工艺过程中各单元操作的基本理论知识,学会初步的工程设计计算方法。

本课程共计80课时,围绕“三传理论”和单元操作展开学习。

该课程主要考核评价方式,包括平时作业、过程考核、实验成绩和期末考试,平时作业占20%、过程考核占20%、实验成绩占20%和期末考试占总成绩的40%。

实验1流体粘度测定实验通过实验掌握粘度测定仪的原理及测定流体粘度的方法。

实验2雷诺实验通过实验观察流体流动过程的不同流型及其转变过程,测定流型转变时的临界雷诺数。

实验3伯努利方程实验通过实验掌握流体流动过程中的质量守恒和能量守恒定律。

实验4流体阻力实验测定直管(光滑管与粗糙管)的摩擦系数汲突然扩大和阀门局部阻力系数C ;实验5离心泵性能测定掌握离心泵性能参数的测定方法及特性曲线的绘制。

实验6对流传热系数测定掌握对流传热系数的影响因素及传热系数的测定方法。

实验7洞道干燥实验通过实验掌握洞道干燥物料水分含量随时间变化的规律。

五、学时分配及教学方法(-)学时分配(-)教学方法本课程采用课堂教学和自学相结合的教学方法。

课堂教学采用多媒体教学与常规教学手段相结合的模式。

由于本课程研究“三传理论”和各单元操作内容繁杂、公式较多,且需要利用物理和数学知识进行工程计算,因此课程难度较大,仅靠较少学时的课堂教学所学到的知识是相当有限的,应该培养学生的自学能力,开阔视野,对所学内容能举一反三、融会贯通。

化工原理复习总结

化工原理复习总结

qV 流速: 流速: u = A
粘度:牛顿粘性定律,流动边界层,温度的影响。 粘度:牛顿粘性定律,流动边界层,温度的影响。 二.流动中的守恒定律 1.稳定流动与非稳定流动 . 2.流体流动的连续性方程: .流体流动的连续性方程: 对不可压缩流体: 对不可压缩流体: 在圆形管道内: 在圆形管道内
q m ,1 = q m , 2 = ⋯ = q m
18
八.板式塔 1、传质设备的性能指标 、 2、塔板结构 、 3、塔板上气液接触状态 、 4、 4、塔板上的不正常操作 5、塔高和塔径的计算 、
4qV DT = πu
构成, 构成,应用
Z = ( N P − 1) H T
6、板式塔负荷性能图 、
19
第五章吸收 一.气液相平衡与吸收过程的关系
亨利定律及应用:判断过程方向、确定过程极限、 亨利定律及应用:判断过程方向、确定过程极限、 计算过程推动力。 计算过程推动力。
4.总传热系数 总传热系数
(只要求并、逆流) 只要求并、逆流)
di 1 1 bd i = + + K i αi λd m α0d 0
六.换热器的选用与传热过程的强化 传热过程的强化途径
Q = KA ∆t m
13
第四章精馏
一.气液相平衡 1.相对挥发度α: 对理想溶液 .相对挥发度 : 对理想溶液: 2.相平衡方程: .相平衡方程:
7
简单管路的计算:等径管路 简单管路的计算:等径管路√
连续性方程: 连续性方程: 伯努利方程 伯努利方程: 利方程
u2 d 1 = u1 d 2
2
qV =
π
4
d u
2
2 2 u1 p2 u2 gz1 + + + We = gz 2 + + + Σh f 2 ρ 2 ρ

干燥过程热量衡算

干燥过程热量衡算

干燥过程的热量衡算一、干燥过程的热量衡算通过对干燥系统进行热量衡算,可确定物料干燥所消耗的热量、预热器或干燥器内补充加热器的传热面积,以及确定干燥器出口空气(废气)的湿度H 2、焓I 2等状态参数。

图1为对流干燥过程的热量衡算示意图,图中0H 、1H 、2H ——分别为新鲜空气进入预热器、离开预热器(即进入干燥器)和离开干燥器时的湿度,单位为kg 水/kg 绝干空气;0I 、1I 、2I ——分别为新鲜空气进入预热器、离开预热器(即进入干燥器)和离开干燥器时的焓,单位为kJ/kg 绝干空气;0t 、1t 、2t ——分别为新鲜空气进入预热器、离开预热器(即进入干燥器)和离开干燥器时的温度,单位为℃;L ——绝干空气的质量流量,单位为kg 绝干空气/s1G 、2G ——分别为进入和离开干燥器的物料的质量流量,单位为kg/s/1t 、/2t ——分别为进入和离开干燥器的物料的温度,单位为℃;/1I 、/2I ——分别为进入和离开干燥器的物料的的焓,单位为kJ/kg 绝干物料;P Q ——单位时间内输入预热器的热量,单位为kW ;D Q ——单位时间内向干燥器内补充的热量,单位为kW ;L Q ——单位时间内干燥系统损失的热量,单位为kW ;(一)预热器的热量衡算若忽略预热器的热损失,对图1中的预热器作热量衡算,得10LI LI Q P =+ (1)或 ()01I I L Q P −= (1a)(二) 向干燥器补充的热量D Q对图1中的干燥器作热量衡算,得L c c D Q I G LI I G Q LI ++=++/22/11 或 ()()L c D Q I I G I I L Q +−+−=/1/212 (2) (三)干燥系统的热量衡算对图1中包括预热器和干燥器在内的干燥系统作热量衡算,则单位时间内进入干燥系统的热量=单位时间内带出干燥系统的热量L c D P c Q I G LI Q Q I G LI ++=+++/22/10 (3)或 ()()L c D P Q I I G I I L Q Q Q +−+−=+=/1/202 (3a) 式中:c G ——绝干物料的质量流量,单位为kg/s;L Q ——干燥系统损失的热量,单位为kW 。

化工原理干燥过程的物料与热量衡算

化工原理干燥过程的物料与热量衡算

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例:某种湿物料在常压气流干燥器中进行干燥,湿物料 的流量为1kg/s,初始湿基含水量为3.5%,干燥产品的湿基含 水量为0.5%。空气状况为:初始温度为25℃,湿度为 0.005kg/kg干空气,经预热后进干燥器的温度为140℃,若离 开干燥器的温度选定为60℃和40℃,
试分别计算需要的空气消耗量及预热器的传热速率。 又若空气在干燥器的后续设备中温度下降了10℃,试分析 以上两种情况下物料是否返潮?假设干燥器为理想干燥器。
湿物料进出干燥器的焓分别为
I1 cm11
I2 cm22
I2 I1 cm2 1
Q Qp QD LI2 I0 GI2 I1 QL
L1.01t2 t0 2490 1.88t2 H2 H0
Gcm 2 1 QL
H2 H1 H2 H1
每蒸发1kg水分时,消耗的绝干空气数量l
2019/11/16
l L 1 W H2 H1
3、干燥产品流量G2
对干燥器作绝干物料的衡算
G212 G111
G2

G1 1 1
12
2019/11/16
三、干燥系统的热量衡算
1、热量衡算的基本方程
L1.011.88H0 t1 t0
0.9641.011.88 0.005140 25
113kJ / s
t2 40 ℃
H2 0.0447kg / kg干空气
L 0.76kg / s
Qp 89kJ / s
2019/11/16
分析物料的返潮情况
QV W 2490 1.88t2
W 2490 1.88t2 100%

干燥过程物料衡算与热量衡算

干燥过程物料衡算与热量衡算
干燥过程的物料衡算 与热量衡算
本节讨论的主要内容是通过物料衡算与热量衡 算找出被干燥物料与干燥介质的最初状态与最终状 态之间的关系,并用来确定干燥过程水分的蒸发量, 干燥介质的消耗量,干燥产品的产量以及干燥过程 消耗的热量,这些内容总称为干燥静力学。
干燥过程的物料衡算
湿基含水量w 湿物料中含水量的表示方法
二、干燥过程的物料衡算
1.过程简图 参见图5-6所示,图5-6为连续逆流干
燥过程的物料衡算示意图。
主要设备 新鲜湿空气→废气
物流方向 湿物料→产品
流程要素
状态参数
湿空气 湿物料
L,H1,H2 L1,L2 G,X1,X2 G1,G2,w1,w2
参数比较
2.衡算任务
(1)水分蒸发量W[kg水分/s] (2)绝干空气消耗量L[kg绝干气/s] (3)新鲜空气消耗量L1[kg新鲜空气/s] (4)蒸发1kg水分消耗的绝干空气量l[kg绝干气/kg水分] (5)干燥产品量G2[kg干料/s] (6)绝干产品量G[kg绝干料/s]
流程要素 热流方向 状态参数 参数比较
2.衡算任务
(1)预热器消耗的热量Qp (2)干燥器消耗的热量QD (3)干燥过程消耗的总热量Q
3.衡算方程
(1)求Qp Qp=L(I1-I0)
(2)求QD QD=L(I2-I1)+G(I’2-I’1)+QL
(3)求Q Q=Qp+QD=1.01L(t2-t0)+W(2490+1.88t2)+Gcm(θ 2-
①假设条件 QL≠0 G(I2’-I1’) ≠0
②特征方程 I1>I2
(2)操作线在过点B的等焓线上方 ①假设条件 QD>G(I2’-I1’)+QL ②特征方程 I1<I2

化工原理下册课件第5章 干燥(干燥过程的物料衡算和热量衡算)

化工原理下册课件第5章 干燥(干燥过程的物料衡算和热量衡算)
燥过程气固两相间及物料内部热、质传递的必然结
果,不能任意选择,有实验测得或按经验判断,未
知变量有4个(L,H2,t2, QD)。
L,H0 ,t0 , I0
空气
QP
QD
L,H1,t1,I1
预热 器
干燥器
L,H2,t2,I2
G1,w1, X1,I1’, 1
G2,w2, X2,I2’, 2
1)选择气体出干燥器的状态(H2,t2 ),求解空气 用量L及QD。(根据物料和能量衡算) 2)选定补充的加热量(许多干燥器中,QD=0)及
114.7kJ/kg绝干空气
I2 1.011.88 H2 30 2490 H2
30.3 2546.4H2kJ/kg绝干空气
I1 0.52 4.187 0.0417 24 16.67kJ/kg绝干物料 I2 0.52 4.187 0.005 60 32.46kJ/kg绝干物料
L114 .7 30.3 2546 .4H2 597 32.46 16.67 18000 L84.4 22546 .4H2 27426 .6kJ/h
W
LH 2
H1 , L
W H2
H1
单位空气消耗量l: 蒸发1kg水分所消耗的干空 气量,kg干空气/kg水分
L
1
l
W H2 H1
空气经预热前、
后的湿度不变
H =H
0
1
l 1 H2 H0
❖l
仅与H 2
、H 0
有关。H 0
愈大,l
愈大。
❖ 湿空气的质量L0:
L0 L(1 H0 ) kg湿空气/h
解答: (1)绝干空气消耗量L
G2
237kg/h, w2
X2 1 X2

干燥过程的物料衡算与热量衡算培训课件.pptx

干燥过程的物料衡算与热量衡算培训课件.pptx
V ' LVH1 46091.112 5125m3 h1 1.42m3 s1
干燥器直径:
D V ' 1.42 2.13m 0.785u 0.785 0.4
8.3.3 干燥过程的热量衡算
通过干燥器的热量衡算,可以确定物 料干燥所消耗的热量或干燥器排出空气的 状态。
作为计算空气预热器和加热器的传热面 积、加热剂的用量、干燥器的尺寸或热效率 的依据。
374.2(0.111 0.0101) 0.0409 0.0327
4609kg干空气 h1
湿空气比容,按进入干燥器的空气状态计算, 即T1、H1。
VH1
(0.773 1.244H1)
T1 273
(0.773 1.244 0.0327) 373 273
1.112m3 kg 1
湿空气流量为:

G2
G11 w1
1 w2
(8-38)
二、湿物料的水分蒸发量W[kg水/h]
通过干燥器的湿空气中绝干空气量是不变 的,又因为湿物料中蒸发出的水分被空气带走, 故湿物料中水分的减少量等于湿物料中水分汽 化量等于湿空气中水分增加量。
水分汽化量=湿物料中水分减少量 =湿空气中水分增加量
即: G1 G2 G1w1 G2w2 Gc ( X1 X 2 ) (8-39)
8.3 干燥过程的物料衡算与热量衡算
8.3.1 湿物料中含水量 8.3.2 干燥过程的物料衡算 8.3.3 干燥过程的热量衡算 8.3.4 干燥器空气出口状态的确定 8.3.5 干燥器的热效率
8.3 干燥过程的物料衡算与热量衡算
干燥过程是热、质同时传递的过程。
进行干燥计算,必须解决干燥中湿物 料去除的水分量及所需的热空气量。 湿物料中的水分量如何表征呢?

5干燥过程的物料衡算与热量衡算

5干燥过程的物料衡算与热量衡算

五、空气进、出干燥器的状态变化:
在干燥操作中,空气通过预热器时,状态变化过程为温度 升高而湿度不变。若预热后的空气温度t1为已知,则空气的状 态也就确定了。而空气通过干燥器时,由于空气和物料间进行 热和质的交换,而且还受外加热量的影响以及热损失等,所以 其状态变化过程是比较复杂的。通常,根据干燥过程中空气焓 的变化情况,将干燥过程分为等焓与非等焓干燥过程。
湿物料中水分的质量 X 100% 湿物料中绝干物料的质量
X 1
X 1 X
质量分数 以湿物料为基准 质量比 以干物料为基准
3、湿物料的比热容
Cm=Cs+XCw=Cs+4.187X Cw:物料中所含水分的比热容 Cw=4.187KJ/(Kg水℃)
4、湿物料的焓
I’=Is+XIw=Csθ+XCwθ =(Cs+4.187X)θ =Cmθ
课题:干燥过程的物料衡算与热量衡算
干燥过程的物料衡算与热量衡算
一、 湿物料的性质
二 、 干燥系统的物料衡算 三 、 干燥系统的热量衡算
四 、干燥系统的热效率
五、空气进、出干燥器的状态变化:
一、湿物料的性质 湿物料:干物料+水
1、湿基含水量
湿物料中水分的质量 100% 湿物料的总质量
2、干基含水量
'
Q1 100% Q P QD
'
若蒸发水分量为W,空气出干燥器时温度为t2,物料进干燥 器温度为t1’,则干燥器内蒸发(气化)水分所需Q1可用下 式计算:
Q1 W 2492 1.88t2 4.187t1 '
干燥操作中干燥器的热效率表示干燥器操作的性能,效率愈 高表示热利用程度愈好。 在干燥操作中,若将离开干燥器的空气温度降低而湿度增大 ,则亦能提高干燥效率和节省空气的消耗量以降低输送空气的能 量。但是空气的湿度增加,会使物料和空气间的传质推动力(即 HW—H)减小。一般地吸水性物料的干燥,空气出口的温度应高 一些,而湿度应低些。通常,在实际干燥操作中,空气出干燥器 之温度t1需比进入干燥器时的绝热饱和温度高20到50℃,这样去 保证在干燥器以后的设备中空气不致分出水滴,以免造成设备材 料的腐蚀等问题。此外,废气中热量的回收利用对提高干燥操作 的热效率也具有实际意义。当然还应注意干燥设备和管路的保温 ,以减少干燥系统的热损失。

能量衡算

能量衡算

设定进入锅炉的H2O为0.4kg,则进入锅炉的CH3OH为1kg. 查表可得各物料在进出口状态下的热物理参数,见下表
H2O 压力 进口 4.5atm 温度 20℃ 焓值 365kj/kg 温度 450 ℃ CH3OH 焓值 6615kj/kg
出口
4.5atm饱 和
2715kj/kg
T=?
h=?
因为是绝热过程,则有∑(h*u)进= ∑(h*u)出,则
Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6
物料带 进体系 的热量
加热剂(或冷却 剂)与设备交换 的热量
过程 反应热
物料从体 设备自身 系带走的 消耗的 散热损失 热量 热量
9
• 在有轴功率的情况下,需要考虑物料的机械功,下面通过 下边典型的化工工艺物料流动的简图,说明一下有轴功率情况 下的能量衡算公式:
能量衡算
•能量衡算的定义 •能源的几种主要形式 •能量衡算的主要任务 •能量衡算式 •热量衡算 •过程的物料及能量衡算
1
能量衡算的定义
以热力学第一定律为依据,对生产过程或设备的 能量平衡进行定量的计算,计算过程中要供给或移 走的能量,称之为能量衡算。能量是热能、电能、 化学能、动能、辐射能的总称。化工生产中最常用 的能量形式为热能,故化工设计中经常把能量计算 称为热量计算。

H v
8.319Tb (3.978Tb / Tc 3.938 1.555ln Pc ) 1.07 Tb / Tc
J/mol
• 3、反应热
• 恒压反应热(焓) 在恒温恒压下,反应物按照化学计量式完全反应,物料 在反应前后的焓差被称为恒压反应热或反应焓,以ΔHr表示 。 恒容反应热 在恒温恒容下,反应物在温度T时按照化学计量式完全 反应,物料在反应前后的内能的变化被称为恒容反应热, 以ΔUr(T)表示。

能量衡算

能量衡算

(10-9)
T 9.4 0.052(t W t )
(10-10)
(5) Calculations of Q6
(2) 空气沿粗糙壁面作强制对流 当空气流速不大于5ms-1时,T可按下式估算 式中 u——空气流速,ms-1。
T 6.2 4.2u
T 7.8u
0.78
某些物质在水溶液中的浓度变化热可直接从有关
手册或资料中查得,也可根据溶解热或稀释热的数
据来计算。
(1) Integral heat of solution (2) Integral heat of Dilution
(1) Integral heat of solution
恒温恒压下,将1摩尔溶质溶解于n摩尔溶剂 中,该过程所产生的热效应称为积分溶解热, 简称溶解热,用符号Hs 表示。常见物质在水
10.1 Introduction
对于新设计的设备或装置,能量衡算的目的主要 是为了确定设备或装置的热负荷。根据热负荷的大
小以及物料的性质和工艺要求,可进一步确定传热
设备的型式、数量和主要工艺尺寸。此外,热负荷 也是确定加热剂或冷却剂用量的依据。
10.1 Introduction
在实际生产中,根据需要,也可对已经投产的一台
(10-7)
程,如开车、停车以及各种间歇操作过程,Q5可按下
式中m—设备各部件的质量,kg;Cp—设备各部件
材料的平均定压比热,kJkg-1oC-1 ;t1—设备各部件
Q5 mCp (t2 t1 )
的初始温度, oC;t2—设备各部件的最终温度, oC
与其他各项热量相比,Q5 的数值一般较小,因此, Q5常可忽略不计。
10.3.1 Thermal in Physical Changes
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化工原理
干燥过程的能量衡算
热量衡算:
预热器提供的热量QP
干燥器输入的热量QD 整个干燥系统的总传热量Q 干燥器的热效率和干燥效率 空气通过干燥器时的状态变化
主讲教师:沈吉林
1
化工原理
热量衡算:
连续干燥过程的热量衡算示意图 主讲教师:沈吉林
2
化工原理
热量衡算:
主讲教师:沈吉林
3
化工原理
热量衡算:
上式称为连续干燥系统热量衡算基本方程式
主讲教师:沈吉林
8
化工原理
热量衡算: 分析
加热干燥系统的总热量Q主要用于
加热空气 加热并汽化水分
L 1.01 1.88H 0 (t2 t0 )
W (2490 1.88t2 4.1871 )
加热湿物料
热损失 主讲教师:沈吉林
GCm (2 1 )
主讲教师:沈吉林
6
化工原理
热量衡算: 湿物料的焓的表示:
以0℃液态湿分及固体的焓为0,则以1kg 绝干物料为基准的焓:
I ' (Cs XCw ) ; C s : 绝干物料的比热 ;
C w : 水分的比热 ; Cm : 湿物料的比热 ;
' LI1 G I1' QD LI 2 G I 2 QL
干燥器
t0=20℃ W2=0.2%,θ2=60℃ Cs=3.5kJ/kg.℃
QD
解:(1)新鲜空气用量,kg/h;
X1 w1 0.03 0.03093 1 w1 1 0.03 X2 w2 0.002 0.002 1 w2 1 0.002
G G1 (1 w1 ) 1200 (1 0.03) 1164 kg / h
Q QP QD 1.01Lt2 t0 GCm ( 2 1 ) W 2490 1.88t2 QL
结论:干燥系统中,加入干燥系统的 热量等于蒸发水分、加热空气与物料的热量, 以及干燥系统中热损失之和
主讲教师:沈吉林
10
化工原理
干燥系统的热效率
干燥器内用于汽化物料中水分所消耗的热量 100% 向干燥器输入的总热量 Q1 100% QP QD
主讲教师:沈吉林
19
化工原理
W G ( X1 X 2 ) 1164 (0.03093 0.002) 33.67kg/h
L W 33.67 2405 kg (绝干气) / h H 2 H 0 0.022 0.008
(2)预热器的加热量QP,kW
QP L( I1 I 0 ) LCH ( t1 t 0 ) 2405 ( 1.01 1.088 0.008) ( 90 20 ) 172565.48k J/h 47.93kW (3)干燥室内补充的热量QD,kW
QL
9
化工原理
热量衡算: 即:
Q QP QD L1.01 1.88H 0 t2 t0 GCm ( 2 1 ) W 2490 1.88t2 4.187 1 QL
忽略空气中水汽进出干燥系统的焓的变化和湿 物料中水分带入干燥系统的焓,则上式可简化为:
能使高燥产品返潮、在系统后面的设备中析出湿分,因 此:t2=tas+(20~50)℃。 提高热效率的措施: 对设备进行保温,使热损失减小; 利用废气预热冷物料或冷介质; 部分废气循环。
主讲教师:沈吉林
12
化工原理
干燥系统的干燥效率
干燥器内用于汽化物料 中水分所消耗的热量 100% 空气在干燥器内放出的 热量 Q 1 100% Q2
' QD L(I 2 I1 ) G I 2 I1' QL


算:
3.干燥系统的总热量衡算
干燥系统消耗的总热量Q等于预热 器提供的热量QP加上干燥器提供的热量QD
Q Qp QD L( I 2 I 0 ) G( I 2 ' I1 ') QL
' I1 ( C s X 1C w ) 1 ( 3.5 0.03 4.184 ) 20
72.51kJ/kg (绝 干 物 料 )
主讲教师:沈吉林
21
化工原理
QL 5%QP 47.93 5% 2.3965 kW
2405 1164 QD 102.14 112.19 ( 210.5 72.5 ) 2.3965 3600 3600 40.3kW
主讲教师:沈吉林
4
化工原理
热量衡算:
1.预热器提供的热量
L H0 t0 I0
预热器
QP
L H1 t1 I1
LI 0 Qp LI1
Qp L( I1 I 0 )
主讲教师:沈吉林
5
化工原理
热量衡算:
2.向干燥器补充的热量
L I1 H1 t1 G2 w2 I2’2 QD 干燥器 QL G1 w1 I1’1 L I2 H2 t2
干燥设备热损失可按预热器中加热量的5%计算。试求:
1)新鲜空气用量,kg/h;
2)预热器的加热量QP,kW;
3)干燥室内补充的热量QD,kW; 4)热效率。
主讲教师:沈吉林
18
化工原理
QL=5%QP
H0=0.008
W2=3%,θ1=20℃ G1=1200kg/h H2,t2=45℃
预热器 H1,t1=90℃ QP
,
若蒸发水分量为W,空气出干燥器时温 度为t ,物料进干燥器温度为,则干燥器内汽化 水分所需热量Q 为:
2 1
W (2490 1.88t2 4.1871 )
主讲教师:沈吉林
11
化工原理
干燥系统的热效率 热效率越高表示干燥器热利用率越好。t2 或 H2
可以提高热效率。但 H2 使推动力减小;t2 过低,则可
' ' QD LI 2 I1 G (I 2 I1 ) QL
20
主讲教师:沈吉林
化工原理
I1 1.01 1.88H 0 t1 2492H 0 1.01 1.88 0.008 90 2492 0.008 112.19kJ / kg( 绝 干 气)
Q1= W (2490 1.88t2 4.1871 )
Q2 L(1.01 1.88H0 )(t1 t2 )
主讲教师:沈吉林
13
化工原理
空气通过干燥器时的状态变化
理想干燥过程
1)设备无热损失,QL=0; 2)不补充热量,QD=0;
3)物料足够湿润,温度保持为干燥介质的湿球温度tw, 即1=2=tw ;
Q1 W 2490 1.88t 2 4.184 1 33.67 2490 1.88 45 4.184 20 3600 23.297kW
4)干燥器的热效率
Q1 23.297 100% 100% 26.4% QP QD 47.93 40.3
4)被汽化的湿分带入的热量可以忽略不计,则:I1=I2。
说明干燥介质在干燥器中经历的过程为等 焓过程,即干燥介质的状态在干燥器中沿等焓 线变化。
主讲教师:沈吉林
14
化工原理
空气通过干燥器时的状态变化 等焓过程
Φ=100%
C
H2
B
A
H0 =H1
t 主讲教师:沈吉林
0
t
2
t
1
15
化工原理
1、干燥器中不补充加热,QD=0,I1>I2,空气状态变 化在等焓变化BC线下方,即BC1 2、干燥器中有补充加热QD,而且比热损失及干燥物料带 进与带出干燥器差值的和还要大,此时I2>I1,空气状态 变化在等焓变化BC线上方,即BC2
Φ=100%
C2
C C1
H2
B
H0 =H1
A
t 主讲教师:沈吉林
0
t
2
t
1
16
化工原理
空气通过干燥器时的状态变化
实际干燥过程
Φ=100%
C2 C
H
C3
C1
A
B
t 主讲教师:沈吉林
17
化工原理
常压下拟用温度为 20℃、湿度为0.008kg水/kg干气的空气干 燥某种湿物料。空气在预热器中被加热到 90℃后送入干燥室, 离开时的温度为45℃、湿度为0.022kg水/kg干气。现要求每小时 将1200kg的湿物料由含水率3%(湿基)干燥至0.2%(湿基), 已知物料进、出口温度分别为 20℃和 60℃,在此温度范围内, 绝干物料的比热为3.5kJ/(kg· ℃),水的平均比热为4.19 kJ/(kg℃)。
I 2 1.01 1.88H 2 t 2 2492H 2
1.01 1.88 0.022 45 2492 0.022 102.14kJ / kg( 绝 干 气)
I '2 ( C s X 2C w ) 2 ( 3.5 0.002 4.184 ) 60 210.5kJ/kg (绝 干 物 料 )
22
主讲教师:沈吉林
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