【正文】 即tw = tas=52 ℃ ； 解： 由 t=62℃ 的 等 溫 線 和H=一個交點 P： 過 P點的等 ? 線上讀得 ? =60%； 空氣濕度圖的用法 （ Use of humidity chart） 【 例 1212】 已知 t=62℃ ， H=， 求 ?、 tas、 tw、 td、 cH 和 iH。 高溫 t ~ H 圖可從有關手冊查取 。 由于 Has= f (t) ， 故 ?Has = f (t) 。 sspPpH???? )( HHcrtt asHasas ???(2) 絕熱冷卻線 （ 等 tas 線 ） 對給定的 tas： t = f (H) (3) 濕熱 濕度線 (cH H) 總壓 P = kPa 時： 濕比熱是濕度的函數 ， 在圖中的溫度范圍內與溫度無關 。 右側縱坐標： 空氣的濕度 ， 所有的橫線為等濕度線 。 物理意義： 以絕熱冷卻線上所有各點為始點 ， 經過絕熱飽和過程到達終點時 ， 所有各狀態(tài)的氣體的溫度都變?yōu)橥粶囟?。 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 。 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 當缺乏平衡水分的實驗數據時 ，可以假設 X* = 0， 則有 氣體濕度圖 （ Humidity chart） 濕氣體參數的計算比較繁瑣 ， 甚至需要試差 。 在 X2 ~ Xc 之間取一定數量的 X 值 ， 從干燥速率曲線上查得對應的 U， 計算 Gc /U； 作圖 Gc /U ~ X， 計算曲線下面陰影部分的面積 。 計算上通常是采用圖解法或解析法 。 等速運動段 (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 通用計算式 加速運動段的給熱系數 隨物性和操作條件而異 注意： 利用上述方程計算給熱系數來確定干燥速率和干燥時間 ， 其誤差較大 ， 僅能作為粗略估計 。h)， 氣體溫度 45~150℃ 。K)； ?、 ? — 氣體的密度和粘度 。h)； u0 — 空床氣速 ， m/s； L’ — 濕氣體質量流速 ， kg/(m2 若已知物料的初始濕含量 X1 和臨界濕含量 Xc， 則恒速段的干燥時間為 恒速干燥段的干燥時間 若傳熱干燥面積 A 為已知 ， 則由上式求干燥時間 ? 的問題歸結為氣固 對流給熱系數 h 的求取 。 給定 X (X2 ? X ? Xc)， 即可求得對應的氣體溫度 t 和濕度 H。 已知物料的 Xc， 可計算臨界點的氣體溫度 tc 和濕度 Hc。 )( 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 的變化關系 。 (1) 絕熱飽和過程 (Adiabatic saturation process) 絕熱飽和溫度 tas： 過程結束時氣液兩相達到的同一溫度 asasasH rHHLttLc )()( ???)( HHcrtt asHasas ???由于 ras 和 Has 是 tas 的函數 ， 故絕熱飽和溫度 tas 是氣體溫度 t 和濕度 H 的函數 。 達到平衡時 ， 氣體與液體溫度相等 ， 氣體為液體的蒸汽所飽和 。 若忽略預熱段散熱損失 ， 則氣體放出的熱量全部用于加熱物料 。 干燥過程中氣體狀態(tài)的變化 干燥器中氣固兩相的流動方向可分為并流 、 逆流和錯流 。 當氣體的 P、 H 不變 ， 則濕分分壓 p 不變 。 方法： 由氣體出口濕度求得露點溫度 td， 再根據氣體出口溫度與 td 的差值來判斷是否會發(fā)生濕分凝結 。 氣體出口溫度 ? ， 推動力 ? ， 生產能力 ? ， 甚至發(fā)生吸濕返潮現象 ， 嚴重時會堵塞設備和管道 ， 破壞干燥器的正常操作 。 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生的熱空氣 ， 其出口溫度一般取為 60 ~ 90℃ 。 對間壁換熱器 ， H1=H0?！?)； rw— 濕球溫度下的汽化潛熱 ， kJ/kg； ? — 物料溫度 ， ℃ 。 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＜ 。 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 。 結論： 當物料充分濕潤時 ， 可以使用高溫氣體做干燥介質而不至于燒毀物料 。 對于 空氣 水系統(tǒng) ， tw100℃ 。 通過測定氣體的干球溫度和濕球溫度 ， 可以計算氣體的濕度： 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 。 對于空氣 水系統(tǒng)： 1?hck HH )( HHcrtt wHww ???ww tr ?? ww pPpH?? ??????????? 1591 152ww tp結論： tw = f (t, H) ， 氣體的 t 和 H 一定 ， tw 為定值 。 飽和氣體： H = Hw， tw = t， 即飽和氣體的干 、 濕球溫度相等 。 (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 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 。 （ 因為汽化濕分的熱量才是有效熱量 ） 干燥系統(tǒng)的 總效率 ： lmwwd ????dpwdh Q???? ???對理想干燥過程： Qg= Qw， ?d,max=100% 當熱 、 質傳遞達平衡時 ， 氣體對液體的供熱速率恰等于液體汽化的需熱速率時： )( wtthAQ ?? wwH rHHAk ??? )( 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 。 氣體用量 ?， Ql’ ?， 干燥任務一定 ， ?氣體用量 ， ? Qd ， 可以提高干燥系統(tǒng)的熱效率 。 多數工業(yè)干燥器無補充加熱 ， 如果散熱損失可視為零且物料的初始溫度與產品溫度相同 ， 則加熱物料所消耗的熱量為零；或當干燥器的補充加熱量恰等于加熱物料和散熱損失的熱量 ，則干燥過程可視為理想干燥過程 。 立筒式金屬體燃煤 間接加熱熱風爐 干燥器的熱量衡算 熱氣體在干燥器中冷卻而放出的熱量 ： 物理意義： 氣體在干燥器中放出的熱量和補充加熱的熱量用于汽化濕分 、 加熱產品和補償設備的散熱損失 。 將燃燒液體或固體燃料后產生的高溫煙氣直接用作干燥介質； 間接換熱式： 如間壁換熱器 。 濕物料 G1 , w1 , ?1, cm1 干燥產品 G2 , w2 , ?2, cm2 熱氣體 L, H1, t1, i1 濕廢氣體 L, H2, t2, i2 濕氣體 L, H0, t0, i0 Qp Qd Ql 預熱器 干 燥 器 整個干燥系統(tǒng)的熱量衡算 在連續(xù)穩(wěn)定操作條件下 ， 系統(tǒng)無熱量積累 ， 單位時間內 (以 1秒鐘為基準 )： 濕物料 G1 , w1 , ?1, cm1 干燥產品 G2 , w2 , ?2, cm2 熱氣體 L, H1, t1, i1 濕廢氣體 L, H2, t2, i2 濕氣體 L, H0, t0, i0 Qp Qd Ql lmcHdpmcH QiGLiiGLi ?????? 2210 lmmcHHdp QiiGiiLQ ??????? )()( 1202??mwsm cXcci ??? )( ])()[()( 0000202302 HrtcHcHrtcHcLiiL vgvgHH ??????? )]()()([ 020232202 HHrtHtHcttcL vg ?????? LWHH ??02 ?????? ??????? ??????? ????? LWrtHtLWHcttcLiiL vgHH 000202302 )()()())(( 20230 tcrWttcHcL vvg ????? 2023 )( vH WittLc ???氣體焓變 物料焓變 物料焓： 氣體焓： 整個干燥系統(tǒng)的熱量衡算 汽化濕分所需要的熱量： ])()[()( 112212 ?? wswscmmc cXccXcGiiG ????? )]()([ 112212 ???? XXccG wsc ???? cGWXX ??21 ?????????? ?????????????? ??????12221212 )()( ????cwscmmc GWXXccGiiG1122 ))(( ??? wwsc WccXcG ???? 1122 )( ?? wmc WccG ?? lHmcwvdp QttLccGctcrWQ ?????????? )()()( 020232120 ???)( 120 ?wvw ctcrWQ ??? )(122 ?? ?? mcm cG )( 020 ttLcQ Hl ??? llmwdp ???????物料焓變： 加熱固體產品所需要的熱量 ： 放空熱損失 ： 總熱量衡算 ： 預熱器的熱量衡算 預熱器的作用在于加熱空氣 。 干燥過程的物料衡算和熱量衡算 物料衡算 （ Mass balance） G1 — 濕物料進口的質量流率 ， kg/s； G2 — 產品出口的質量流率 ， kg/s； Gc — 絕干物料的質量流率 ， kg/s； w1 — 物料的初始濕含量； w2 — 產品濕含量； L — 絕干氣體的質量流率 ， kg/s； H1 — 氣體進干燥器時的濕度； H2 — 氣體離開干燥器時的濕度； W — 單位時間內汽化的水分量 ，kg/s。 ? 強化干燥速率時 ， 須考慮物料本性 。 ? ?u， ?H ， 需使用更大量的氣體 ， 干燥過程能耗增加 。 ? 強化干燥條件將使 Xc 增加 ， 更多水分將在降速段汽化 。 粘土粒徑 dp， m 102 103 104 105 106 表面積 A， m2 3 30 300 3000 (c) 干燥介質自下而上穿過物料層 ， 可形成流化床 (好 )。 一般需由實驗測定 。 濕物料與氣體間的 q 和 N 恒定 理論解釋 開爾文公式： 多孔介質內水份的傳遞： R TrMPPor??2ln ?r (m) 106 107 108 109 Pr/P0 RP?2??R 2r 臨界濕含量 （ Critical moisture content） Xc 決定兩干燥段的相對長短 ， 是確定干燥時間和干燥器尺寸的基礎數據 ， 對制定干燥方案和優(yōu)化干燥過程十分重要 。 降速段干燥速率取決于濕份與物料的結合方式 ， 以及物料的結構 ， 物料外部的干燥條件對其影響不大 。 )(dd ?? ??? thA Qq )(dd ppkA WN ip ???? ?理論解釋 恒速干燥段： 物料表面