《化工原理-物料衡算和热量衡算.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工原理-物料衡算和热量衡算.ppt（36页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第二节第二节 物料衡算和热量衡算物料衡算和热量衡算p254 一、湿物料的性质一、湿物料的性质 二、物料衡算二、物料衡算 三、热量衡算三、热量衡算 四、干燥过程在湿焓图上的表达四、干燥过程在湿焓图上的表达 1 1湿物料的形态湿物料的形态湿物料按其外观形态的不同二分为下列几种：湿物料按其外观形态的不同二分为下列几种：散粒状：散粒状：如谷物、各种油料种籽；如谷物、各种油料种籽；晶体：晶体：经过滤分离后的各种晶体，如葡萄糖、柠经过滤分离后的各种晶体，如葡萄糖、柠檬酸、盐等；檬酸、盐等；块状：块状：如马铃薯、胡萝卜、面包等；如马铃薯、胡萝卜、面包等；片状：片状：如果蔬、肉片、葱、蒜片、饼干等；如果蔬、肉
2、片、葱、蒜片、饼干等；一、湿物料的形态和含水量表示一、湿物料的形态和含水量表示 条状：条状：马铃薯切条、刀豆、香肠等；马铃薯切条、刀豆、香肠等；膏糊状：膏糊状：如麦乳精、巧克力浆等；如麦乳精、巧克力浆等；粉末状：粉末状：淀粉、奶粉等；淀粉、奶粉等；液态：液态：包括各种溶液、悬浮液和乳浊液如牛奶、蛋液、包括各种溶液、悬浮液和乳浊液如牛奶、蛋液、果汁等。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：湿物料按其物理化学性质不同粗略分为如下两大类：（1 1）含水分的液体）含水分的液体 溶液：溶液：如葡萄糖、味精等的水溶液及食品的浸出液。如葡萄糖、味精等的水溶液及食品的浸出液。胶体溶液：胶体溶液
3、：如蛋白体溶液、果胶溶液等。如蛋白体溶液、果胶溶液等。（2 2）含水分的固体含水分的固体 结晶质的固体：结晶质的固体：如糖和食盐等。如糖和食盐等。胶质分散系：胶质分散系：如明胶、淀粉质物料等。如明胶、淀粉质物料等。其中，其中，后一类是多见的后一类是多见的。胶质固体又可分为三类。胶质固体又可分为三类。弹性胶体是典型的胶质固体，如明胶、洋胶、洋菜、面团弹性胶体是典型的胶质固体，如明胶、洋胶、洋菜、面团等。当除去水分后，这种物体将收缩，但保持其弹性。脆等。当除去水分后，这种物体将收缩，但保持其弹性。脆性胶体除去水分后变脆，干燥后可能变化为粉末，如木炭、性胶体除去水分后变脆，干燥后可能变化为粉末，如木
4、炭、陶质物料。第三类是胶质毛细孔物料，如面包、谷物，其陶质物料。第三类是胶质毛细孔物料，如面包、谷物，其毛细管壁具有弹性，干燥时收缩，干燥后变脆。毛细管壁具有弹性，干燥时收缩，干燥后变脆。2物料湿含量的表示方法（物料湿含量的表示方法（P254）（1）湿基含水量湿基含水量w定义：定义：水分在湿物料中的质量百分数水分在湿物料中的质量百分数（2）干基含水量干基含水量X 定义：定义：水分质量与绝干物料质量之比水分质量与绝干物料质量之比 X=w/(1-w)w=X/(1+X)(5-23)(5-22)（3）湿物料的比热容）湿物料的比热容 cm cm=cs+X cw =cs+X 4.187(5-24)（4）湿
5、物料的焓）湿物料的焓I 包括：包括：绝干物料的焓（绝干物料的焓（0 C为基准为基准）和）和 物料中水分的焓（物料中水分的焓（0 C、液态水为基准、液态水为基准）二、二、物料衡算物料衡算 绝干物料量绝干物料量2 2水分气化量水分气化量 预热预热干燥干燥新鲜空气新鲜空气热空气热空气废气废气湿物料湿物料产品产品1 1产品量产品量 (5-30)单位单位!3 3干空气消耗量干空气消耗量 l 比空气用量：比空气用量：每蒸发每蒸发1kg水所需干空气的量，与空气水所需干空气的量，与空气的初、终温度有关。的初、终温度有关。由由：LH1+GX1=LH2+GX2 得得：或：或：(5-28)G X G1 w1G2 w
6、2预热预热干燥干燥LH0,t0,I0H1,t1,I1H2,t2,I2LLG1,w1,q q1,I1G2,w2,q q2,I2QpQLQD三、热量衡算三、热量衡算 整个系统：整个系统：进入进入 离开离开 热空气热空气 LI0 LI2 物料物料 GI1 GI2 加入加入 Qp+QD 损失损失 QL预热器：预热器：Qp=L(I1-I0)kW忽略预热器的热损失，以忽略预热器的热损失，以1s为基准，对为基准，对预热器列焓衡算预热器列焓衡算:对对干燥器列焓衡算干燥器列焓衡算，以，以1s为基准为基准 单位时间内向干燥器补充的热量为单位时间内向干燥器补充的热量为 单位时间内干燥系统消耗的总热量为单位时间内干燥
7、系统消耗的总热量为 连续干燥系统热量衡算的基本方程式连续干燥系统热量衡算的基本方程式 (5-31/32)(5-33)(5-34)假设：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新鲜干空气中水汽的焓等于离开干燥器废气中水汽的焓 b）湿物料进出干燥器时的比热取平均值）湿物料进出干燥器时的比热取平均值 湿空气进出干燥器时的焓分别为：湿空气进出干燥器时的焓分别为：湿物料进出干燥器的焓分别为湿物料进出干燥器的焓分别为:可见，向干燥系统输入的热量用于：可见，向干燥系统输入的热量用于：加热空气、加热物加热空气、加热物料、蒸发水分、热损失。料、蒸发水分、热损失。(5-36)干燥系统的热效率干燥
8、系统的热效率 蒸发水分所需的热量为蒸发水分所需的热量为 忽略物料中水分带入的焓忽略物料中水分带入的焓?学号学号学号学号 请回答！请回答！请回答！请回答！一般地，废气温度低而湿度高时，一般地，废气温度低而湿度高时，h h 就高。但就高。但t2应应比比tas高高2050C，以保证在干燥后不致返潮。以保证在干燥后不致返潮。0：示意图：示意图1：W2：L03：V”（体积流量）（体积流量）4：Qp5：Q6：QD 7：四、干燥过程在湿焓图上的表达四、干燥过程在湿焓图上的表达 代入：代入：1 1典型干燥过程典型干燥过程将热量衡算式各项除以将热量衡算式各项除以W:（2）=0=0，非等焓干燥过程非等焓干燥过程
9、又分又分 0 0（I I2 2 I 0 0 两种情况两种情况t0t1t2H0H2ABCt0t1t2H0H2ABCt0t1t2H0H2ABCCC根据根据 的值，把干燥器分成两大类：的值，把干燥器分成两大类：（1）=0=0，称为理想称为理想干燥器干燥器 或等焓干燥器或等焓干燥器(P260文字说明文字说明)Q:哪一个哪一个 0?a a）操作线在过）操作线在过B点等焓线下方点等焓线下方条件：条件：不向干燥器补充热量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不能忽略干燥器向周围散失的热量 QL0；物料进出干燥器时的焓不相等物料进出干燥器时的焓不相等 IHt1Bt2CC1C2C3b）操作线
10、在过点操作线在过点B B的等焓线上方的等焓线上方 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。消耗的热量之总和。c）操作线为过操作线为过B B点的等温线点的等温线 向干燥器补充的热量足够多，恰使干燥过程在等温下进行向干燥器补充的热量足够多，恰使干燥过程在等温下进行。例：例：某种湿物料在常压气流干燥器中进行干燥，湿物料的某种湿物料在常压气流干燥器中进行干燥，湿物料的流量为流量为1kg/s，初始湿基含水量为初始湿基含水量为3.5%，干燥产品的湿基含干燥产品的湿基含水量为水量为0.5%。空气状况为：初始温度为空气状况为：初始温度为25，湿度为
11、湿度为0.005kg/kg干空气，经预热后进干燥器的温度为干空气，经预热后进干燥器的温度为140，若若离开干燥器的温度选定为离开干燥器的温度选定为60和和40，试分别计算需要的试分别计算需要的空气消耗量及预热器的传热速率。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又若空气在干燥器的后续设备中温度下降了10，试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燥器。解：解：因在干燥器内经历等焓过程，因在干燥器内经历等焓过程，绝干物料量绝干物料量:绝干空气量：绝干空气量：预热器的传热速率预热器的传热速率：分析物料的返
12、潮情况分析物料的返潮情况 当当t2=60时，干燥器出口空气中水汽分压为：时，干燥器出口空气中水汽分压为：t=50时时，饱和蒸汽压饱和蒸汽压ps=12.34kPa，即此时空气温度尚未达到气体的露点，即此时空气温度尚未达到气体的露点，不会返潮不会返潮。当当t2=40时，干燥器出口空气中水汽分压为：时，干燥器出口空气中水汽分压为：t=30时，饱和蒸汽压时，饱和蒸汽压ps=4.25kPa，物料可能返潮。物料可能返潮。2 2中间加热干燥过程中间加热干燥过程预热预热干燥干燥新鲜空气新鲜空气废气废气目的：降低热空气温度。目的：降低热空气温度。适用于热敏性物料。适用于热敏性物料。加热加热干燥干燥ABC3 3部分废气循环干燥过程部分废气循环干燥过程预热预热干燥干燥新鲜空气新鲜空气废气废气ABC目的：降低干燥推动力。适用于干燥太快时易翘曲、开裂、目的：降低干燥推动力。适用于干燥太快时易翘曲、开裂、变形的物料。变形的物料。作业：作业：n 讲课内容教材部分复习；讲课内容教材部分复习；n P294:第第3,4,5题题n 5月月5日交。日交。