化工原理-物料衡算和热量衡算课件.ppt

第二节 物料衡算和热量衡算,p254,一、湿物料的性质,二、物料衡算,三、热量衡算,四、干燥过程在湿焓图上的表达,1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：,散粒状：,如谷物、各种油料种籽；,晶体：,经过滤分离后的各种晶体，如葡萄糖、柠,檬酸、盐等；,块状：,如马铃薯、胡萝卜、面包等；,片状：,如果蔬、肉片、葱、蒜片、饼干等；,一、湿物料的形态和含水量表示,条状：,马铃薯切条、刀豆、香肠等；,膏糊状：,如麦乳精、巧克力浆等；,粉末状：,淀粉、奶粉等；,液态：,包括各种溶液、悬浮液和乳浊液如牛奶、蛋液、,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：,（1）含水分的液体,溶液：,如葡萄糖、味精等的水溶液及食品的浸出液。,胶体溶液：,如蛋白体溶液、果胶溶液等。,（2）含水分的固体,结晶质的固体：,如糖和食盐等。,胶质分散系：,如明胶、淀粉质物料等。,其中，,后一类是多见的,。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、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。,2物料湿含量的表示方法（P254）,（1）湿基含水量,w,定义：,水分在湿物料中的质量百分数,（2）,干基含水量,X,定义：,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,c,m,c,m,=,c,s,+X,c,w,=,c,s,+X,4.187,(5-24),（4）湿物料的焓,I,包括：,绝干物料的焓（0,C为基准,）和,物料中水分的焓（0,C、液态水为基准,）,G X,G,1,w,1,G,2,w,2,预热,干燥,L,H,0,t,0,I,0,H,1,t,1,I,1,H,2,t,2,I,2,L,L,G,1,w,1,q,1,I,1,G,2,w,2,q,2,I,2,Q,p,Q,L,Q,D,三、热量衡算,整个系统：,进入,离开,热空气,LI,0,LI,2,物料,GI,1,GI,2,加入,Q,p,+Q,D,损失,Q,L,预热器：,Q,p,=,L,(,I,1,-,I,0,)kW,忽略预热器的热损失，以1s为基准，对,预热器列焓衡算,:,对,干燥器列焓衡算,，以1s为基准,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,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：,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,b）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：,加热空气、加热物料、蒸发水分、热损失。,(5-36),干燥系统的热效率,蒸发水分所需的热量为,忽略物料中水分带入的焓,?,学号 请回答！,一般地，废气温度低而湿度高时，,h,就高。但,t,2,应比,t,as,高2050C，以保证在干燥后不致返潮。,0：示意图,1：W,2：L,0,3：V”（体积流量）,4：Q,p,5：Q,6：Q,D,7：,四、干燥过程在湿焓图上的表达,代入：,1典型干燥过程,将热量衡算式各项除以,W,:,（2）,e,=0，,非等焓干燥过程,又分,e,0（I,2,0,两种情况,t,0,t,1,t,2,H,0,H,2,A,B,C,t,0,t,1,t,2,H,0,H,2,A,B,C,t,0,t,1,t,2,H,0,H,2,A,B,C,C,C,根据,e,的值，把干燥器分成两大类：,（1）,e,=0，,称为理想,干燥器,或等焓干燥器,(P260文字说明),Q:哪一个,0?,a）操作线在过,B,点等焓线下方,条件：,不向干燥器补充热量,Q,D,=0,；,不能忽略干燥器向周围散失的热量,Q,L,0,；,物料进出干燥器时的焓不相等,I,H,t,1,B,t,2,C,C,1,C,2,C,3,b）,操作线在过点B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消耗的热量之总和。,c）,操作线为过B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,。,例：,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,1kg/s,，,初始湿基含水量为,3.5%,，,干燥产品的湿基含水量为,0.5%,。,空气状况为：初始温度为,25,，,湿度为,0.005kg/kg,干空气，经预热后进干燥器的温度为,140,，,若离开干燥器的温度选定为,60,和,40,，,试分别计算需要的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,10,，,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燥器,。,解：,因在干燥器内经历等焓过程，,绝干物料量:,绝干空气量：,预热器的传热速率,：,分析物料的返潮情况,当t,2,=60时，干燥器出口空气中水汽分压为：,t,=50时,，,饱和蒸汽压,p,s,=12.34kPa,，,即此时空气温度尚未达到气体的露点，,不会返潮,。,当t,2,=40时，干燥器出口空气中水汽分压为：,t,=30时，饱和蒸汽压,p,s,=4.25kPa,，,物料可能返潮。,2中间加热干燥过程,预热,干燥,新鲜空气,废气,目的：降低热空气温度。,适用于热敏性物料。,加热,干燥,A,B,C,3部分废气循环干燥过程,预热,干燥,新鲜空气,废气,A,B,C,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。,作业：,讲课内容教材部分复习；,P294:第3,4,5题,5月5日交。,