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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。
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。
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)。
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。
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。
