第三节 干燥过程的物料衡算和热量衡算n目的：计算湿物料水分蒸发量W、空气用量和所需热量， 选 择适宜风机、设计或选择换热器等一、干燥过程中的物料衡算 1、物料含水量的表示方法湿基含水量 ： 干基含水量 不含水分的物料通常称为绝对干物料或称干料。在工业生产中，通常以湿基含水量来表示物料中含水分的多少 。但由于湿物料的质量在干燥过程中因失去水分而逐渐减少， 绝对干料的质量在干燥过程中是不变的，故用干基含水量计算 较为方便。划分依据：物料所含水分能否用干燥方法除去。物料中的水分与一定温度t、相对湿度的不饱和湿空气达到平衡状态，此时物料所含水分称为该空气条件(t、 )下物料的平衡水分。 在干燥过程中能除去的水分只是物料中超出平衡水分的那一部分，称为自由水分。 l平衡水分随物料的种类及空气的状态(t，)不同而异。l平衡水分代表物料在一定空气状况下可以干燥的限度。平衡水分(equilibrium water)和自由水分(free water)2. 湿物料中水分的状态划分依据：根据物料与水分结合力的状况结合水分： 包括物料细胞壁内的水分、物料内毛细管中的水 分、及以结晶水的形态存在于固体物料之中的水分等。特点：籍化学力或物理化学力与物料相结合的，由于结合力强 ，其蒸汽压低于同温度下纯水的饱和蒸汽压，致使干燥过程的 传质推动力降低，故除去结合水分较困难。 结合水分(bound water)与非结合水分(unbound water) 非结合水分： 包括机械地附着于固体表面的水分，如物料表 面的吸附水分、较大孔隙中的水分等。特点：物料中非结合水分与物料的结合力弱，其蒸汽压与同温 度下纯水的饱和蒸汽压相同，干燥过程中除去非结合水分较容 易。 l物料的结合水分和非结合水分的划分只取决于物料本身的性质，而与干燥介质的状态无关；l平衡水分与自由水分则还取决于干燥介质的状态。干燥介质状态改变时，平衡水分和自由水分的数值将随之改变。强调：物料的总水分、平衡水分、自由水分、结合水分、非结合水分之间的关系：总 水 分自 由 水 分平 衡 水 分非结合水分结 合 水 分x*x0x1空气相对湿度100%物 料 的 含 水 量0干燥产品量G2绝对干料的质量GC不变 3 3、物料衡算、物料衡算水分蒸发量W干燥器的总物料衡算 若以干基含水量表示， 干空气消耗量 L湿物料中水分减少量空气中水汽的增加量 单位空气消耗量l: 蒸发kg水分所消耗的干空气量，kg干 空气kg水分空气经预热前、后 的湿度不变 01vl 仅与2 、0 有关。0 愈大，l 愈大。v湿空气的质量：v 湿气体的体积流量湿气体的体积流量( (风机的风量风机的风量)V)V：今有一干燥器，处理湿物料量为800kg/h。要求物料干燥后 含水量由30%减至4%（均为湿基）。干燥介质为空气，初 温为150C，相对湿度为50%，经预热器加热至1200C ，空 气终温为450C，相对湿度为80%，试求：（a)水分蒸发量； (b)空气消耗量、单位消耗量l ； (c)如鼓风机装在进口处，求鼓风机之风量。 课堂练习解答：空气消耗量、单位空气消耗量 l由I-H图查得，空气在t0 150C,050%时的湿度为00.005kg水/kg干空气在t2 =450 C，280%时的湿度为2 0.052kg水/kg干空气，空气通过预热器湿度不变，即01 二、热量衡算v目的：确定干燥过程的热量消耗，作为计算空气预热器和 加热器的传热面积、加热剂的用量、干燥器的尺寸或热效率的依据。 L,H0 ,t0 , I0L,H1,t1,I1L,H2,t2,I2G2,w2, X2,I2,G1,w1, X1,I1, QP预热 器干燥器空气QD1、预热器的消耗热量Qp2、干燥器热量衡算：确定干燥器的出口空气状态参数或所需的加热量。假设QL0， LI0QPLI1 QpL（I1I0）3、热量衡算方程的简化n空气的焓值 I=(1.01+1.88H)t+2490Hn物料的焓值干燥消耗 的总热量空气升 温带走 的热量蒸发 水分 热量物料升 温带走 的热量热 损失