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L0）。

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 ，干燥器供热量 及干燥器热损失 ）。

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

                                        （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X

               X＝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，k***分.(kg绝干料)-1。

两者关系：

                                                  （８－１４）

或  

                                                  （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；

           H1 ,H2――分别为湿空气进、出干燥器时的湿度，kg.（kg绝干气）-1；

           G1 ,G2――分别为湿物料进、出干燥器时的流量，kg湿物料.s-1；

           X1 ,X2――分别为湿物料进、出干燥器时的干基含水量，k***分.（kg绝干料）-1。

（一）水分蒸发量W

                     （８－１６）

其中

                                  （８－１７）

（二）空气消耗量L

    对干燥器作水分物料衡算：

则：

                                （８－１８）

若设：

                                         （８－１９）

式中  ――每蒸发１k***分消耗的绝干空气量，称为单位空气消耗量，kg绝干气.(k***分)-1；

      L――单位时间内消耗的绝干空气量，kg绝干气.s-1。

说明：

1. 新鲜空气用量

                L0=L ( 1 + H0 )                           （８－２０）

式中   H0――空气进预热器前的湿度，kg.(kg绝干气)-1。

1. 风机入口风量，即新鲜空气的体积V0。

                    （８－２１）

（三）干燥产品流量G2

                   （８－２２）

三、干燥系统热量衡算

  热量衡算可以确定各项热量的分配和消耗量，可作为计算空气预热器的传热面积，加热剂用量，干燥器热效率和干燥效率的依据，流程示意图如图８－８所示。

图８－８   连续干燥过程的热量衡算示意图

（一）干燥系统热量衡算基本方程

1. 预热器换热量Qp

                             ­            （８－２３）

1. 干燥器补充热量QD

                       （８－２４）

1. 干燥系统消耗的总热量

                     （８－２５）

（二）热量实用计算式

           （８－２６）

                               （８－２７）

式中    Cm――湿物料的平均比热，kJ.(kg绝干料 -1。Cm= ，

Q＝

     = ＋ ＋QL         （８－２８）

四、空气通过干燥系统的状态变化

      ＝

即

                       （８－２９）

空气经过干燥器分等焓过程和非等焓过程。

（一）等焓干燥过程

    当 ＝０时，即 ＝０

即I2= I1，则空气经干燥器时经历等焓干燥过程，又称理想干燥过程，如图８－９所示，过程沿等焓线BC进行，整个干燥过程由状态 点。

图８－９  等焓干燥过程中湿空气的状态变化图

（二）非等焓过程

１．若 <０，则I2< I1。

如图８－１０所示，干燥过程沿BC1变化，该线在等焓线以下，斜率小于等焓线。

２．若 >０，即补充热量大于消耗热量，则 。

３．若 ＝W（2490+1.88t1）

说明补充的热量恰好等于水分蒸发所需热量，则干燥过程经历等温增湿过程。

五、干燥系统的热效率

          ＝蒸发水分所需热量／向干燥系统输入的总热量 100％

            = 100％                       （8—30）

当空气出干燥器时温度降低而湿度***时， 会提高，但t2过低而H2过高，会使物料返潮，所以应综合考虑。