【文章內(nèi)容簡介】 k ??? )( wwHw rHHAktthA ???? )()( )( HHrhkttwwHw ??干燥過程中的物料溫度 在不同的干燥階段 ， 物料溫度的變化規(guī)律不同 。 恒速干燥段的物料溫度 恒定條件下 ， 恒速干燥段物料表面維持在一個(gè)穩(wěn)定溫度 tw。 (1) 氣體的濕球溫度 （ Wetbulb temperature） q N 對流傳熱 h kH 氣體 t, H 氣膜 對流傳質(zhì) 液滴表面 tw , Hw 液滴 —— 濕球溫度 tw 定義式 由于方程的非線性 ，求解 tw 需用試差法 。 )( HHrhktt wwHw ???恒速干燥段的物料溫度 因流速等影響氣膜厚度的因素對 h 和 kH 有相同的作用 ， 可認(rèn)為 kH /h 與速度等因素?zé)o關(guān) ， 而僅取決于系統(tǒng)的物性 。 飽和氣體： H = Hw， tw = t， 即飽和氣體的干 、 濕球溫度相等 。 不飽和氣體： H Hw， tw t。 對于空氣 水系統(tǒng)： 1?hck HH )( HHcrtt wHww ???ww tr ?? ww pPpH?? ??????????? 1591 152ww tp結(jié)論： tw = f (t, H) ， 氣體的 t 和 H 一定 ， tw 為定值 。 恒速干燥段的物料溫度 (2) 濕球溫度的測定 濕球溫度計(jì)測定濕球溫度的條件是保證純對流傳熱 ， 即氣體應(yīng)有較大的流速和不太高的溫度 ， 否則 ， 熱傳導(dǎo)或熱輻射的影響不能忽略 ， 測得的濕球溫度會(huì)有較大的誤差 。 通過測定氣體的干球溫度和濕球溫度 ， 可以計(jì)算氣體的濕度： wwHw rttcHH )( ???氣體 t tw 恒速干燥段的物料溫度 (3)恒速干燥段的物料溫度 物料充分濕潤 ， 濕分在物料表面的汽化和在液面上汽化相同 。 物料經(jīng)過預(yù)熱 ， 很快達(dá)到穩(wěn)定的溫度 ， 由于對流傳熱強(qiáng)烈 ，物料溫度接近氣體的濕球溫度 tw。 對于 空氣 水系統(tǒng) ， tw100℃ 。 當(dāng)氣體的濕度一定時(shí) ， 氣體的溫度越高 ， 干 、 濕球溫度的差值越大 。 結(jié)論： 當(dāng)物料充分濕潤時(shí) ， 可以使用高溫氣體做干燥介質(zhì)而不至于燒毀物料 。 例如 ， 可以使用 500℃ 的氣體烘干淀粉 。 t ℃ 20 60 100 200 500 tw ℃ 對初始溫度為 20℃ 、 相對濕度為 80% 的常壓空氣 降速干燥段的物料溫度 降速干燥段物料的溫度 ? 隨濕含量 X 的降低而升高 。 降速干燥段汽化的水份包括結(jié)合水分 ， 其性質(zhì)與物料本性的關(guān)系十分復(fù)雜 ， 故 ? ~ X 的變化規(guī)律通常需通過實(shí)驗(yàn)測定 。 假如 (1) 降速段干燥曲線為直線； (2) 空氣干燥條件恒定； (3) 物料粒徑在 23mm 以下； (4) Xc＜ 。 )()()()()()(wscwttcXXrcwsww ttcXXrXXXXttcXXrtttwscw??????????????????????????? t、 tw — 氣體的干球溫度和濕球溫度 ， ℃ ； X、 Xc、 X* — 物料的濕含量 、 臨界濕含量和平衡濕含量； cs— 絕干物料比熱 ， kJ/(kg℃ )； rw— 濕球溫度下的汽化潛熱 ， kJ/kg； ? — 物料溫度 ， ℃ 。 氣體進(jìn)出口狀態(tài)的確定 物料性質(zhì) (耐熱性或熱敏性物料 ) 熱源條件 (蒸汽或煙道氣 ) 干燥工藝 (室式 、 氣流或流化床干燥 ) 干燥器進(jìn)口氣體 的溫度 t1 和濕度 H1 干燥介質(zhì)為空氣時(shí)： 進(jìn)口濕度取決于大氣的條件和預(yù)熱器的加熱方式 。 對間壁換熱器 ， H1=H0。 因燃料攜帶的少量水分或在燃燒過程中生成的水分 ， 煙道氣濕度高于大氣濕度 。 干燥器出口氣體的溫度 t2 和濕度 H2 以蒸汽為熱源通過間壁換熱產(chǎn)生的熱空氣 ， 其出口溫度一般取為 60 ~ 90℃ 。 氣體出口溫度 ?， 傳熱傳質(zhì)推動(dòng)力 ?， 干燥速率 ?， 放空熱損失 ?， 熱效率 ?。 氣體出口溫度 ? ， 推動(dòng)力 ? ， 生產(chǎn)能力 ? ， 甚至發(fā)生吸濕返潮現(xiàn)象 ， 嚴(yán)重時(shí)會(huì)堵塞設(shè)備和管道 ， 破壞干燥器的正常操作 。 干燥器的經(jīng)濟(jì)性 露點(diǎn)溫度及氣體出口溫度的校核 目的： 防止氣體出口濕度過高所引起的濕分凝結(jié) 。 方法： 由氣體出口濕度求得露點(diǎn)溫度 td， 再根據(jù)氣體出口溫度與 td 的差值來判斷是否會(huì)發(fā)生濕分凝結(jié) 。 干燥系統(tǒng)中氣體的極限溫度 ??????????? 1591 152ss tp ??? pt d對于空氣 水系統(tǒng) 為確保物料在干燥器以及其后的分離除塵系統(tǒng)中不發(fā)生返潮 ，工業(yè)上一般取氣體的出口溫度高于露點(diǎn)溫度 2050℃ 。 當(dāng)氣體的 P、 H 不變 ， 則濕分分壓 p 不變 。 ps = p, ts=td 露點(diǎn)溫度及氣體出口溫度的校核 露點(diǎn)溫度測定方法： 將一面用冷卻劑冷卻的鏡子臵于氣樣中 ， 當(dāng)與鏡面接觸的氣體開始析出液體時(shí) ， 鏡面上形成的薄霧使光線的反射能力開始變差 ， 此時(shí)鏡面的溫度即為露點(diǎn)溫度 。 干燥過程中氣體狀態(tài)的變化 干燥器中氣固兩相的流動(dòng)方向可分為并流 、 逆流和錯(cuò)流 。 預(yù)熱段的氣體狀態(tài) 預(yù)熱段為物料單純加熱過程 ， 物料濕含量可視為不變 。 若忽略預(yù)熱段散熱損失 ， 則氣體放出的熱量全部用于加熱物料 。 L, t1, H1 )( 11111 ?? ?? mH cGt )(tLc )( 11111 ?? ???HmLccGtt )(11111 ???? wHmb tLccGtttb , Hb tc , Hc tw , Xb tw , Xc Gc, ?1, X1 L, t2, H2 Gc,?2, X2 干燥器長度 高溫不飽和氣體與液體在絕熱條件下進(jìn)行傳熱傳質(zhì)并達(dá)到平衡狀態(tài)的過程 。 達(dá)到平衡時(shí) ， 氣體與液體溫度相等 ， 氣體為液體的蒸汽所飽和 。 恒速干燥段的氣體狀態(tài) 若忽略散熱損失 ， 恒速段氣體放出的顯熱全部用于濕分汽化 ，氣體狀態(tài)經(jīng)歷降溫增濕的變化 。 (1) 絕熱飽和過程 (Adiabatic saturation process) 絕熱飽和溫度 tas： 過程結(jié)束時(shí)氣液兩相達(dá)到的同一溫度 asasasH rHHLttLc )()( ???)( HHcrtt asHasas ???由于 ras 和 Has 是 tas 的函數(shù) ， 故絕熱飽和溫度 tas 是氣體溫度 t 和濕度 H 的函數(shù) 。 已知 t 和 H， 可以試差求解 tas。 )( HHkh rtt wHww ???HH khc ?對于空氣 水系統(tǒng)： wastt ?(2) 恒速干燥段氣體狀態(tài) 忽略散熱損失 上兩式為恒速段氣體溫度 t 和濕度 H 隨 X 的變化關(guān)系 。 給定 X (Xc ? X ? X1)， 即可求得對應(yīng)的氣體溫度 t 和濕度 H。 已知物料的 Xc， 可計(jì)算臨界點(diǎn)的氣體溫度 tc 和濕度 Hc。 降速干燥段氣體狀態(tài) ))(()( 0 wwvbcbbH tctcrXXGttLc ????? )()( XXGHHL bcb ???)())(()( 0 wmcwwvcccHc tcGtctcrXXGttLc ??????? ?)()( XXGHHL ccc ???忽略散熱損失 上兩式為降速段氣體溫度 t 和濕度 H 隨 X 的變化關(guān)系 。 給定 X (X2 ? X ? Xc)， 即可求得對應(yīng)的氣體溫度 t 和濕度 H。 L, t1, H1 tb , Hb tc , Hc tw , Xb tw , Xc Gc, ?1, X1 t2, H2 ?2, X2 干燥器長度 恒定干燥條件下物料的干燥時(shí)間 物料的停留時(shí)間應(yīng)大等于給定條件下將物料干燥至指定的濕含量所需的干燥時(shí)間 ， 并由此確定干燥器尺寸 。 若已知物料的初始濕含量 X1 和臨界濕含量 Xc， 則恒速段的干燥時(shí)間為 恒速干燥段的干燥時(shí)間 若傳熱干燥面積 A 為已知 ， 則由上式求干燥時(shí)間 ? 的問題歸結(jié)為氣固 對流給熱系數(shù) h 的求取 。 cccXXccUXXGXUG c )(dd 10 11 ????? ?? ? ??wwwc rtthArQU )( ???)()( 11wwcctthArXXG????恒速干燥段的干燥時(shí)間 (1) 對于板狀物料或靜止的物料層 L’ — 濕氣體質(zhì)量流速 ， kg/(m2h)； u0 — 空床氣速 ， m/s； L’ — 濕氣體質(zhì)量流速 ， kg/(m2h)； dp — 物料粒徑 ， m； cp — 物料比熱 ， kJ/(kgK)； ?、 ? — 氣體的密度和粘度 。 )( Lh ??30 ??????????????udLch pp3500 ???ud p ????????????udLch pp3500 ???ud p(2) 氣體穿流通過顆粒物料的固定床層 適用條件： L’=2450~29300 kg/(m2h)， 氣體溫度 45~150℃ 。 (3) 氣體通過顆粒流化床層 因流化床中氣固兩相對流傳熱機(jī)理的復(fù)雜性 ， 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分散 ，誤差很大 。 等速運(yùn)動(dòng)段 (4) 氣流干燥器中氣體與顆粒間的傳熱 0 ???????????? uddhppg 21?????????????udhd pgp ????????????udhd pgp—— Frantz 表觀給熱系數(shù) 通用計(jì)算式 加速運(yùn)動(dòng)段的給熱系數(shù) 隨物性和操作條件而異 注意： 利用上述方程計(jì)算給熱系數(shù)來確定干燥速率和干燥時(shí)間 ， 其誤差較大 ， 僅能作為粗略估計(jì) 。 聚氯乙烯 桐榮良三式 降速干燥段的干燥時(shí)間 (1) 圖解積分法 降速段的干燥時(shí)間可以從物料干燥曲線上直接讀取 。 計(jì)算上通常是采用圖解法或解析法 。 當(dāng)降速段的 U ~ X 呈非線性變化時(shí) ， 應(yīng)采用圖解積分法 。 在 X2 ~ Xc 之間取一定數(shù)量的 X 值 ， 從干燥速率曲線上查得對應(yīng)的 U， 計(jì)算 Gc /U； 作圖 Gc /U ~ X， 計(jì)算曲線下面陰影部分的面積 。 ??? ???? cc XXcXXc U XGU XG 222 ddd02 ? ??X o Xc X2 Gc / U ?? cXXc UXG2d2?降速干燥段的干燥時(shí)間 (2) 解析法 當(dāng)降速段的 U ~ X 呈線性變化時(shí) ，可采用解析法 。 降速段干燥速率曲線可表示為 ?????XXXXUcc????XXXXUUcc ????????????? ??XXXXUXXGXXdXUXXGUXG ccccXXcccXXccc22 ln)()(d22?22 ln)(XXUXXG cccc????A B C D 干燥速率 U X U Xc X* 濕含量 X Uc 當(dāng)缺乏平衡水分的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí) ，可以假設(shè) X* = 0， 則有 氣體濕度圖 （ Humidity chart） 濕氣體參數(shù)的計(jì)算比較繁瑣 ， 甚至需要試差 。 為了方便和直觀 ， 通常使用濕度圖 。 空氣濕度圖的繪制 （ Humidity chart） 對于空氣 水系統(tǒng) ， tas ? tw， 等 tas 線可近似作為等 tw線 。 每一條絕熱冷卻線上所有各點(diǎn)都具有相同的 tas 。 物理意義： 以絕熱冷卻線上所有各點(diǎn)為始點(diǎn) ， 經(jīng)過絕熱飽和過程到達(dá)終點(diǎn)時(shí) ， 所有各狀態(tài)的氣體的溫度都變?yōu)橥粶囟?。 橫坐標(biāo)： 空氣的干球溫度 ， 所有縱線為等溫線 。 右側(cè)縱坐標(biāo)： 空氣的濕度 ， 所有的橫線為等濕度線 。 (1) 等相對濕度線 (等 ? 線 ) 總壓 P 一定 ， 對給定的 ? ： 因 ps