new第五章 干燥原理--5.3+5.4干燥速率和干燥技术.ppt

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第5章干燥原理
干燥静力学
干燥速率和干燥过程
干燥技术
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干燥速率和干燥过程
间歇干燥过程的干燥时间计算
恒速干燥阶段
若物料在干燥前的含水量(X1)大于临界含水量(XC),忽略物料的预热阶段,恒速干燥阶段的干燥时间(τ1)可通过下式进行计算。
恒速干燥
已知:常压下将干球温度t=30℃、湿球温度tw=20℃的空气预热到70℃后送入间歇式干燥器, 70℃时,d=。空气以6m/s的速度流过物料表面。,物料的临界含水量 Xc=/(kg干料)。
求:(1)恒速干燥阶段的干燥速率;(2)将物料含水量从X1=/(kg干料)减少到X2=/(kg干料)所需要的干燥时间。
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干燥速率和干燥过程
解:(1) 查附录得 t w=20℃时,水的汽化潜热=2453kJ/kg,得 t w=70℃时,Psv=。
干燥器内湿空气的相对湿度:
湿空气的密度:
湿空气的质量流速:
对流换热系数:
W/(m2·℃)
恒速干燥阶段的干燥速率:
kg/(m2·s)
(2)因X2>Xc,恒速干燥阶段,干燥时间为:
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降速干燥阶段
物料从临界含水量(XC)减少到(X2)所需要的时间τ2为:
(1)图解积分法
物料在降速干燥阶段,干燥速率与含水量呈非线性变化,采用图解积分法求解τ2。
图解积分法示意
(2)近似计算法
物料在降速干燥阶段,干燥速率与含水量的变化关系可近似作为线性关系处理:
干燥时间:
降速干燥速率曲线处理为直线
干燥速率和干燥过程
总的干燥时间τ为:
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例:/(kg干料)/(kg干料)共需要5h。/(kg干料)还需多少时间?
已知:此干燥条件下物料的临界含水量Xc=,降速干燥阶段的干燥曲线近似作为通过原点的直线处理。
干燥速率和干燥过程
解:(1)由X1>Xc>X2,物料含水量经历等速和降速干燥两个阶段
τ1= h
τ2 = h
(2)继续干燥所需要的时间
设物料从临界含水量Xc干燥X3=,则:
τ3=3τ2
继续干燥所需要的时间
τ3-τ2=2τ2=2×=
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干燥速率和干燥过程
连续干燥过程
气流与物料接触方式:顺流、逆流、错流或更为复杂的形式。
顺流干燥器中的气固温度的变化
特点:不存在恒速干燥阶段,只有表面汽化阶段。在升温阶段中,与物料接触的空气状态是不断变化的,其干燥速率不能假设与物料含水量成正比。
连续干燥过程的数学描述
数学描述:欧拉方法。
气、固两相的热、质同时传递过程
方程组
物料衡算
质量衡算
传热速率
传质速率
物料内部的导热和扩散
内部传热
内部传质
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干燥过程的物料衡算和热量衡算
干燥速率和干燥过程
(1)物料衡算
以干燥器为控制体对水分进行物料衡算可得:
湿基水分Xw与以干基水分Xd之间的关系:
不计干燥器内物料损失,即:
(2)预热器的热量衡算
以预热器为控制体,忽略热损失,热量衡算式为:
(3)干燥器的热量衡算
以干燥器作为控制体进行热量衡算,得:
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干燥过程的热效率与干燥效率
干燥速率和干燥过程
干燥过程的热效率ηt定义为:
干燥效率ηd定义为:
提高干燥过程的热效率和干燥效率的途径:
①降低出口温度t2;
②回收废气中热量用以预热冷空气或冷物料;
③加强干燥设备和管路的保温,减少干燥过程的热损失。
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干燥速率和干燥过程
实际干燥过程的简化
物料水分
恒速度干燥
忽略热损失及物料温度变化
未补充热量
热量用于水分汽化
等焓过程
理想干燥过程
简化条件:临界含水量较低、颗粒尺寸细小的松散物料。
解决实际干燥问题途径:实验和经验。
简化假设:
①假定预热阶段物料含水量不变,仅温度发生变化,且只发生气、固两相间传热过程。常忽略物料的预热阶段。
②假定恒速干燥阶段为理想干燥过程。由实验测定的临界含水量,可求出此阶段内物料的温度(tw)。
③假定在物料的降速干燥阶段气、固两相温度呈线性,两相在此阶段平均温差可由两端点温差的对数平均值计算。
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例:在连续干燥器中,,要求湿物料从 w