四干燥的计算公式

1． 回转圆筒不通风时的物料 装料系数
‫׎‬଴
ൌ
݇ோ ‫்݊ ்ܫ‬
ቀ ி‘ ቁ
஽೅
（2—4—24）
式中，φ0—回转圆筒不通风时的物料 装料系数，%；
݇ோ
ൌ
଴.ଵସቀଵାଷ.ସ௒ೌభ⁄మቁቀଵାହ.ସிೝమ⁄యቁ ଵା଴.଴ଷଷீೌభ⁄య
（2—4—25）
IT — 回转圆筒的倾斜度，m/m，一般 IT=0－0.08；
‫ܮ‬ൌ ௐ
ுమିுభ
式中, L —单位时间内消耗的绝干空气量，kg 绝干空气/s；
（2—4—4） （2—4—5）
W —单位时间内水分的蒸发量， kg/s；
H1, H2—进出干燥器空气的湿度，kg 水/ kg 绝干空气 。 ܸ௙ ൌ ‫ݒܮ‬ு ൌ ‫ܮ‬ሺ2.83 ൈ 10ିଷ ൅ 4.56 ൈ 10ିଷ‫ܪ‬ሻሺ‫ ݐ‬൅ 273ሻ 式中, Vf—通风机全年中的最大通风量，m3/s；
cm —物料的比热容，kJ/kg 湿物料℃； H2—进出干燥器空气的湿含量，kg 水/ kg 绝干空气；
HC—空气的临界湿含量，kg 水/ kg 绝干空气； X1—物料开始干燥时自由水含量，kg /kg 绝干物料，
XC—绝干物料临界自由水含量，kg /kg 绝干物料；
X2—物料干燥终止自由含量， kg /kg 绝干物料。
rw —湿球温度 tw 时水的汽化潜热，J/kg。
（2） 热空气对流和热空气对流加热底面再传导给热干燥
ܴ௖
ൌ
ሺ‫ݐ‬
െ
‫ݐ‬௠ሻ ൥ߙ஼
൅
൩ ଵ
ଵ
൬ഀభ಴ାഊ೗೟೟ିഊ೗಴൰ ௥ೢ
式中，ܴ஼ —恒速干燥速率，kg/s·m2；
t —热空气温度，K；
（2—4—14）
t m—物料的表面温度，K，t m= t w； αC — 气固相间给热系数，W/（m2·K）； lt —容器底面物料的厚度，m；
3
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U —传导干燥器传导面与物料间总传热系数， kJ/ （h•m2 加热面积•K）；
A —与物料接触的加热面积，m2； ‫— ݐ‬热风温度，K； tm—物料温度，K； tk—加热面热源温度，K； （t－tm）ln— 干燥器入口与出口处热风温度与物料温度的对数平
L —绝干空气的质量流率，kg/s；
GC —绝干物料的质量流率， kg/s； I1，I2 —湿空气进入及离开干燥器时的焓，kJ/ kg 绝干空气； ‫ܫ‬ଵᇱ，‫ܫ‬ଶᇱ —湿物料进入及离开干燥器时的焓，kJ/ kg 绝干空气；
1
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ܳௗ ൌ ܿ௚‫ܮ‬ሺ‫ݐ‬ଶ െ ‫ݐ‬ଵሻ ൅ ܹሺ‫ݎ‬଴ ൅ ܿ௏‫ݐ‬ଶሻ ൅ ‫ܩ‬஼ܿ௠ሺߠଶ െ ߠଵሻ ൅ ܳ௅
ೝೈ೉಴
ߠଶ
ൌ
‫ݐ‬ଵ
െ
቎ሺ‫ݐ‬ଵ
െ
‫ ݐ‬ሻ ቏ ௥ೈுమି௖೘ሺ௧భି௧ೈሻቀ೉೉మ೎ቁ೎೘൫೟భష೟ೈ൯
ௐ ௥ೈு಴ି௖೘ሺ௧భି௧ೈሻ
൫2— 4— 19൯
式中，ߠଶ —干燥器出口处物料温度，℃； t1 —干燥器入口处热空气温度，℃； t W—空气湿球温度，℃；
rw —湿球温度 tw 时水的汽化潜热，J/kg
（2—4—1）
GC— 单位时间内绝干物料进料量， kg 绝干物料/s； X1— 进干燥器湿物料的干基含水率，kg 水/ kg 绝干物料 ； X2— 出干燥器湿物料的干基含水率，kg 水/ kg 绝干物料 ； L— 单位时间内消耗的绝干空气量， kg 绝干空气/h；
H1—进干燥器空气的湿度，kg 水/ kg 绝干空气 ；
cV — 湿份蒸汽的比热容，kJ/ （kg 水汽℃），水汽： cV=1.88 kJ/ （kg 水汽℃）； W —单位时间内水分的蒸发量， kg/s；
cm —干燥后物料的比热容，kJ/（kg 湿物料℃） t1， t2 —湿空气进入及离开干燥器时的温度，℃； θ1，θ1 —湿物料进入及离开干燥器时的温度，℃。 Qୢ ൌ 1.01‫ܮ‬ሺ‫ݐ‬ଶ െ ‫ݐ‬ଵሻ ൅ ܹሺ2490 ൅ 1.88‫ݐ‬ଶሻ ൅ ‫ܿܩ‬௠ሺߠଶ െ ߠଵሻ ൅ ܳ௅ 3. 干燥所需风量 V
（2—4—18）
A —物料干燥表面面积，m2； ௗ௫ —湿分迁移速率，（kg/kg 绝干物料）/s。
ௗఛ
6
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ܴ஼ —恒速干燥速率，kg/h·m2； X—物料自由水含量，kg /kg 绝干物料；
XC—绝干物料临界自由水含量，kg /kg 绝干物料。
5. 干燥后物料温度的计算
ቀଵቁ
ଵା௑మ
（2—4—7）
式中，GC—单位时间内绝干物料进料量， kg 绝干物料/s；
G1—单位时间内湿物料进料量， kg 湿物料/s；
G2—单位时间内湿物料出料量， kg 湿物料/s； X1—进干燥器湿物料的干基含水率，kg 水/ kg 绝干物料 ； X2—出干燥器湿物料的干基含水率，kg 水/ kg 绝干物料 。
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四 干燥的计算公式
(一) 干燥器理论计算
1. 水分蒸发量 W
ܹ ൌ ‫ܩ‬஼൫绝干൯ ൈ ቀܺଵ൫干燥前干基含水率൯ െ ܺଶ൫干燥后干基含水率൯ቁ ൌ ‫ܮ‬൫绝干൯ ൈ ቀ‫ ܪ‬ଶ൫出口空气湿度൯ െ ‫ܪ‬ଵ൫进口空气湿度൯ቁ
式中，W — 单位时间内水分的蒸发量， kg/s；
均值， K。
2. 干燥速率
（1） 干燥速率 Rൌ െ ீ೘ ௗ௑
஺ ௗఛ
式中，R—干燥速率，kg/s·m2；
（2—4—11）
Gm—绝干物料进料量， kg 绝干物料；
A—物料干燥表面面积，m2；
ௗ௑ —湿分迁移速率，（kg/kg 绝干物料）/s。
ௗఛ
（2） 重量干燥速率
ܴௐ
ൌ
ܴ
஺ ீ೘
（2—4—12）
L —单位时间内消耗的绝干空气量，kg 绝干空气/s；
（2—4—6）
2
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vH —干基湿空气比体积，m3/kg 绝干空气；
H—夏季空气的湿度，kg 水/ kg 绝干空气 。
t —空气温度， ℃。
4. 干燥产品流量关系
‫ܩ‬஼
ൌ
‫ܩ‬ଵ
ቀଵቁ
ଵା௑భ
ൌ
‫ܩ‬ଶ
A —物料干燥表面面积，m2；
ܴ஼ — 恒速干燥速率，kg/h·m2； X1— 物料开始干燥时自由水含量，kg /kg 绝干物料，
XC— 绝干物料临界自由水含量，kg /kg 绝干物料；
X2— 物料干燥终止自由含量， kg /kg 绝干物料。
（2） 恒速干燥所需时间
߬௖
ൌ
ቀ ீ೘ ቁ
஺ோ೎
ሺܺଵ
െ
ܺ௖ ሻ
式中，RW —重量干燥速率，kg/s ·kg 绝干物料。
3. 恒速干燥速率
4
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（1） 热空气中干燥
ܴ஼ ൌ ߙ஼ሺ‫ ݐ‬െ ‫ݐ‬௪ሻ/‫ݎ‬௪ 式中，ܴ஼ —恒速干燥速率，kg/s·m2；
t —热空气温度，K；
（2—4—13）
tw—热空气状态下的湿球温度，K； αC — 气固相间给热系数，W/（m2·K）；
6. 干燥时间
（1） 总干燥时间
߬
ൌ
߬௖
൅
߬ௗ
ൌ
ቀ ீ೘ ቁ
஺ோ೎
ቂሺܺଵ
െ
ܺ௖ ሻ
൅
ܺ௖
݈݊
ቀ௑೎ቁቃ
௑మ
式中，τ —总干燥时间，h；
（2—4—20）
7
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τC—恒速干燥所需时间，h；
τd—从物料临界湿含量ωc（kg 水/kg 湿物料）到干燥终止湿含量
ω2（kg 水/kg 湿物料）干燥所需时间，h； Gm—绝干物料进料量， kg 绝干物料；
(2—4—3）
* ܳௗ ൌ ܳଵ 空气升温热量 ൅ ܳଶ 水分蒸发热量 ൅ ܳଷ 物料升温热量 ൅ ܳସ 散失热量
式中，ܿ௚ —绝干气体的比热容，kJ/ （kg 绝干气体℃）， 空气：
ܿ௚ ൌ 1.01 kJ/ （kg 绝干空气℃）；
r0—汽化潜热，kJ/ kg 水汽，0°C 时水的汽化潜热：r0=2490kJ/ kg 水汽；
஺ ோ೎
௑మ
(二) 真空转鼓干燥器容积经验估算
（2—4—22）
ܸ ൌ ሺ1.25~1.8ሻ‫ܩ‬௠௔௫/ߩ௕ 式中，V—真空转鼓干燥器容积，m3；
（2—4—23）
Gmax—干燥器最大处理物料量，kg；
8
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ρb —物料堆积密度，kg/m3。 (三) 回转圆筒干燥器[并流式热风直接加热型]
式中，φ—回转圆筒通风时的物料 装料系数，%；
Re — 雷诺数，
ܴ௘
ൌ
ௗು௎ౝ஡ౝ ఓౝ
式中，dP—物料的 颗粒直径，m；
Ug —空气流速，m /s；
μg—空气粘度，Pa•s；
ρg—空气密度，kg/m3；
ρSB—物料粒子的堆积密度，kg/m3；
“+” —顺流；
“－” —逆流。
3.
通风时物料最佳装料系数
െ
‫ݐ‬௠ ሻ
൅
ቆഊ೗೟೟ିଵഊ೗಴ቇ ሺ‫ݐ‬௞
െ
‫ݐ‬௠
ሻ
ቀ஺ೖቁ
஺
൅
ߙ஼ ሺ‫ݐ‬௥
െ
‫ݐ‬௠
ሻ
ቀ஺ೖ
஺
ቁ቉
ଵ ௥ೢ
4. 降速干燥速率
（2—4—17）
降速干燥速率正比于物料水含量
ܴௗ
ൌ
ቀீ೘ቁ ቀെ ௗ௑ቁ
஺
ௗఛ
ൌ
ܴ஼
ቀ௑ቁ
௑಴
式中，ܴௗ —降速干燥速率，kg/s·m2；
Gm—绝干物料进料量， kg 绝干物料；
式中，X1—干燥开始湿含量，kg/kg 绝干物料；
（2—4—21）
Xc —临界湿含量，kg/kg 绝干物料。
（3）从物料临界湿含量ωc（kg 水/kg 湿物料）到干燥终止湿含量
ω2（kg 水/kg 湿物料）干燥所需时间
߬ௗ
ൌ
ቀீ೘
஺
ቁ
ቀ௑೎ቁ
ோ೎
‫׬‬௑௑೎మ
ቀെ ௗ௑ቁ
௑
ൌ
ቀீ೘ቁ ቀ௑೎ቁ ݈݊ ቀ௑೎ቁ
10
ห้องสมุดไป่ตู้
（2—4—29） （2—4—30）
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‫׎‬଴௣௧ ൌ 18.9ܻ௔଴.ସ
（2—4—31）
4. 回转圆筒干燥器设计计算举例
要求干燥的聚酯切粒尺寸 4×4×2.2mm3，每小时干燥量 ‫ܩ‬ଵ=20100kg/h，切粒干燥 前含水率 ܺଵ干基含水率=0.5% kg 水/kg 绝干物料，要求干燥后切粒含水率 ܺଶ干燥后含水率=0.05% kg 水/kg 绝干物料。
l —湿物料的厚度，m；
λt— 容器底面材料的热导率，W/（m·K）；
λC — 湿物料的有效热导率，W/（m·K）；
rw —湿球温度 tw 时水的汽化潜热，J/kg。
ܴ௖
ൌ
‫ܭ‬ሺ‫ܪ‬௪
െ
‫ܪ‬ሻ
ൌ
ఈ೎ ஼ಹ
ሺ‫ܪ‬௪
െ
‫ܪ‬ሻ
式中，K — 气固相间传质系数，W/（m2·h·∆‫；）ܪ‬
5
（2—4—15）
H2—出干燥器空气的湿度，kg 水/ kg 绝干空气 。
2. 干燥所需热量ܳௗ
ܳௗ ൌ ‫ܮ‬ሺ‫ܫ‬ଶ െ ‫ܫ‬ଵሻ ൅ ‫ܩ‬஼ሺ‫ܫ‬ଶᇱ െ ‫ܫ‬ଵᇱሻ ൅ ܳ௅
（2— 4— 2）
式中，ܳௗ —干燥单位时间所需热量,即单位时间向干燥器补充的热量，kW/s；
QL— 干燥器单位时间散热损失，kW/s；
1. 干燥器容积估算
（1） 间歇式干燥
ܸ
ൌ
ொ ఈೌሺ௧ି௧೘ሻ
（1） 连续式干燥
ܸൌ ொ
ఈೌሺ௧ି௧೘ሻ୪୬
（3） 传导给热式干燥
‫ܣ‬ൌ ொ
Uሺ௧ೖି௧೘ሻ
式中，V — 干燥器容积，m3；
（2—4—8） （2—4—9） （2—4—10）
Q — 热风干燥的气固相间给热量，kJ/h；
αa—气固相间体积给热系数，kJ/（h• m3•K）；
ܻ௔ ൌ 4݊଴‫ܣ‬ி/ߨ‫்ܦ‬ଶ
（2—4—28）
n0— 转筒抄板数；
AF— 每一抄板抄起的物料容积，m3。见图 2.4.1。
9
【下】功能 元件篇
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2. 回转圆筒通风时的物料装料系数
‫ ׎‬ൌ ‫׎‬బ
൤ଵേଶ.଼ோ೐ீೌషబ.ఱఱ൬ഐഐೄ೒ಳ൰ூ೅షభ൫ଵିଵ.ହிೝబ.ఱ൯൨
nT—回转圆筒转数，rpm； F‘—单位转筒截面的物料体积和进料速度之比， m3/ m2 转筒截面；
DT —回转圆筒直径，m；
Fr—Froude 数，
‫ܨ‬௥
ൌ
ሺగ஽೅௡೅ሻమ ௚஽೅
Ga—Galilei 数 ,
（2—4—26）
‫ܩ‬௔
ൌ
௚ ఘ೒మ ୢPమ ఓ೒
（2—4—27）
Y a—抄板抄起物料的容量占转筒容积的百分比，%，
【下】功能 元件篇
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Hw—湿球温度 tw 时空气的饱和湿度，kg 水汽/kg 绝干空气； H —干燥介质热空气的湿度，kg 水汽/kg 绝干空气； αC — 气固相间给热系数，W/（m2·K）； cH —空气的湿比热容，J/（ kg 绝干空气·K），cH=αC/ K。 （3） 热空气对流和加热面传导给热干燥
ܴ௖
ൌ
൥ߙ஼ ሺ‫ݐ‬
െ
‫ݐ‬௠ ሻ
൅
ଵ ൬ഊ೗೟೟ିഊ೗಴൰
ሺ‫ݐ‬௞
െ
‫ݐ‬௠
ሻ
஺ೖ൩
஺
ଵ ௥ೢ
式中，ܴ஼ —恒速干燥速率，kg/s·m2；
t k—加热面温度，K；
A k—加热面面积，m2；
A —对流给热表面或物料干燥表面面积，m2。
（4） 辐射和加热面传导给热干燥
（2—4—16）
ܴ௖
ൌ
ቈߙ஼ ሺ‫ݐ‬