化工原理-物料衡算和热量衡算
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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。
I0cgt0IV0H0 I2cgt2IV2H2
I 2 I 0 c g t 2 t 0 I V 2 H 2 H 0
I 2 I 0 c g t 2 t 0 r 0 c 0 t 2 2 H 2 H 0 1 . 0 t 2 t 0 1 2 1 4 . 8 t 2 H 9 2 8 H 0 0
第二节 物料衡算和热量衡算 p254
一、湿物料的性质 二、物料衡算 三、热量衡算 四、干燥过程在湿焓图上的表达
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；
W G 1 G 2 G (X 1 X 2 ) 单位! G = G 1 (1 -w 1)= G 2 (1 -w 2 )
3 干空气消耗量
由： 得：
LH1+GX1=LH2+GX2
LG(X1X2) W H2H1 H2H1
或：
L1 l
W H2 H1
l 比空气用量：每蒸发1kg水所需干空气的量，与空气 的初、终温度有关。
Q V W 24 1 .8 9 t2 8 0
W 249 1.80t2 810 %0
Q
W(24 910 .8t82)10% 0
QpQD
一般地，废气温度低而湿度高时， 就高。但t2应
比tas高20~50ºC，以保证在干燥后不致返潮。
0：示意图 1：W 2：L0 3：V”（体积流量）
4：Qp 5：Q 6： QD 7：
QL
忽略预热器的热损失，以1s为基准，对预热器列焓衡算:
L0IQpL1I (5-31/32)
预热器： Qp=L(I1-I0) kW
对干燥器列焓衡算，以1s为基准
L 1 G I I 1 Q D L 2 G I I 2 Q L
单位时间内向干燥器补充的热量为
Q D L I 2 I 1 G I 2 I 1 Q L (5-33)
L W H2 H1
W H2 H0
Q 1 .0 L t1 2 t0 H 2 W H 0 24 1 .8 9 t2 8 H 0 2 H 0
qq G m qc 2 q1 Q L
(5-36)
1 . 0 L t 2 t 0 1 W 2 1 . 8 4 t 2 G m 8 9 2 1 Q c 0 L
单位时间内干燥系统消耗的总热量为
QQpQD L I 2 I 0 G I 2 I 1 Q L
(5-34) —— 连续干燥系统热量衡算的基本方程式
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
IV0 IV2
b）湿物料进出干燥器时的比热取平均值 c m
湿空气进出干燥器时的焓分别为：
实际 H 0的 需 空 l 气 l(1H ： 0)
(5-28)
G
X
G1
w1
G2
w2
三、热量衡算
L
H0,t0,I0
预热
Qp
QL
L
H1,t1,I1
G1,w1, q1,I’1
干燥
L
H2,t2,I2
G2,w2, q2,I’2
QD
整个系统： 进入 离开
热空气 物料 加入 损失
LI0 LI2 GI′1 GI′2 Qp+QD
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。
cm=cs +Xw c
干燥系统的热效率
蒸发水分所需的热量
向干燥系统输入的 量总 10热0%
?
蒸发水分所需的热量为
q Q V W 2 4 1 .8 t 2 9 8 4 .1 01 W 87
忽略物料中水分带入的焓
学号 请回答！
（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 ）
二、物料衡算
新鲜空气
L,t0, H0
预热
1 产品 量
G1,w1(X1)湿物料
热空气
L,t1,H1
产品
干燥 G2,w2(X2)
废气
L,t2,H2
G2
1 w1 1 w2
G1
(5-30)
2 水分气化 量
绝干物料量
湿物料进出干燥器的焓分别为:
I1 cm1q1
I2 cm2q2
qq I2 I1 c m 2 1
QQpQD L I 2 I 0 G I 2 I 1 Q L L 1 .0 t2 1 t0 24 1 .8 9 t2 8 H 0 2 H 0
qq G m 2 c 1 Q L
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。
பைடு நூலகம்
（2） 含水分的固体
t1 A
或等焓干燥器 (P260文字说明) t0
（2）e 0，非等焓干燥过程
H0 H2
又分e <0 （I2 < I1）和e >0 两种情况
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)
（3）湿物料的比热容 cm
cm = cs + X cw = cs + X·4.187
(5-24)
四、干燥过程在湿焓图上的表达
1 典型干燥过程
将热量衡算式各项除以W:
G l(I2-I1)=Q D-W (I'2-I'1)-Q L
代入： l 1 H2 H1
ε=H I2 2--H I11=Q D-W G(I'2-I'1)-Q L
B
根据e 的值，把干燥器分成两大类： t2
C
（1）e 0，称为理想干燥器
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。
I0cgt0IV0H0 I2cgt2IV2H2
I 2 I 0 c g t 2 t 0 I V 2 H 2 H 0
I 2 I 0 c g t 2 t 0 r 0 c 0 t 2 2 H 2 H 0 1 . 0 t 2 t 0 1 2 1 4 . 8 t 2 H 9 2 8 H 0 0
第二节 物料衡算和热量衡算 p254
一、湿物料的性质 二、物料衡算 三、热量衡算 四、干燥过程在湿焓图上的表达
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；
W G 1 G 2 G (X 1 X 2 ) 单位! G = G 1 (1 -w 1)= G 2 (1 -w 2 )
3 干空气消耗量
由： 得：
LH1+GX1=LH2+GX2
LG(X1X2) W H2H1 H2H1
或：
L1 l
W H2 H1
l 比空气用量：每蒸发1kg水所需干空气的量，与空气 的初、终温度有关。
Q V W 24 1 .8 9 t2 8 0
W 249 1.80t2 810 %0
Q
W(24 910 .8t82)10% 0
QpQD
一般地，废气温度低而湿度高时， 就高。但t2应
比tas高20~50ºC，以保证在干燥后不致返潮。
0：示意图 1：W 2：L0 3：V”（体积流量）
4：Qp 5：Q 6： QD 7：
QL
忽略预热器的热损失，以1s为基准，对预热器列焓衡算:
L0IQpL1I (5-31/32)
预热器： Qp=L(I1-I0) kW
对干燥器列焓衡算，以1s为基准
L 1 G I I 1 Q D L 2 G I I 2 Q L
单位时间内向干燥器补充的热量为
Q D L I 2 I 1 G I 2 I 1 Q L (5-33)
L W H2 H1
W H2 H0
Q 1 .0 L t1 2 t0 H 2 W H 0 24 1 .8 9 t2 8 H 0 2 H 0
qq G m qc 2 q1 Q L
(5-36)
1 . 0 L t 2 t 0 1 W 2 1 . 8 4 t 2 G m 8 9 2 1 Q c 0 L
单位时间内干燥系统消耗的总热量为
QQpQD L I 2 I 0 G I 2 I 1 Q L
(5-34) —— 连续干燥系统热量衡算的基本方程式
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
IV0 IV2
b）湿物料进出干燥器时的比热取平均值 c m
湿空气进出干燥器时的焓分别为：
实际 H 0的 需 空 l 气 l(1H ： 0)
(5-28)
G
X
G1
w1
G2
w2
三、热量衡算
L
H0,t0,I0
预热
Qp
QL
L
H1,t1,I1
G1,w1, q1,I’1
干燥
L
H2,t2,I2
G2,w2, q2,I’2
QD
整个系统： 进入 离开
热空气 物料 加入 损失
LI0 LI2 GI′1 GI′2 Qp+QD
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。
cm=cs +Xw c
干燥系统的热效率
蒸发水分所需的热量
向干燥系统输入的 量总 10热0%
?
蒸发水分所需的热量为
q Q V W 2 4 1 .8 t 2 9 8 4 .1 01 W 87
忽略物料中水分带入的焓
学号 请回答！
（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 ）
二、物料衡算
新鲜空气
L,t0, H0
预热
1 产品 量
G1,w1(X1)湿物料
热空气
L,t1,H1
产品
干燥 G2,w2(X2)
废气
L,t2,H2
G2
1 w1 1 w2
G1
(5-30)
2 水分气化 量
绝干物料量
湿物料进出干燥器的焓分别为:
I1 cm1q1
I2 cm2q2
qq I2 I1 c m 2 1
QQpQD L I 2 I 0 G I 2 I 1 Q L L 1 .0 t2 1 t0 24 1 .8 9 t2 8 H 0 2 H 0
qq G m 2 c 1 Q L
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。
பைடு நூலகம்
（2） 含水分的固体
t1 A
或等焓干燥器 (P260文字说明) t0
（2）e 0，非等焓干燥过程
H0 H2
又分e <0 （I2 < I1）和e >0 两种情况
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)
（3）湿物料的比热容 cm
cm = cs + X cw = cs + X·4.187
(5-24)
四、干燥过程在湿焓图上的表达
1 典型干燥过程
将热量衡算式各项除以W:
G l(I2-I1)=Q D-W (I'2-I'1)-Q L
代入： l 1 H2 H1
ε=H I2 2--H I11=Q D-W G(I'2-I'1)-Q L
B
根据e 的值，把干燥器分成两大类： t2
C
（1）e 0，称为理想干燥器