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化工原理干燥过程的物料与热量衡算PPT

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化工原理 PPT 第5章 干燥

化工原理 PPT 第5章 干燥
式中：
k H rt w

( H s ,t w H )

：空气向湿棉布的对流传热系数，W/(m2 •℃)；
k H ：以湿度差为推动力的传质系数，kg/(m2 •s•H)；
rtw
H
：湿球温度下水的汽化潜热，kJ/kg水；
H s ,tw：湿球温度tw下空气的饱和湿度，kg水/kg绝干气；
：空气的湿度， kg水/kg绝干气。
30
（2）湿空气状态点的确定
31
（3）简单分析：
a.当H、p一定时， 。 t
因此，提高湿空气温度 t，不仅提高了湿 空气的焓值，使其作为载热体外，也降低了相
对湿度使其作为载湿体。
pv b.因pv py、ps f t 及 100% pS 故t一定时，p ，故加压对干燥不利。
H f ( p，pV )
当p为一定值时，
H f ( pV )
当空气达到饱和时，相应的湿度称为饱和湿度 Hs，此时湿空气中的水汽分压等于该空气温度下纯 水的饱和蒸气压 ps。
0.622pS HS p-pS
即：
H S f (t，p)
10
2.相对湿度百分数（简称相对湿度） 定义：在一定总压下，湿空气中水汽分压pV与同
20
影响湿球温度tw的三方面因素： ①物系性质：与α 、 kH有关的物性； ②空气状态：t、H； ③流动条件： α/kH 。 实验表明，α与 kH都与空气速度的 0.8次幂成正比，故α与kH之比值与流速 无关，只与物性有关。当物系已确定， 则物系性质就不再改变，此时，湿球温 度只与气相状态有关，即：
tas ：是由热量衡算与物料衡算导出的，属于静平衡。
• tw与tas 数值上的差异取决于α/kH与cH两者之间的差别。 （1）空气—水蒸气体系， c H ，r0 rt 得 t w t as w kH （2）空气—甲苯体系， k 1.8c H ，tw tas

化工原理-物料衡算和热量衡算

化工原理-物料衡算和热量衡算
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
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
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
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：
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：

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）

化工原理干燥精品PPT课件

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（2）湿度 ---又称湿含量，单位kg水/kg干空气
水汽的质量 H 绝干空气的质量
水汽的摩尔数 绝干空气的摩尔数
Mv Ma
pw P pw
18 29
思考1：H属于前面介绍的哪一类浓度？
质量比
思考2：取1kg干空气作为湿度定义基准又何好处？
干燥过程中干空气的质量不变
《化工原理》电子教案/第十三章
5/101
t
空气
t, H
t, H
《化工原理》电子教案/第十三章
10/101
一．湿空气的性质
6、湿球温度 tw
----用湿球温度计测出的空气温度
❖大量、快速流动的空气（空气的 流速应大于5m/s）与少量水接触；
湿球温度计
❖传质----因存在传质推动力，湿纱布
中的水汽化进入空气，此过程需要吸 热（水提供），因此水温下降；
V T P0 V0标态 T0 P
V T 1.013105
n 22.4 273
P 7/101
《化工原理》电子教案/第十三章
一．湿空气的性质
3．湿比热容cH ----kJ/(kg干气K) 此时，湿空气的质量＝（1+H）kg
比热容的一般定义： kJ/(kgK)
cH ca cw H 1.01 1.88H

ca干空气的比热，kJ/(kg·K) 1.01kJ/(kg·K) cw水气的比热，kJ/(kg·K) 1.88kJ/(kg·K)
《化工原理》电子教案/第十三章
8/101
一．湿空气的性质
4．湿空气的焓I ----kJ/ kg干气
此时，湿空气的质量＝（1+H）kg
I Ia IwH
ca cw H t r0 H

化工原理_41固体物料的干燥_干燥过程的物料衡算与热量

化工原理_41固体物料的干燥_干燥过程的物料衡算与热量

对整个干燥系统进行物料衡算可得，
W
G1'
G2'
G1'
w1 w2 1 w2
1000 0.5 0.03 1 0.03
484.5kg
/h
绝干气的耗量为 故新鲜空气用量为 混合气的流量为 预热器的热负荷为
kg绝干气/h
第十一章 固体物料的干燥
11.3 干燥过程的物料衡算与热量衡算 11.4 干燥速率与干燥时间 11.4.1 物料中水分的性质
由此可查得混合气的性质参数为 tm=37℃, Hm＝0.0282kg／kg绝干气， Im=110kJ/kg绝干气。
混合气在预热器经历等湿过程，在干燥器经 历等焓过程，因此，Ｍ点的等H线与Ｂ点的
等Ｉ线的交点Ｎ即为混合气离开预热器（进
入干燥器）的状态点，读得性质参数为
t1=54℃, H1＝Hm＝0.0282kg／kg绝干气， I1=128kJ/kg绝干气。 水分蒸发量为
得道多助失道寡助，掌控人心方位上 。08:12:0608: 12:0608:12Thursday, December 10, 2020
安全在于心细，事故出在麻痹。20.12.1020.12.1008: 12:0608:12:06Decem ber 10, 2020
加强自身建设，增强个人的休养。2020年12月10日 上午8时 12分20.12.1020.12.10
扩展市场，开发未来，实现现在。2020年12月10日 星期四 上午8时 12分6秒08:12:0620.12.10
做专业的企业，做专业的事情，让自 己专业 起来。2020年12月上 午8时12分20.12.1008: 12December 10, 2020
时间是人类发展的空间。2020年12月10日星 期四8时 12分6秒08:12:0610 December 2020

大学课件-化工原理-干燥2

大学课件-化工原理-干燥2

qGm22, 2,X2
进入和排出干燥器的湿分相等：
qmC X1 qmL H1 qmC X 2 qmL H 2
qmW qmC ( X1 X 2 ) qmL (H 2 H1 ) kg/s
干空气用量：
qmL
qmW H2 H1
kg/s
比空气消耗量：
l qmL
1
qmW H 2 H1
kg干空气/kg水
令 Q1 qm2cm (2 1) (产品升温热量)
qmL (I1 I2 ) Q1 QL QD qmW cw1
将
qmL
qmW H2 H1
代入，整理得：
I1 I2 H2 H1
1 qmW
L qmW
D qmW
cw1
或
I1 I2 H2 H1
q1 qL
qD
cw1
kW/kg水
又 qmC qm1(1 w1 ) qm2 (1 w2 )
qmW
qm1
w1 w2 1 w2
qm2
w1 w2 1 w1
（2）空气用量
I0,H0,t0
qmL
qm1, 1,X1 QL I1,H1,t1
I2,H2,t2
qmL
Qp
QD
qmL : 干空气用量，kg/s
H1, H2 : 空气进、出干燥器的湿度，kg/kg干空气
qmL (I1 I2 ) qmW cw1
I I
1
2
理想干燥过程为等焓过程，近似绝热饱和过程。
对于理想干燥过程 ： t1 t2 r0 H1 H2 cH
干燥器出口空气状态利用图解法在温湿图中直接求得：
H
A
C
B
H2 H0=H1
t0

天津大学版《化工原理》课件

化工原理 干燥 材料与化学工程学院 化学工程教研室
17/68
§8-1干燥介质的性质及湿焓图
焓
kJ/kg
绝 干 气
=100% tas
水 气 分 压
kPa
H
kg水/kg绝干气
化工原理 干燥
材料与化学工程学院 化学工程教研室
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§8-1干燥介质的性质及湿焓图
焓
kJ/kg
绝 干 气
=100%
水 气 分 压
kPa
H
kg水/kg绝干气
化工原理 干燥
材料与化学工程学院 化学工程教研室
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§8-1干燥介质的性质及湿焓图

焓
kJ/kg
=100%
水 气 分 压
kPa
绝 干 气
H
化工原理 干燥
kg水/kg绝干气
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材料与化学工程学院 化学工程教研室
§8-2 干燥过程的物料衡算和热量衡图
对于空气-水系统：
p H 0.622 P p
Mw=18.02kg/kmol，Mg=28.96 kg/kmol 总压一定时，湿气体的湿度只与湿份蒸汽的分压有关。
化工原理 干燥 材料与化学工程学院 化学工程教研室
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§8-1干燥介质的性质及湿焓图
ps 饱和湿度 H s 0.622 P ps
H 0 H1 H 1 H 0 ( 1 ) H 1 0.05362kg( 苯 ) kg( 绝干氮气) H0
化工原理 干燥 材料与化学工程学院 化学工程教研室
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§8-1干燥介质的性质及湿焓图
ps|T 283 K Mv H 1 H s|T 283 K H 1 M g P ' ps|T 283 K 2788.51 ps|T 283 K exp( 20.7936 ) 6.05kPa 283 52.36 P ' 320.4kPa

化工原理-干燥ppt课件


V nRT P
V T P0 V0 P T0
V T P0 n22.4 273 P
干燥
湿空气的性质*
3．比热容（湿比热）cH
比热容是指常压下，含1kg绝干气的湿空气之温度升高（或降低）1℃所吸 收（或放出）的热量，cH。
cHcgcvH
1.011.88H
[kJ/(kg干气℃)]
cHf H
cg干空气的比热，kJ/(kg·℃) 1.01kJ/(kg·℃)
将湿球温度计置于温度为ｔ、湿度为Ｈ的流
动不饱和空气中，湿纱布中的水分汽化，并向 空气主流中扩散；同时汽化吸热使湿纱布中的 水温下降，与空气间出现温差，引起空气向水 分传热。
湿球温度tw：当空气传给水分的显热恰好等 于水分汽化所需的潜热时，空气与湿纱布间的 热质传递达到平衡，湿球温度计上的温度维持 恒定。此时湿球温度计所测得的温度称为湿空 气的湿球温度。
一干燥器的主要型式677喷雾干燥器一干燥器的主要型式喷雾器结构68一干燥器的主要型式8滚筒干燥器双滚筒干燥器69一干燥器的主要型式真空耙式干燥器冷冻干燥器7055干燥器二干燥器的选型主要干燥器的选择表湿物料的状态物料的实例处理量适用的干燥器液体或泥浆状洗涤剂树脂溶液盐溶液牛奶等大批量喷雾干煤器小批量滚筒干燥器泥糊状染料颜料硅胶淀粉粘土碳酸钙等的滤饼或沉大批量气流干燥器带式干燥器小批量真空转筒干燥器粉粒状00120m聚氯乙烯等合成树脂合成肥料磷肥活性炭石膏钛铁矿谷物大批量气流干燥器转筒干燥器流化床干燥器小批量转筒干燥器厢式干燥器块状20100m煤焦碳矿石等大批量转筒干燥器小批量厢式干燥器片状烟叶薯片大批量带式干燥器转筒干燥器小批量穿流厢式干燥器小批量高频干燥器短纤维酯酸纤维硝酸纤维大批量带式干燥器小批量穿流厢式干燥器一定大小的物料或制品陶瓷器胶合板皮革等大批量隧道干燥器71对流传导辐射气流喷雾流化床干燥实验干燥曲线x干燥章小结湿空气性质及湿焓图性质湿度h0622干球温度t湿球温度t10118810118824902490188干燥过程物料的平衡关系与速率关系结合水分与非结合水分平衡水分x与自由水分恒定干燥条件下的干燥速率恒定干燥条件下的干燥时间等i过程干燥速率udwgdxsdsd干燥速率曲线ux临界含水量x干燥方法干燥器对流式

第七章 干 燥共96页PPT资料


H0.622 ps
28.12.2019
P p 化工原理 第七章 干燥s
14
主目录 次目录
4、湿比容H (Humid volume)
比容的一般定义：
比
容
1kg物 质 的 体 1kg物 质
积
-----1kg干空气对应的湿空气的体积，单位为m3湿空气 ⁄ kg干空气
H1k干 g
空气的 Hk 水 体 g 气 积体 1k干 g 空气
主目录 次目录
相对湿度（Relative humidity） ：湿空气
吸收水分的能力，可以说明湿空气偏离饱和空 气的程度，能用于判定该湿空气能否作为干燥 介质，φ值与越小，则吸湿能力越大。
湿度(humidity)：湿空气容纳水分的能力
饱和湿度：湿空气容纳水分的最大能力
在一定总压和温度下，两者之间的关系为
干燥介质：用来传递热量（载热 体）和湿份（载湿体）的介质。
M
p
图7-2 干燥过程原理图
注意：只要物料表面的湿份分压高于气体中湿份分压，
干燥即可进行，与气体的温度无关。
气体预热并不是干燥的充要条件，其目的在于加快湿份
汽28.化12.2和019物料干燥的速度化，工达原理到第一七章定干的燥生产能力。
8
4、对流干燥过程实质
化工原理 第七章 干燥
7
3、对流干燥过程原理
主目录 次目录
温度为 t、湿份分压为 p 的湿热气体流过湿物料的表面，
物料表面温度 ti 低于气体温度 t。
由于温差的存在，气体以对流方
H
式向固体物料传热，使湿份汽化；
t
在分压差的作用下，湿份由物料
ti
Q
表面向气流主体扩散，并被气流 带走。

北京化工大学_《化工原理》_课件_第八章_干燥

4
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北京化工大学化工原理电子课件
本章主要讨论对流干燥，干燥介质是热 空气，除去的湿分是水分。
对流干燥是传热、传质同时进行的过程，
但传递方向不同，是热、质反向传递过程： 传热 方向 气 固 固 传质 气
推动力
温度差
水汽分压差
5
返回
北京化工大学化工原理电子课件
干燥过程进行的必要条件： * 物料表面水汽压力大于干燥介质中水汽分压；
空气—水体系，

kH 空气—甲苯体系，
cH
， t w t as
kH
c H ，tw tas
当空气为不饱和状态：t tw (tas) td； 当空气为饱和状态： t = tw (tas) = td。
30
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北京化工大学化工原理电子课件
8.1.2 空气的湿度图及其应用

11
pw pS
100%
即：
f ( pw，t )
返回
北京化工大学化工原理电子课件
当 φ =1时：
pw = ps，湿空气达饱和，不可作为干燥介质；
当 φ <1时：
pw < ps，湿空气未达饱和，可作为干燥介质。
φ越小，湿空气偏离饱和程度越远，干燥能力越大。
结论：
湿度 H 只能表示出水汽含量的绝对值，而
别被加热到50℃和120℃，求值 。
13
返回
北京化工大学化工原理电子课件
三、湿空气的比热与焓 1、湿比热（湿热）cH [kJ/kg干气•℃]
定义：在常压下，将1kg干空气和其所带有的Hkg水
汽升高温度1℃所需的热量。
cH cg cv H 1.01 1.88 H f ( H )
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Q Q p QD LI 2 I1 GI 2 I1 QL LI1 I 0
Q p LI1 I 0
2018/11/10
I1 QL QD LI1 I 0 LI 2 I 0 GI 2
将上述条件代入
I1 I 2
I
t1 t2 t0
H0
2018/11/10
B
I1 I 2
C A
H
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
I1 0 I 2
LI1 I 0 LI 2 I 0
2018/11/10
W W L H2 H0 H 2 H1
Q 1.01Lt2 t0
Gcm 2 1 QL
W 2490 1.88t2 H 2 H 0 H2 H0
1.01Lt2 t0 W 2490 1.88t2 Gcm 2 1 QL
I1 I 2
2018/11/10
I t1 t2 B
I1 I 2
C3
C2
C C1
H
2018/11/10
2）操作线在过点B的等焓线上方 向干燥器补充的热量大于损失的热量和加热物料消耗的 热量之总和
I1 QL QD GI 2
LI1 I 0 LI 2 I 0
I 2 I 0 cg t2 t0 IV 2 H 2 H 0
2018/11/10
I 2 I 0 cg t2 t0 r0 c02t2 H 2 H 0
1.01t2 t0 2490 1.88t2 H 2 H 0
G2 1 2 G1 1 1
G1 1 1 G2 1 2
2018/11/10
三、干燥系统的热量衡算
1、热量衡算的基本方程
忽略预热器的热损失，以1s为基准，对预热器列焓衡算
LI 0 Q p LI1
2018/11/10
单位时间内预热器消耗的热量为：
I1 I 2
3）操作线为过B点的等温线 向干燥器补充的热量足够多，恰使干燥过程在等温下进行
2018/11/10
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
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 Xc
2018/11/10
2、干燥系统的热效率
蒸发水分所需的热量 100% 向干燥系统输入的总热量
蒸发水分所需的热量为
QV W 2490 1.88t2 4.1871W
忽略物料中水分带入的焓
一、湿物料中含水量的表示方法
1、湿基含水量W
水分质量 湿物料的总质量
2、干基含水量X
湿物料中水分的质量 X 湿物料中绝干气的质量
3、换算关系
X 1 X
2018/11/10
X 1
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
2018/11/10
LH1 GX1 LH 2 GX 2
——连续干燥系统热量衡算的基本方程式
2018/11/10
假设：
•新鲜干空气中水汽的焓等于离开干燥器废气中水汽的焓
IV 0 IV 2
•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：
I 0 c g t 0 IV 0 H 0
I 2 c g t 2 IV 2 H 2
QV W 2490 1.88t2
W 2490 1.88t2 100% Q
2018/11/1 )
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 G
I1 0 I 2
Q p LI1 I 0
对干燥器列焓衡算，以1s为基准
QD LI 2 GI 2 QL LI1 GI1
单位时间内向干燥器补充的热量为
I1 QL QD LI 2 I1 GI 2
单位时间内干燥系统消耗的总热量为
Q Q p QD LI 2 I 0 GI 2 I1 QL
湿物料进出干燥器的焓分别为
I1 cm11
cm2 2 I2
I1 cm 2 1 I2
I1 QL Q Q p QD LI 2 I 0 GI 2
L1.01t2 t0 2490 1.88t2 H 2 H 0 Gcm 2 1 QL
W LH 2 H1 G X1 X 2
2、空气消耗量L
G X 1 X 2 W L H 2 H1 H 2 H1
每蒸发1kg水分时，消耗的绝干空气数量l
L 1 l W H 2 H1
2018/11/10
3、干燥产品流量G2
对干燥器作绝干物料的衡算
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。
2018/11/10
解：因在干燥器内经历等焓过程，I H 1 I H 2
1.01 1.88H1 t1 2490H1 1.01 1.88H 2 t2 2490H 2