14.3干燥速率與干燥過程計算14.3.1物料在定態(tài)空氣條件下的干燥速率14.3.2間歇干燥過程的計算14.3.3連續(xù)干燥過程的一般特性14.3.4干燥過程的物料衡算與熱量衡算14.3.5干燥過程的熱效率14.3.6連續(xù)干燥過程設備容積的計算方法14.3干燥速率與干燥過程計算14.3.1物料在1恒定干燥條件：變動干燥操作：空氣狀態(tài)是否變化干燥過程中空氣狀態(tài)不斷變化?？諝獾臏囟取穸?、流速及物料接觸方式不變。恒定干燥條件：變動干燥操作：空氣狀態(tài)是否變化干燥過程中空氣214.3.1物料在定態(tài)空氣條件下的干燥速率一、干燥動力學實驗1.實驗裝置實驗數(shù)據(jù)Gc(絕干物料的質(zhì)量)Gi(濕物料的質(zhì)量)τi(干燥時間)14.3.1物料在定態(tài)空氣條件下的干燥速率一、干燥動力32.數(shù)據(jù)處理①典型干燥曲線的形狀

干燥曲線：物料的的自由含水量X與干燥時間τ的關系曲線。2.數(shù)據(jù)處理①典型干燥曲線的形狀干燥曲4②干燥速率曲線

物料的干燥速率或水分汽化速率NA：指單位時間、單位面積（氣固接觸界面）被汽化的水量。Gc——試樣中絕對干燥物料的質(zhì)量，kg；A——試樣暴露于氣流中的表面積，m2,X——物料的自由含水量，kg水/kg干料,W——汽化的水分量，kg。②干燥速率曲線物料的干燥速率或水分汽化速53干燥速率曲線分析①AB（或A'B）段——預熱段

一般該過程的時間很短，在分析干燥過程中?？珊雎裕瑢⑵渥鳛楹闼俑稍锏囊徊糠?。②BC段——恒速段

③C點：臨界含水量④CDE段——降速段

3干燥速率曲線分析①AB（或A'B）段——預熱段一般該6⑤兩種典型的降速段干燥曲線CD段:第一降速階段DE段:第二降速階段D點:第二臨界點非多孔物料⑤兩種典型的降速段干燥曲線CD段:第一降速階段DE段:第二降7⑥空氣的溫度、濕度不同，速率曲線的位置也不同。石棉紙漿的干燥速率曲線圖⑥空氣的溫度、濕度不同，速率曲線的位置也不同。石棉紙漿的干8二、恒速干燥階段5.恒速干燥階段的干燥速率只與空氣的狀態(tài)有關，而與物料的種類無關。

2.(NA)C＝常量3.物料表面溫度為tw；4.在該階段除去的水分為非結(jié)合水分；1.濕物料表面全部潤濕，即濕物料水分從物料內(nèi)部遷移至表面的速率大于水分在表面汽化的速率。恒速干燥階段為表面汽化控制。二、恒速干燥階段5.恒速干燥階段的干燥速率只與空9三、降速干燥階段1.降速的原因①實際汽化表面減小;②汽化面內(nèi)移;③平衡蒸汽壓下降;④固體內(nèi)部水分的擴散極慢。三、降速干燥階段1.降速的原因①實際汽化表面減小;10(4)降速干燥階段的干燥速率與物料種類、結(jié)構(gòu)、形狀及尺寸有關，而與空氣狀態(tài)關系不大。2.降速干燥階段特點(1)隨著干燥時間的延長，干基含水量X減小，干燥速率降低，物料表面溫度逐漸升高；(2)物料表面溫度大于濕球溫度；(3)除去的水分為非結(jié)合、結(jié)合水分；(4)降速干燥階段的干燥速率與物料種類、結(jié)構(gòu)、形11四、臨界含水量等速干燥階段的速率越大，Xc↑降低物料厚度，Xc↓物料越細，Xc↑四、臨界含水量等速干燥階段的速率越大，Xc↑降低物料厚度12五、干燥操作對物料性狀的影響1.恒速段可以采用較高的氣流溫度，以提高干燥速率和熱的利用率。2.降速段尤其是干燥后期需控制干燥速率，防止物料溫度過高。b.某些物質(zhì)因脫水而產(chǎn)生種種物理的、化學的以致生物的變化。如木材脫水收縮，內(nèi)部產(chǎn)生應力，嚴重時可使木材沿薄弱面開裂。有些物質(zhì)脫水后會產(chǎn)生表面硬化、干裂，起皺等不良現(xiàn)象。a.降速段，物料溫度升高；原因：五、干燥操作對物料性狀的影響1.恒速段可以采1314.3.2間歇干燥過程的計算物料在恒定干燥條件下所需干燥時間的確定方法：a.同一物料的干燥試驗確定b.當生產(chǎn)條件與試驗差別不大時，可進行估算。14.3.2.1恒速階段的干燥時間τ11.物料的自由含水量由X1降至XC忽略物料的預熱階段14.3.2間歇干燥過程的計算物料在恒定干燥條件下所需干142.NA的確定②按傳質(zhì)或傳熱速率式估算①實驗測定幾種典型的氣流與物料的接觸方式時的給熱系數(shù)①空氣平行于物料表面流動kW/m2·℃2.NA的確定②按傳質(zhì)或傳熱速率式估算①實驗測定幾種典15G為氣體的質(zhì)量流速，kg/(m2·s)

條件為G=0.68~8.14kg/（m2·s），氣溫t=45~150℃②空氣自上而下或自下而上穿過顆粒堆積層③單一球形顆粒懸浮于氣流中G為氣體的質(zhì)量流速，kg/(m2·s)條件為G=0.68~1614.3.2.2降速階段的干燥時間τ2

1.物料的自由含水量由XC降至X2（X2>X*)所需時間2.計算

②近似計算法①數(shù)值積分法或圖解積分法14.3.2.2降速階段的干燥時間τ21.物料的自由含水17②近似計算法用虛線CE代替CDEX—實際含水量X—自由含水量②近似計算法用虛線CE代替CDEX—實際含水量X—自由含水量18教材p247例14-4X1=0.10Xc=0.08X*=0X2=0.04X1=0.10Xc=0.08X2=0.04恒速段降速段教材p247例14-4X1=0.10Xc=0.08X19常壓下將300kg物料(w1=25%)置于t=90℃，tw=40℃的空氣中，空氣以7m/s的流速平行流過物料。干燥面積為5.5m2，濕物料在該條件下的Xc=0.12kg水/kg干料，X*=0.03kg水/kg干料，降速段可視為直線。試求：(1)除去40kg水分所需的干燥時間(h)；(2)將物料繼續(xù)干燥，再除去20kg水分所需的干燥時間(h)；(3)其他條件不變，只是將物料層厚度減半，求將物料干燥至同第(1)的含水量一樣時所需干燥時間。已知：空氣平行于物料表面流動時的對流給熱系數(shù)為kW/(m2?℃)，G的單位為kg/(m2?s)；t的單位為℃；r的單位kJ/kg；40℃下水的飽和蒸汽壓為7.377kPa。汽化潛熱常壓下將300kg物料(w1=25%)置于t=90℃，tw=20解:(1)除去40kg水分所需的干燥時間

解:(1)除去40kg水分所需的干燥時間21(2)再除去20kg水分所需干燥時間

降速段恒速段降速段(2)再除去20kg水分所需干燥時間降速段恒速段降速段22(3)Xc將減小，而X1不變，故干燥過程仍屬恒速段Gc減半(3)Xc將減小，而X1不變，故干燥過程仍屬恒速段Gc減233.總干燥時間3.總干燥時間2414.3.3連續(xù)干燥過程的一般特性一、連續(xù)干燥器中氣流與物料的接觸方式14.3.3連續(xù)干燥過程的一般特性一、連續(xù)干燥器中氣流25二、連續(xù)干燥過程的特點1.預熱段(物料中的水分＞臨界水分）沿設備長度增加，物料表面溫度上升到氣流的濕球溫度，氣流溫度下降。二、連續(xù)干燥過程的特點1.預熱段(物料中的水分＞臨界水分262.表面汽化階段(物料中的水分＞臨界水分)沿設備長度增加，物料表面水分汽化，空氣濕度增加，空氣經(jīng)歷絕熱增濕過程；物料表面溫度基本保持不變，為空氣的濕球溫度。2.表面汽化階段(物料中的水分＞臨界水分)273.升溫階段(物料中的水分＜臨界水分)沿設備長度增加，物料溫度升高，氣流溫度繼續(xù)下降。3.升溫階段(物料中的水分＜臨界水分)沿設28二、連續(xù)干燥過程的數(shù)學描述分析1.考察方法：歐拉法考察對象：在垂直于氣流運動方向上取一設備微元2.過程數(shù)學描述方程氣固相際傳熱及傳質(zhì)速率方程式物料內(nèi)部的傳熱、傳質(zhì)速率方程式物料衡算式熱量衡算式二、連續(xù)干燥過程的數(shù)學描述分析1.考察方法：歐拉法考察2914.3.4干燥過程的物料衡算與熱量衡算一、空氣干燥器的操作原理圖進料口；2—干燥室；3—卸料口；4—抽風機；5—空氣預熱器；6—補充加熱器14.3.4干燥過程的物料衡算與熱量衡算一、空氣干燥器30二、物料衡算①水分蒸發(fā)量；②空氣消耗量；③干燥產(chǎn)品流量2.水分蒸發(fā)量W1.計算目的二、物料衡算①水分蒸發(fā)量；②空氣消耗量；③干燥產(chǎn)品流量313.空氣消耗量①干空氣質(zhì)量流量②實際空氣（新鮮空氣）質(zhì)量流量kg濕空氣/s③風機的風量qV（m3濕空氣/s）比空氣用量3.空氣消耗量①干空氣質(zhì)量流量②實際空氣（新鮮空氣）324.干燥產(chǎn)品質(zhì)量流量注意：G2是指離開干燥器的物料的流量，其中包括絕干物料及含有的少量水分。4.干燥產(chǎn)品質(zhì)量流量注意：G2是指離開干燥33三、熱量衡算忽略預熱器的熱損失1.預熱器的熱量衡算三、熱量衡算忽略預熱器的熱損失1.預熱器的熱量衡算342.干燥器的熱量衡算或cpm——濕物料的比熱容，kJ/(kg干物料.℃)對于水cpl=4.18kJ/(kg.℃)2.干燥器的熱量衡算或cpm——濕物料的比熱容，kJ/(k35四、物料衡算與熱量衡算的聯(lián)立求解1.設計型問題分析目標：計算完成一定干燥任務所需干空氣用量干燥任務→Gc、W、θ1、X1、X2空氣初始狀態(tài)→H1(=H0)

QL可按傳熱公式求或取QL=(0.05~0.10)QP

θ2不能任意選擇未知變量：V、H2、t1、t2、QD

V、W、H2、H0、t1、Gc、θ1X1、QD、t2、θ1、X2、QL四、物料衡算與熱量衡算的聯(lián)立求解1.設計型問題分析目36未知變量：V、H2、t1、t2、QD

t1可以選定未知變量：V、H2、t2、QD

約束方程：2個

設計者應選擇的參數(shù)2個

未知變量：V、H2、t1、t2、QDt1可以選定未知變量372、干燥過程的物料和熱量衡算常遇到以下兩種情況未知變量：V、H2、t2、QD

①選擇氣體出干燥器的狀態(tài)（如t2及即H2已定，求V與QD。②選定QD

（如許多干燥器QD=0，即不補充熱量）及氣體出干燥器狀態(tài)的一個參數(shù)，求V及另一個氣體出口參數(shù)。2、干燥過程的物料和熱量衡算常遇到以下兩種情況未知變量：V38五、理想干燥器過程的物料和熱量衡算1.理想干燥過程熱量衡算式①整個干燥過程濕物料不升溫（物料中的水分都在表面汽化段去除，物料的升溫很小θ1≈θ2）、無熱損失、干燥器不補充熱量；②干燥過程中濕物料中水分帶入的熱量及補充的熱量剛好與熱損失及升溫物料所需的熱量相抵消。

理想干燥過程（或等焓干燥、絕熱干燥過程）。五、理想干燥器過程的物料和熱量衡算1.理想干燥過程熱量392.濕度圖表示2.濕度圖表示40例14-5例14-541廢氣循環(huán)的干燥過程(理想干燥器)從廢氣中取80%(質(zhì)量分數(shù))與濕度為0.0033kg/kg干氣、溫度為16℃的新鮮空氣混合后進入預熱器(如附圖示)。已知廢氣的溫度為67℃，濕度為0.03kg水/kg干氣。物料最初含水量為47%(濕基，下同)，最終含水量為5%，干燥器的生產(chǎn)能力為1500kg濕物料/h。試求干燥器每小時消耗的空氣量和預熱器的耗熱量。設干燥器是理想干燥器。廢氣循環(huán)的干燥過程(理想干燥器)42干燥速率與干燥過程計算課件43六、實際干燥過程的物料和熱量衡算(1)當(2)當六、實際干燥過程的物料和熱量衡算(1)當(2)當44例14-6實際干燥過程中氣體出口狀態(tài)的計算例14-6實際干燥過程中氣體出口狀態(tài)的計算4514.3.5干燥過程的熱效率一、空氣在干燥器中放出熱量的分析14.3.5干燥過程的熱效率一、空氣在干燥器中放出熱46干燥速率與干燥過程計算課件47干燥速率與干燥過程計算課件48加入干燥系統(tǒng)的熱量蒸發(fā)水分耗熱Q1物料升溫耗熱Q2加熱空氣耗熱Q3熱損失QL加入干燥系統(tǒng)的熱量蒸發(fā)水分耗熱Q1物料升溫耗熱Q2加熱空氣耗49二、干燥器的熱效率η

若（等焓、理想、絕熱干燥），則二、干燥器的熱效率η若（等焓、理想、絕熱干燥），則50三、提高η的措施1.當t0，t1一定時，降低廢氣的溫度t2

①干燥速率NA↓，τ↑,設備容積↑弊：②t2不能過低以避免出現(xiàn)返潮現(xiàn)象

℃）三、提高η的措施1.當t0，t1一定時，降低廢氣的溫度512.當t0，t2一定時，提高空氣的預熱溫度t1

弊：t1↑除受熱源能位的限制外還應以物料不致在高溫下受熱破壞為限。

3.減少干燥過程的各項熱損失a.做好干燥設備和管道的保溫工作，b.防止干燥系統(tǒng)的滲透。4.采用部分廢氣循環(huán)操作弊：干燥速率降低，干燥時間增加，裝置費用增加，存在一最佳廢氣循環(huán)量，一般廢氣循環(huán)量為總氣量的20%~30%。2.當t0，t2一定時，提高空氣的預熱溫度t152教材例14-7預熱溫度對熱效率的影響t1/℃127140QL5%Q6%QV(kg/s)7.776.09H20.01620.0189Qp(kW)847749Q3(kW)491385QL(kW)42.444.9η0.370.426教材例14-7預熱溫度對熱效率的影響t1/℃127140Q53某濕物料在常壓干燥器內(nèi)進行絕熱干燥，干燥后的產(chǎn)品為4000kg/h，濕物料的含水率為15%(濕基，下同)，產(chǎn)品的含水率不得高于1%，空氣的初始溫度為20℃，相對濕度為40%。空氣預熱至120℃后進入干燥器，氣體出干燥器的溫度選定為70℃。問：⑴所需濕空氣用量(m3/h)；(2)預熱器的熱負荷(kW)；(3)干燥器的熱效率；(4)若選定氣體出干燥器的溫度過高(或過低)，其弊端是什么？某濕物料在常壓干燥器內(nèi)進行絕熱干燥，干燥后的產(chǎn)品為400054某濕物料在常壓干燥器內(nèi)進行絕熱干燥,已知條件見上圖.問:⑴所需濕空氣用量(m3/h)；(2)預熱器的熱負荷(kW)；(3)干燥器的熱效率；(4)若選定氣體出干燥器的溫度過高(或過低)，其弊端是什么？某濕物料在常壓干燥器內(nèi)進行絕熱干燥,已知條件見上圖.問:⑴55(1)空氣流量(1)空氣流量56(2)預熱器的熱負荷(3)熱效率(4)若選定氣體出干燥器的溫度過高，其弊端是：廢氣帶走的熱量增加，干燥器的熱效率降低。若選定氣體出干燥器的溫度過低，其弊端是：降低干燥效率，延長干燥時間，增加設備容積，還可能出現(xiàn)氣流在設備及管道出口處因散熱而析出水滴，導致產(chǎn)品出現(xiàn)返潮現(xiàn)象。(2)預熱器的熱負荷(3)熱效率(4)若選定氣體出57某濕物料用熱空氣進行干燥。已知空氣的初始溫度為25℃，濕球溫度為18℃。現(xiàn)將空氣預熱至120℃后送入干燥室，從干燥室出來的空氣溫度為80℃。濕物料進干燥室前溫度為20℃，含水率為2.5%(濕基，下同)，出干燥室的溫度為60℃，含水率為0.2%；濕物料處理量為8000kg/h，絕干物料的比熱容為1.84kJ/(kg?℃)。干燥室內(nèi)無補充熱量，設備熱損失估計為外加總熱量的5%。試求：⑴單位時間獲得的產(chǎn)品質(zhì)量(kg/h)；(2)水分蒸發(fā)量(kg/h)；(3)干空氣用量(kg/h)；(4)預熱器內(nèi)所加入的熱量(kJ/h)；(5)干燥器的熱效率.某濕物料用熱空氣進行干燥。已知空氣的初始溫度為25℃，濕球溫58試求：⑴單位時間獲得的產(chǎn)品質(zhì)量(kg/h)；(2)水分蒸發(fā)量(kg/h)；(3)干空氣用量(kg/h)；(4)預熱器內(nèi)所加入的熱量(kJ/h)；(5)干燥器的熱效率.試求：⑴單位時間獲得的產(chǎn)品質(zhì)量(kg/h)；(2)水分蒸59(1)單位時間獲得的產(chǎn)品質(zhì)量(2)水分蒸發(fā)量(1)單位時間獲得的產(chǎn)品質(zhì)量(2)水分蒸發(fā)量60(3)干空氣用量(3)干空氣用量61(4)預熱器內(nèi)所加入的熱量(5)干燥器的熱效率(4)預熱器內(nèi)所加入的熱量(5)干燥器的熱效率62實際干燥過程(熱損失按汽化1kg水分計)某連續(xù)干燥器干燥含水1.5%(濕基，下同)的物料9200kg/h，物料的進口溫度為25℃，出口溫度為34℃，產(chǎn)品含水量為0.2%，產(chǎn)品比熱為1.84kJ/(kg·K)，空氣以干球溫度25℃、濕球溫度23℃進入預熱器加熱至95℃后，送入干燥器，空氣離開干燥器時的干球溫度是65℃，預熱器使用145℃飽和蒸汽作為加熱熱源，中間補充加熱耗用145℃飽和蒸汽117kg/h，干燥器的散熱損失為370kJ/kg水，試求：⑴干燥器的生產(chǎn)能力；(2)水分蒸發(fā)量；(3)絕干空氣的消耗量；(4)若預熱器的總傳熱系數(shù)K=25W/(m2·K)，當不計預熱器的熱損失時，預熱器需要的傳熱面積；(5)干燥器的熱效率。實際干燥過程(熱損失按汽化1kg水分計)63試求：⑴干燥器的生產(chǎn)能力；(2)水分蒸發(fā)量；(3)絕干空氣的消耗量；(4)若預熱器的總傳熱系數(shù)K=25W/(m2·K)，當不計預熱器的熱損失時，預熱器需要的傳熱面積；(5)干燥器的熱效率。試求：⑴干燥器的生產(chǎn)能力；(2)水分蒸發(fā)量；(3)絕干64(1)干燥器的生產(chǎn)能力(2)水分蒸發(fā)量(1)干燥器的生產(chǎn)能力(2)水分蒸發(fā)量65(3)絕干空氣的消耗量(3)絕干空氣的消耗量66(4)預熱器需要的傳熱面積(5)干燥器的熱效率(4)預熱器需要的傳熱面積(5)干燥器的熱效率6714.3干燥速率與干燥過程計算14.3.1物料在定態(tài)空氣條件下的干燥速率14.3.2間歇干燥過程的計算14.3.3連續(xù)干燥過程的一般特性14.3.4干燥過程的物料衡算與熱量衡算14.3.5干燥過程的熱效率14.3.6連續(xù)干燥過程設備容積的計算方法14.3干燥速率與干燥過程計算14.3.1物料在68恒定干燥條件：變動干燥操作：空氣狀態(tài)是否變化干燥過程中空氣狀態(tài)不斷變化?？諝獾臏囟?、濕度、流速及物料接觸方式不變。恒定干燥條件：變動干燥操作：空氣狀態(tài)是否變化干燥過程中空氣6914.3.1物料在定態(tài)空氣條件下的干燥速率一、干燥動力學實驗1.實驗裝置實驗數(shù)據(jù)Gc(絕干物料的質(zhì)量)Gi(濕物料的質(zhì)量)τi(干燥時間)14.3.1物料在定態(tài)空氣條件下的干燥速率一、干燥動力702.數(shù)據(jù)處理①典型干燥曲線的形狀

干燥曲線：物料的的自由含水量X與干燥時間τ的關系曲線。2.數(shù)據(jù)處理①典型干燥曲線的形狀干燥曲71②干燥速率曲線

物料的干燥速率或水分汽化速率NA：指單位時間、單位面積（氣固接觸界面）被汽化的水量。Gc——試樣中絕對干燥物料的質(zhì)量，kg；A——試樣暴露于氣流中的表面積，m2,X——物料的自由含水量，kg水/kg干料,W——汽化的水分量，kg。②干燥速率曲線物料的干燥速率或水分汽化速723干燥速率曲線分析①AB（或A'B）段——預熱段

一般該過程的時間很短，在分析干燥過程中?？珊雎裕瑢⑵渥鳛楹闼俑稍锏囊徊糠?。②BC段——恒速段

③C點：臨界含水量④CDE段——降速段

3干燥速率曲線分析①AB（或A'B）段——預熱段一般該73⑤兩種典型的降速段干燥曲線CD段:第一降速階段DE段:第二降速階段D點:第二臨界點非多孔物料⑤兩種典型的降速段干燥曲線CD段:第一降速階段DE段:第二降74⑥空氣的溫度、濕度不同，速率曲線的位置也不同。石棉紙漿的干燥速率曲線圖⑥空氣的溫度、濕度不同，速率曲線的位置也不同。石棉紙漿的干75二、恒速干燥階段5.恒速干燥階段的干燥速率只與空氣的狀態(tài)有關，而與物料的種類無關。

2.(NA)C＝常量3.物料表面溫度為tw；4.在該階段除去的水分為非結(jié)合水分；1.濕物料表面全部潤濕，即濕物料水分從物料內(nèi)部遷移至表面的速率大于水分在表面汽化的速率。恒速干燥階段為表面汽化控制。二、恒速干燥階段5.恒速干燥階段的干燥速率只與空76三、降速干燥階段1.降速的原因①實際汽化表面減小;②汽化面內(nèi)移;③平衡蒸汽壓下降;④固體內(nèi)部水分的擴散極慢。三、降速干燥階段1.降速的原因①實際汽化表面減小;77(4)降速干燥階段的干燥速率與物料種類、結(jié)構(gòu)、形狀及尺寸有關，而與空氣狀態(tài)關系不大。2.降速干燥階段特點(1)隨著干燥時間的延長，干基含水量X減小，干燥速率降低，物料表面溫度逐漸升高；(2)物料表面溫度大于濕球溫度；(3)除去的水分為非結(jié)合、結(jié)合水分；(4)降速干燥階段的干燥速率與物料種類、結(jié)構(gòu)、形78四、臨界含水量等速干燥階段的速率越大，Xc↑降低物料厚度，Xc↓物料越細，Xc↑四、臨界含水量等速干燥階段的速率越大，Xc↑降低物料厚度79五、干燥操作對物料性狀的影響1.恒速段可以采用較高的氣流溫度，以提高干燥速率和熱的利用率。2.降速段尤其是干燥后期需控制干燥速率，防止物料溫度過高。b.某些物質(zhì)因脫水而產(chǎn)生種種物理的、化學的以致生物的變化。如木材脫水收縮，內(nèi)部產(chǎn)生應力，嚴重時可使木材沿薄弱面開裂。有些物質(zhì)脫水后會產(chǎn)生表面硬化、干裂，起皺等不良現(xiàn)象。a.降速段，物料溫度升高；原因：五、干燥操作對物料性狀的影響1.恒速段可以采8014.3.2間歇干燥過程的計算物料在恒定干燥條件下所需干燥時間的確定方法：a.同一物料的干燥試驗確定b.當生產(chǎn)條件與試驗差別不大時，可進行估算。14.3.2.1恒速階段的干燥時間τ11.物料的自由含水量由X1降至XC忽略物料的預熱階段14.3.2間歇干燥過程的計算物料在恒定干燥條件下所需干812.NA的確定②按傳質(zhì)或傳熱速率式估算①實驗測定幾種典型的氣流與物料的接觸方式時的給熱系數(shù)①空氣平行于物料表面流動kW/m2·℃2.NA的確定②按傳質(zhì)或傳熱速率式估算①實驗測定幾種典82G為氣體的質(zhì)量流速，kg/(m2·s)

條件為G=0.68~8.14kg/（m2·s），氣溫t=45~150℃②空氣自上而下或自下而上穿過顆粒堆積層③單一球形顆粒懸浮于氣流中G為氣體的質(zhì)量流速，kg/(m2·s)條件為G=0.68~8314.3.2.2降速階段的干燥時間τ2

1.物料的自由含水量由XC降至X2（X2>X*)所需時間2.計算

②近似計算法①數(shù)值積分法或圖解積分法14.3.2.2降速階段的干燥時間τ21.物料的自由含水84②近似計算法用虛線CE代替CDEX—實際含水量X—自由含水量②近似計算法用虛線CE代替CDEX—實際含水量X—自由含水量85教材p247例14-4X1=0.10Xc=0.08X*=0X2=0.04X1=0.10Xc=0.08X2=0.04恒速段降速段教材p247例14-4X1=0.10Xc=0.08X86常壓下將300kg物料(w1=25%)置于t=90℃，tw=40℃的空氣中，空氣以7m/s的流速平行流過物料。干燥面積為5.5m2，濕物料在該條件下的Xc=0.12kg水/kg干料，X*=0.03kg水/kg干料，降速段可視為直線。試求：(1)除去40kg水分所需的干燥時間(h)；(2)將物料繼續(xù)干燥，再除去20kg水分所需的干燥時間(h)；(3)其他條件不變，只是將物料層厚度減半，求將物料干燥至同第(1)的含水量一樣時所需干燥時間。已知：空氣平行于物料表面流動時的對流給熱系數(shù)為kW/(m2?℃)，G的單位為kg/(m2?s)；t的單位為℃；r的單位kJ/kg；40℃下水的飽和蒸汽壓為7.377kPa。汽化潛熱常壓下將300kg物料(w1=25%)置于t=90℃，tw=87解:(1)除去40kg水分所需的干燥時間

解:(1)除去40kg水分所需的干燥時間88(2)再除去20kg水分所需干燥時間

降速段恒速段降速段(2)再除去20kg水分所需干燥時間降速段恒速段降速段89(3)Xc將減小，而X1不變，故干燥過程仍屬恒速段Gc減半(3)Xc將減小，而X1不變，故干燥過程仍屬恒速段Gc減903.總干燥時間3.總干燥時間9114.3.3連續(xù)干燥過程的一般特性一、連續(xù)干燥器中氣流與物料的接觸方式14.3.3連續(xù)干燥過程的一般特性一、連續(xù)干燥器中氣流92二、連續(xù)干燥過程的特點1.預熱段(物料中的水分＞臨界水分）沿設備長度增加，物料表面溫度上升到氣流的濕球溫度，氣流溫度下降。二、連續(xù)干燥過程的特點1.預熱段(物料中的水分＞臨界水分932.表面汽化階段(物料中的水分＞臨界水分)沿設備長度增加，物料表面水分汽化，空氣濕度增加，空氣經(jīng)歷絕熱增濕過程；物料表面溫度基本保持不變，為空氣的濕球溫度。2.表面汽化階段(物料中的水分＞臨界水分)943.升溫階段(物料中的水分＜臨界水分)沿設備長度增加，物料溫度升高，氣流溫度繼續(xù)下降。3.升溫階段(物料中的水分＜臨界水分)沿設95二、連續(xù)干燥過程的數(shù)學描述分析1.考察方法：歐拉法考察對象：在垂直于氣流運動方向上取一設備微元2.過程數(shù)學描述方程氣固相際傳熱及傳質(zhì)速率方程式物料內(nèi)部的傳熱、傳質(zhì)速率方程式物料衡算式熱量衡算式二、連續(xù)干燥過程的數(shù)學描述分析1.考察方法：歐拉法考察9614.3.4干燥過程的物料衡算與熱量衡算一、空氣干燥器的操作原理圖進料口；2—干燥室；3—卸料口；4—抽風機；5—空氣預熱器；6—補充加熱器14.3.4干燥過程的物料衡算與熱量衡算一、空氣干燥器97二、物料衡算①水分蒸發(fā)量；②空氣消耗量；③干燥產(chǎn)品流量2.水分蒸發(fā)量W1.計算目的二、物料衡算①水分蒸發(fā)量；②空氣消耗量；③干燥產(chǎn)品流量983.空氣消耗量①干空氣質(zhì)量流量②實際空氣（新鮮空氣）質(zhì)量流量kg濕空氣/s③風機的風量qV（m3濕空氣/s）比空氣用量3.空氣消耗量①干空氣質(zhì)量流量②實際空氣（新鮮空氣）994.干燥產(chǎn)品質(zhì)量流量注意：G2是指離開干燥器的物料的流量，其中包括絕干物料及含有的少量水分。4.干燥產(chǎn)品質(zhì)量流量注意：G2是指離開干燥100三、熱量衡算忽略預熱器的熱損失1.預熱器的熱量衡算三、熱量衡算忽略預熱器的熱損失1.預熱器的熱量衡算1012.干燥器的熱量衡算或cpm——濕物料的比熱容，kJ/(kg干物料.℃)對于水cpl=4.18kJ/(kg.℃)2.干燥器的熱量衡算或cpm——濕物料的比熱容，kJ/(k102四、物料衡算與熱量衡算的聯(lián)立求解1.設計型問題分析目標：計算完成一定干燥任務所需干空氣用量干燥任務→Gc、W、θ1、X1、X2空氣初始狀態(tài)→H1(=H0)

QL可按傳熱公式求或取QL=(0.05~0.10)QP

θ2不能任意選擇未知變量：V、H2、t1、t2、QD

V、W、H2、H0、t1、Gc、θ1X1、QD、t2、θ1、X2、QL四、物料衡算與熱量衡算的聯(lián)立求解1.設計型問題分析目103未知變量：V、H2、t1、t2、QD

t1可以選定未知變量：V、H2、t2、QD

約束方程：2個

設計者應選擇的參數(shù)2個

未知變量：V、H2、t1、t2、QDt1可以選定未知變量1042、干燥過程的物料和熱量衡算常遇到以下兩種情況未知變量：V、H2、t2、QD

①選擇氣體出干燥器的狀態(tài)（如t2及即H2已定，求V與QD。②選定QD

（如許多干燥器QD=0，即不補充熱量）及氣體出干燥器狀態(tài)的一個參數(shù)，求V及另一個氣體出口參數(shù)。2、干燥過程的物料和熱量衡算常遇到以下兩種情況未知變量：V105五、理想干燥器過程的物料和熱量衡算1.理想干燥過程熱量衡算式①整個干燥過程濕物料不升溫（物料中的水分都在表面汽化段去除，物料的升溫很小θ1≈θ2）、無熱損失、干燥器不補充熱量；②干燥過程中濕物料中水分帶入的熱量及補充的熱量剛好與熱損失及升溫物料所需的熱量相抵消。

理想干燥過程（或等焓干燥、絕熱干燥過程）。五、理想干燥器過程的物料和熱量衡算1.理想干燥過程熱量1062.濕度圖表示2.濕度圖表示107例14-5例14-5108廢氣循環(huán)的干燥過程(理想干燥器)從廢氣中取80%(質(zhì)量分數(shù))與濕度為0.0033kg/kg干氣、溫度為16℃的新鮮空氣混合后進入預熱器(如附圖示)。已知廢氣的溫度為67℃，濕度為0.03kg水/kg干氣。物料最初含水量為47%(濕基，下同)，最終含水量為5%，干燥器的生產(chǎn)能力為1500kg濕物料/h。試求干燥器每小時消耗的空氣量和預熱器的耗熱量。設干燥器是理想干燥器。廢氣循環(huán)的干燥過程(理想干燥器)109干燥速率與干燥過程計算課件110六、實際干燥過程的物料和熱量衡算(1)當(2)當六、實際干燥過程的物料和熱量衡算(1)當(2)當111例14-6實際干燥過程中氣體出口狀態(tài)的計算例14-6實際干燥過程中氣體出口狀態(tài)的計算11214.3.5干燥過程的熱效率一、空氣在干燥器中放出熱量的分析14.3.5干燥過程的熱效率一、空氣在干燥器中放出熱113干燥速率與干燥過程計算課件114干燥速率與干燥過程計算課件115加入干燥系統(tǒng)的熱量蒸發(fā)水分耗熱Q1物料升溫耗熱Q2加熱空氣耗熱Q3熱損失QL加入干燥系統(tǒng)的熱量蒸發(fā)水分耗熱Q1物料升溫耗熱Q2加熱空氣耗116二、干燥器的熱效率η

若（等焓、理想、絕熱干燥），則二、干燥器的熱效率η若（等焓、理想、絕熱干燥），則117三、提高η的措施1.當t0，t1一定時，降低廢氣的溫度t2

①干燥速率NA↓，τ↑,設備容積↑弊：②t2不能過低以避免出現(xiàn)返潮現(xiàn)象

℃）三、提高η的措施1.當t0，t1一定時，降低廢氣的溫度1182.當t0，t2一定時，提高空氣的預熱溫度t1

弊：t1↑除受熱源能位的限制外還應以物料不致在高溫下受熱破壞為限。

3.減少干燥過程的各項熱損失a.做好干燥設備和管道的保溫工作，b.防止干燥系統(tǒng)的滲透。4.采用部分廢氣循環(huán)操作弊：干燥速率降低，干燥時間增加，裝置費用增加，存在一最佳廢氣循環(huán)量，一般廢氣循環(huán)量為總氣量的20%~30%。2.當t0，t2一定時，提高空氣的預熱溫度t1119教材例14-7預熱溫度對熱效率的影響t1/℃127140QL5%Q6%QV(kg/s)7.776.09H20.01620.0189Qp(kW)847749Q3(kW)491385QL(kW)42.444.9η0.370.426教材例14-7預熱溫度對熱效率的影響t1/℃127140Q120某濕物料在常壓干燥器內(nèi)進行絕熱干燥，干燥后的產(chǎn)品為4000kg/h，濕物料的含水率為15%(濕基，下同)，產(chǎn)品的含水率不得高于1%，空氣的初始溫度為20℃，相對濕度為40%?？諝忸A熱至120℃后進入干燥器，氣體出干燥器的溫度選定為70℃。問：⑴所需濕空氣用量(m3/h)；(2)預熱器的熱負荷(kW)；(3)干燥器的熱效率；(4)