干燥过程的物料与热平衡计算

1、湿物料的含水率

湿物料的含水率通常用两种方法表示。

(1)湿基含水率：水分质量占湿物料质量的百分数，用?表示。 ??水分质量?100%

湿物料的总质量(2)干基含水率：由于干燥过程中，绝干物料的质量不变，故常取绝干物料为基准定义水分含量。把水分质量与绝干物料的质量之比定义为干基含水率，用

?表示。

??水分质量?100%

湿物料中绝干物料的质量 (3)两种含水率的换算关系： ???1?? ??? 1??2、湿物料的比热与焓

(1)湿物料的比热Cm

湿物料的比热可用加和法写成如下形式：

Cm?Cs??Cw

式中：Cm—湿物料的比热，kJ/?kg绝干物料??C?； Cs—绝干物料的比热，kJ/?kg绝干物料??C?； Cw—物料中所含水分的比热，取值kJ/?kg水??C? (2)湿物料的焓I?

湿物料的焓I?包括单位质量绝干物料的焓和物料中所含水分的焓。(都是以0?C为基准)。

I??Cs???Cw???Cs?4.186????Cm?

式中：?为湿物料的温度，?C。

3、空气的焓I

空气中的焓值是指空气中含有的总热量。通常以干空气中的单位质量为基准称作比焓，工程中简称为焓。它是指1kg干空气的焓和它相对应的水蒸汽的焓的总和。

空气的焓值计算公式为： I?1.01t??2490?1.88t?? 或I??1.01?1.88??t?2490?

式中；I—空气(含湿)的焓，kg/kg绝干空气；

?—空气的干基含湿量，kg/kg绝干空气；

—干空气的平均定压比热，kJ/kg?K； —水蒸汽的定压比热，kJ/kg?K； 2490—0?C水的汽化潜热，kJ/kg。

由上式可以看出，?1.01?1.88??t是随温度变化的热量即显热。而2490?则是0?C时?kg水的汽化潜热。它是随含湿量而变化的，与温度无关，即“潜热”。

4、干燥系统的物料衡算

干燥系统的示意图如下：

湿空气（入） 湿空气（出） 干燥过程 （逆流换热） L，H1 L，H2 湿物料 干燥产品 G，?2或G2，?2 G，?1或G1，?1

(1)水分蒸汽量W

按上述示意图作干燥过程中的0水量与物料平衡，假设干燥系统中无物料损失，则：

LH1?G?1?LH2?G?2 水量平衡

W?L?H2?H1??G??1??2?

式中：W—单位时间内水分的蒸发量，kg/s；

G—单位时间内绝干物料的流量，kg绝干物料/s；

H1，H2—分别为干燥介质空气中的进入和排出干燥器的水分含量，

kg水/kg绝干空气；

L—单位时间内消耗的绝干空气量，kg绝干空气/s。 (2)空气消耗量L L?G??1??2?W?

H2?H1H2?H1令l为蒸发1kg水分消耗的绝干空气量，称为单位空气消耗量，则由上式得出：

l?L1? WH2?H1(3)干燥产品流量G2

G2?1??2??G1?1??1? 物料平衡 则，G2?G1?1??1?

1??2式中，?1，?2分别为物料进和出干燥器的湿基含水量。需要指出的是，干燥产品G2是相对于G1而言的，并不是绝干物料，只是含水量较G1小。所以一般称G2为干燥产品，以区别于绝干物料G。

例题：在一连续干燥器中，将每小时2000kg湿物料由含水量3%干燥至%（均为湿基），以热空气为干燥介质，空气进出干燥器的湿度分别为kg/kg绝干空气及

kg/kg绝干空气，假设干燥过程无物料损失，试求水分蒸发量，新鲜空气消耗量

和干燥产品量。

解：

(1)水分蒸发量W

?1??10.03??0.0309 1-?11-0.03?2??20.005??0.005 1-?21-0.005G?G1?1-?1??2000?1-0.03??1940kg/h W?G??1-?2??1940?0.0309-0.005??50.2kg/h

(2)新鲜空气消耗量LW

已知H1?0.02kg/kg绝干气及H2?0.08kg/kg绝干气

LW?L?1?H1?

其中L?W50.2??836.7kg绝干气/h

H2-H10.08-0.02LW?L?1?H1??836.7?1?0.02??853.4kg湿空气/h

(3)干燥产品质量流量G2

G2?G1?1-?1?2000?1-0.03??1949.75kg/h 1-?21-0.05或G2?G1-W?2000-50.2?1949.8kg/h

5、干燥系统的热量平衡

干燥系统的热量平衡示意图如下：