化工原理-物料衡算和热量衡算ppt课件
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精选物料衡算与能量衡算培训课件PPT48页
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南京工业大学 包宗宏
Case Study - Acetone Recovery
Correct choice of physical property models and accurate physical property parameters are essential for obtaining accurate simulation results.
在模拟计算起始向软件输入组分时，一定要把化学反应中可能 新生成的组分添加进去。
对于非数据库组分，可按照1.3节介绍的方法，将运行模式改成 “Property Estimation”，对非数据库组分的物性进行估算后， 再将软件运行模式改成 “Flowsheet”进行物料衡算。
对于含电解质的过程，要考虑可能存在的离子反应，借助于软 件中的电解质向导，确认体系中的真实组分、表观组分、结晶 化合物。
简单化工操作单元的能量衡算可以手工进行，复杂化工流程的 能量衡算手工计算非常困难，而任何情况下使用模拟软件进行 化工过程的能量衡算都是很方便的。
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南京工业大学 包宗宏
2.1.2 衡算方程式 化工工艺计算中的物料平衡是指“在单位时间内进入衡算系 统的全部物料质量，必定等于离开该系统的全部物料质量、加 上损失掉与积累起来的物料质量。”
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南京工业大学 包宗宏
2.1.4 用每软个数件据进包文行件物对模料拟衡体系算的与组分能、量工艺衡条算件、的要点 (6)尽量使用软物 的件热性力方自学法带已基经础的确数过定据，，程尤部数其分是还据包包包含含了了。针动在对力该学软体数件系据。安装目录中，有 一个“GUI”文件夹，包含了多个软件模拟计算例题的子文件夹。
“App”文件夹：对对 子各于 组电分种解，化质各过级工程电过，离数过程据程完包的文反整件应模中方包程拟含式的了、体化文系学件中 反的 应；全 平部 衡分 常子 数组 与分 各与 离离 子
南京工业大学 包宗宏
Case Study - Acetone Recovery
Correct choice of physical property models and accurate physical property parameters are essential for obtaining accurate simulation results.
在模拟计算起始向软件输入组分时，一定要把化学反应中可能 新生成的组分添加进去。
对于非数据库组分，可按照1.3节介绍的方法，将运行模式改成 “Property Estimation”，对非数据库组分的物性进行估算后， 再将软件运行模式改成 “Flowsheet”进行物料衡算。
对于含电解质的过程，要考虑可能存在的离子反应，借助于软 件中的电解质向导，确认体系中的真实组分、表观组分、结晶 化合物。
简单化工操作单元的能量衡算可以手工进行，复杂化工流程的 能量衡算手工计算非常困难，而任何情况下使用模拟软件进行 化工过程的能量衡算都是很方便的。
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南京工业大学 包宗宏
2.1.2 衡算方程式 化工工艺计算中的物料平衡是指“在单位时间内进入衡算系 统的全部物料质量，必定等于离开该系统的全部物料质量、加 上损失掉与积累起来的物料质量。”
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南京工业大学 包宗宏
2.1.4 用每软个数件据进包文行件物对模料拟衡体系算的与组分能、量工艺衡条算件、的要点 (6)尽量使用软物 的件热性力方自学法带已基经础的确数过定据，，程尤部数其分是还据包包包含含了了。针动在对力该学软体数件系据。安装目录中，有 一个“GUI”文件夹，包含了多个软件模拟计算例题的子文件夹。
“App”文件夹：对对 子各于 组电分种解，化质各过级工程电过，离数过程据程完包的文反整件应模中方包程拟含式的了、体化文系学件中 反的 应；全 平部 衡分 常子 数组 与分 各与 离离 子
化工原理 PPT 第5章 干燥
式中：
k H rt w
( H s ,t w H )
：空气向湿棉布的对流传热系数，W/(m2 •℃)；
k H ：以湿度差为推动力的传质系数，kg/(m2 •s•H)；
rtw
H
：湿球温度下水的汽化潜热，kJ/kg水；
H s ,tw：湿球温度tw下空气的饱和湿度，kg水/kg绝干气；
：空气的湿度， kg水/kg绝干气。
30
（2）湿空气状态点的确定
31
（3）简单分析：
a.当H、p一定时， 。 t
因此，提高湿空气温度 t，不仅提高了湿 空气的焓值，使其作为载热体外，也降低了相
对湿度使其作为载湿体。
pv b.因pv py、ps f t 及 100% pS 故t一定时，p ，故加压对干燥不利。
H f ( p，pV )
当p为一定值时，
H f ( pV )
当空气达到饱和时，相应的湿度称为饱和湿度 Hs，此时湿空气中的水汽分压等于该空气温度下纯 水的饱和蒸气压 ps。
0.622pS HS p-pS
即：
H S f (t，p)
10
2.相对湿度百分数（简称相对湿度） 定义：在一定总压下，湿空气中水汽分压pV与同
20
影响湿球温度tw的三方面因素： ①物系性质：与α 、 kH有关的物性； ②空气状态：t、H； ③流动条件： α/kH 。 实验表明，α与 kH都与空气速度的 0.8次幂成正比，故α与kH之比值与流速 无关，只与物性有关。当物系已确定， 则物系性质就不再改变，此时，湿球温 度只与气相状态有关，即：
tas ：是由热量衡算与物料衡算导出的，属于静平衡。
• tw与tas 数值上的差异取决于α/kH与cH两者之间的差别。 （1）空气—水蒸气体系， c H ，r0 rt 得 t w t as w kH （2）空气—甲苯体系， k 1.8c H ，tw tas
k H rt w
( H s ,t w H )
：空气向湿棉布的对流传热系数，W/(m2 •℃)；
k H ：以湿度差为推动力的传质系数，kg/(m2 •s•H)；
rtw
H
：湿球温度下水的汽化潜热，kJ/kg水；
H s ,tw：湿球温度tw下空气的饱和湿度，kg水/kg绝干气；
：空气的湿度， kg水/kg绝干气。
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（2）湿空气状态点的确定
31
（3）简单分析：
a.当H、p一定时， 。 t
因此，提高湿空气温度 t，不仅提高了湿 空气的焓值，使其作为载热体外，也降低了相
对湿度使其作为载湿体。
pv b.因pv py、ps f t 及 100% pS 故t一定时，p ，故加压对干燥不利。
H f ( p，pV )
当p为一定值时，
H f ( pV )
当空气达到饱和时，相应的湿度称为饱和湿度 Hs，此时湿空气中的水汽分压等于该空气温度下纯 水的饱和蒸气压 ps。
0.622pS HS p-pS
即：
H S f (t，p)
10
2.相对湿度百分数（简称相对湿度） 定义：在一定总压下，湿空气中水汽分压pV与同
20
影响湿球温度tw的三方面因素： ①物系性质：与α 、 kH有关的物性； ②空气状态：t、H； ③流动条件： α/kH 。 实验表明，α与 kH都与空气速度的 0.8次幂成正比，故α与kH之比值与流速 无关，只与物性有关。当物系已确定， 则物系性质就不再改变，此时，湿球温 度只与气相状态有关，即：
tas ：是由热量衡算与物料衡算导出的，属于静平衡。
• tw与tas 数值上的差异取决于α/kH与cH两者之间的差别。 （1）空气—水蒸气体系， c H ，r0 rt 得 t w t as w kH （2）空气—甲苯体系， k 1.8c H ，tw tas
化工中的物料衡算和能量衡算
化工中的物料衡算和能量衡算化72 王琪2007011897 在化工原理的绪论课上，戴老师曾强调过化工原理的核心内容是“三传一反”即传质、传动、传热和反应，而物理三大定律——质量守恒、动量守恒、能量守恒正是三传的核心与实质，因此这三大定律在化工中统一成一种核心的方法：衡算。
正是衡算，使原本复杂的物理定律的应用变得简单，实用性强，更符合工程学科的特点。
为此化工中的物料衡算和能量衡算很重要，本文将分别从物料衡算、能量衡算讨论化工中的衡算问题，然后将讨论二者结合的情况。
物料衡算在台湾的文献中称为“质量平衡”，它反映生产过程中各种物料之间量的关系，是分析生产过程与每个设备的操作情况和进行过程与设备设计的基础。
一般来说物料衡算按下列步骤进行，为表示直观，做成流程图。
绘制流程图时应注意：1.用简洁的长方形来表达一个单元，不必画蛇添足；2.每一条物质流线代表一个真实的流质流动情况；3.区别开放与封闭的物质流4.区别连续操作与分批操作（间歇生产）5.不必将太复杂的资料写在物质流线上确定体系也比较重要，对于不同体系，衡算基准和衡算关系会有不同。
合适的基准对于衡算问题的简化很重要，根据过程特点通常有如下几种：1.时间基准：连续生产，选取一段时间间隔如1s，1min，1h，1d；间歇生产以一釜或一批料的生产周期为基准，对于非稳态操作，通常以时间微元dt为基准。
2.质量基准，对于固相、液相体系，常采用此基准，如1kg，100kg，1t，1000lb等。
3.体积基准（质量基准衍生）：适用于气体，但要换成标准体积；适用于密度无变化的操作。
4.干湿基准：水分算在内和不算在内是有区别的，惯例如下：烟道气：即燃烧过程产生的所有气体，包括水蒸气，往往用湿基；奥氏分析：即利用不同的溶液来相继吸收气体试样中的不同组分从而得到气体组分，往往用干基。
化肥、农药常指湿基，而硝酸、盐酸等则指干基。
选取基准后，就要确定着眼物料了。
通常既可从所有物料出发，也可根据具体情况，从某组分或某元素着眼。
化工原理课程设计简介PPT(83张)
化工原理课程设计
绪论
四、设备设计
主体设备工艺条件图
主体设备工艺条件图是将设备的结构设计 和工艺尺寸的计算结果用一张总图表示出来。 内容如下：设备图形，技术特性，设备组 成一览表。
装配图
化工原理课程设计
一些物质性质参数
1.表面张力σ (Surface tension)
绪论
多相体系中相之间存在着界面，通常，处于界面的分子与 处于相本体内的分子所受力是不同的。在水内部的一个水分 子 受到周围水分子的作用力的合力为 0，但在表面的一个水 分子却不如此。因上层空间气相分子对它的吸引力小于内部 液相分子对它的吸引力，所以该分子所受合力不等于零，其 合力方向垂直指向液体内部，结果导致液体表面具有自动缩 小的趋势，这种收缩力称为表面张力。 气液界面两边物质不同，则液体表面存在使其面积减小 的力（该力使液体呈球滴状），这个力就称为表面张力。 表面张力是物质的特性，其大小与温度和界面两相物质的 性质有关。
目录格式
举一例如下： 第一章 工艺计算 1.1 物料衡算 1.1.1. 全塔物料衡算 1.1.2. 精馏断物料衡算
参考文献格式
将你所参考的文献、资料、书籍的出处都 在参考文献中列出。格式如下： [1] （作者）.（书籍名称）.（出版地）： （出版社），出版年月
注意：我所用的几个不同的标点 符号。
下面就带控制点的工艺流程图的内容及其绘制加以介绍,详情 请参阅教材及其他参考文献。
化工原理课程设计
Hale Waihona Puke 绪论 带控制点的工艺流程图的内容
① 按工艺顺序排列的设备示意图； ② 设备流程号（位号）； ③ 物料及动力； ④ 管线上的主要阀门连接设备的管道及其管道 附件； ⑤ 必要的计量、控制仪表； ⑥ 简要的文字注释
化工原理课件(十一五)课件第六章第四节物料衡算和操作线方程
（5）过热蒸气进料
q Cm' p (Ts tF ) < 0 rm
总物料衡算
液相分率 q L' L
F
V ’ ＝L’－W
L’=V’+W ①
L' L
q
②
F
L，=L+qF
V'=V+(q－1)F
提馏段物料衡算
q的引入，使提馏段上升蒸汽及下降液体流量的计算容易了。
联想恒摩尔流假设中V与V’，L与L’不 一定相等，那么什么情况下相等？
IL≈IL'
代入②式并 与①联立
V,IV
L,IL
V’, IV’ L’, IL’
（V－V'） IV =F IF－(L'－L) IL
IV I F L' L
IV IL
F
=q
q L' L F
液相分率
热状况
q
IV IV
IF IL
将1kmol原料变成饱和蒸汽所需热量 1kmol原料的汽化潜热
参数
三、q 线方程（进料方程）
Vy=Lx+DxD ① V'y=L'x－WxW ②
进料板连接着精馏段与提 馏段，因此组成相同，下 标省略！
① － ②：
1.0
（V'－V）y=(L'－L)x－(DxD+WxW)
q=1 q>1
a
0<q<1
（q－1)F y=q F x－F xF
y q x xF q 1 q 1 ——q线方程
W V'
xW
y
1.0
因为 L’=V’+W
而L’、 V’受进料温度状 况的影响，所以在学习 下面内容之前，无法分
化工原理课程设计PPT课件
（2）溢流装置 采用单溢流 弓形降液管 平形受液盘及平形溢流堰 不设进口堰
ppt精选版
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
hOW
hW
HT
Hd
hW
h0
h1
ppt精选版
43
化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计 WC
lW A f
R
t
Aa
WD
x
WS
Dppt精选版
44
化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
进行设备选型，并提出保证过程正常、安全运行
所需要的检测和计量参数。
准确而迅速地进行过程计算及主要设备的工
艺设计计算。
用精练的语言、简洁的文字、清晰的图表来
表达自己的设计思想和计算结果。
ppt精选版
5
化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
二、化工原理课程设计的内容
(1)设计方案简介 (2)主要设备的工艺设计计算 (3)典型辅助设备的选型和计算 (4)工艺流程简图 (5)主体设备工艺条件图
H T h L 0 .4 0 .0 6 0 .3m 4
提馏段
1
LS VS
Lvmm（（提提）） 2
史密斯关联图
C 20
D 4VS u
max C
L V V
C
C2
0
20
0.2
可取安全系数为（安全系数0.6—0.8）
u(0.6~0.8)umax
塔径圆整
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
ppt精选版
6
化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
化工原理课程设计需要准备的用具
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计 WC
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
进行设备选型，并提出保证过程正常、安全运行
所需要的检测和计量参数。
准确而迅速地进行过程计算及主要设备的工
艺设计计算。
用精练的语言、简洁的文字、清晰的图表来
表达自己的设计思想和计算结果。
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
二、化工原理课程设计的内容
(1)设计方案简介 (2)主要设备的工艺设计计算 (3)典型辅助设备的选型和计算 (4)工艺流程简图 (5)主体设备工艺条件图
H T h L 0 .4 0 .0 6 0 .3m 4
提馏段
1
LS VS
Lvmm（（提提）） 2
史密斯关联图
C 20
D 4VS u
max C
L V V
C
C2
0
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0.2
可取安全系数为（安全系数0.6—0.8）
u(0.6~0.8)umax
塔径圆整
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
化工原理课程设计需要准备的用具
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化工原理下1-3精馏的物料衡算
补充：冷液回流时的精馏线
L内＝L外＋Φ V外＝V－Φ L外＝RD Φrm=L外Cpm(tb-tR) L外:塔外的液相回流量,kmol/h Φ:被冷凝下来的流量,kmol/h rm:回流液在泡点温度下的气化 潜热，kJ/kmol Cpm:回流液的平均比热，kJ/(kmol·K) tb:回流液的泡点温度，OC tR:冷回流液的温度，OC
y1 = xD= 0.95
解：
（3） V （质）= ( R + 1 ) D(质） = ( 2 + 1 )×50 kg / h = 150 kg / h M氯访= 119.35 kg / kmol M四氯化碳 = 153.8kg / kmol Mm= (0.95×119.35 + 0.05×153.8) kg / kmol =121.1 kg / kmol V = (150kg/h) /( 121.1kg/kmol) = 1.24 kmol / h L（质）= R﹒D = 2 ×50 kg / h = 100 kg / h L = 100 / 121.1 kmol / h = 0.826 kmol / h
V = L+D
精馏段轻组分物料衡算
V yn+1=Lxn + D xD V=L+D
2பைடு நூலகம்精馏段物料衡算及操作线方程
2
1
* 精馏段操作线方程的意义：
上升蒸汽组成y n+1之间的关系。
在一定的操作条件下，从任一塔板（n）向
下流的液体组成xn与相邻的下一块塔板（n+1）
L = R D V = L+ D =（R + 1）D
a
b
c
d
e
t
x(y)
L内＝L外＋Φ V外＝V－Φ L外＝RD Φrm=L外Cpm(tb-tR) L外:塔外的液相回流量,kmol/h Φ:被冷凝下来的流量,kmol/h rm:回流液在泡点温度下的气化 潜热，kJ/kmol Cpm:回流液的平均比热，kJ/(kmol·K) tb:回流液的泡点温度，OC tR:冷回流液的温度，OC
y1 = xD= 0.95
解：
（3） V （质）= ( R + 1 ) D(质） = ( 2 + 1 )×50 kg / h = 150 kg / h M氯访= 119.35 kg / kmol M四氯化碳 = 153.8kg / kmol Mm= (0.95×119.35 + 0.05×153.8) kg / kmol =121.1 kg / kmol V = (150kg/h) /( 121.1kg/kmol) = 1.24 kmol / h L（质）= R﹒D = 2 ×50 kg / h = 100 kg / h L = 100 / 121.1 kmol / h = 0.826 kmol / h
V = L+D
精馏段轻组分物料衡算
V yn+1=Lxn + D xD V=L+D
2பைடு நூலகம்精馏段物料衡算及操作线方程
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1
* 精馏段操作线方程的意义：
上升蒸汽组成y n+1之间的关系。
在一定的操作条件下，从任一塔板（n）向
下流的液体组成xn与相邻的下一块塔板（n+1）
L = R D V = L+ D =（R + 1）D
a
b
c
d
e
t
x(y)
化工原理第三版(讲课用)PPT课件
七、教学安排 1. 理论课 108学时+课程设计2周+实验 2. 理论课安排 3. 考核
八、 参考书
1. 王志魁.化工原理(第三版). 北京：化学工出版 社,2005
2. 陈敏恒.化工原理(上下册). 北京：化学工出版 社,2000
3. 何潮洪，窦梅，朱明乔，等.化工原理习题精解 (上册).北京：科学技术出版社,2003
2. 欧拉法 描述空间各点的状态及其与时间的关系 例如:速度的描述
ux＝fx(x，y，z，t)
uy＝fy(x，y，z，t) uz＝fz(x，y，z，t)
四、定态与稳定
1. 定态 指全部过程参数均不随时间而变 定态流动：流场中各点的流动参数只随位置变化而 与时间无关。 非定态流动：流场中各点的流动参数随位置与(或) 时间而变化。
二、流体质点与连续性假设 1. 质点的含义 质点：由大量分子构成的集团(微团)，是保持流 体宏观力学性的最小流体单元，从尺寸说是微观上充 分大，宏观上充分小的分子团。 微观上充分大 分子团的尺度>>分子的平均自由程 对分子运动作统计平均，以得到表征宏观现象的物理量
宏观上充分小 分子团的尺度<<所研究问题的特征尺寸 物理量都可看成是均匀分布的常量
三 、本课程研究方法
1 .实验研究方法(经验法)
2. 数学模型法(半经验半理论方法)
合理 分析 简化 过程 机理
数学
物理 描述 数学
模型
模型
求解
含模型参 数的结果
实验
求得模 型参数
四 、联系单元操作的两条主线 传递过程 研究工程问题的方法论
五、 化工过程计算的理论基础
化工过程计算的类型：设计型计算和操作型计算
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(5-36)
qq
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。
G 2
1 w 1 G 1 1 w 2
干燥系统的热效率
Q W 2490 1 . 88 t 4 . 187 q W? V 2 1
G 2 1 w 1 G 1 1 w 2
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) (5-23) w=X/(1+X) (5-22)
G 2 1 w 1 G 1 1 w 2
（3）湿物料的比热容 cm
cm = cs + X cw = cs + X·4.187 (5-24)
（4）湿物料的焓I’
包括：绝干物料的焓（0C为基准）和
物料中水分的焓（0C、液态水为基准 ）
G 2
1 w 1 G 1 1 w 2
二、物料衡算
G ,w (X 2 2 2)
新鲜空气 湿物料 热空气 废气
绝干物料量
1 w 1 G 1 1 w 2
3 干空气消耗量
由： 得： LH1+GX1=LH2+GX2
L ,t0, H 0
(5-28)
L 1 l W H l(1 H 0 0)
的初、终温度有关。
l 比空气用量：每蒸发1kg水所需干空气的量，与空气
预热
干燥
G ( X X ) W L 1 2 H H H H 2 1 2 1
L ,t1, H 1
L ,t2,H 2
产品
G ,w (X 1 1 1)
1 产品 量 2 水分气化 量
W G G G ( X X ) 1 2 1 2
c c Xc m= s+ w
G 2
(5-30) 单位!
G 2
1 w 1 G 1 1 w 2
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。
化工原理-物料 衡算和热量衡 算
G 2
1 w 1 G 1 1 w 2
一、湿物料的形态和含水量表示
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；
G 2 1 w 1 G 1 1 w 2
（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。
I c 2 m 2
G 2
q
2
1 w 1 G 1 1 w 2
湿物料进出干燥器的焓分别为:
L W H2 H 1
I I c q q 2 1 m 2 1
Q Q Q p D
L 1 . 01 t t 2490 1 . 88 t H H L I I G I I Q 2 0 21 L Gc q q Q
I I c t t I H H 2 0 g 2 0 V 2 2 0
I I c t t r c t H H 2 0 g 2 0 0 02 2 2 0
1 . 01 t t 2490 1 . 88 t H H 2 0 2 2 0
—— 连续干燥系统热量衡算的基本方程式
G 2 1 w 1 G 1 1 w 2
(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
c
m
b）湿物料进出干燥器时的比热取平均值 I0cgt0IV0H 0 湿空气进出干燥器时的焓分别为：
I c t I H 2 g 2 V 2 2
2 0 1 m 2 L
I c 1 m 1
G 2
q
2
2
0
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1 w 1 G 1 1 w 2
W H 2 H0
W 1.01 Lt2t0 2490 1.88 t2H H 2 0 H H 20
Q
Gc Q m 2 1 L
1 . 01 L t t W 2490 1 . 88 t Gc q q Q 2 0 2 m 2 1 L
LI Q LI 0 p 1
G 2 1 w 1 G 1 1 w 2
G G1 G2
X w1 w2
L ,t0, H 0
G 2 1 w 1 G 1 1 w 2
三、热量衡算
QL
L
G1,w1, q1,I’1 干燥
L
H0,t0,I0 Qp
预热
L
H1,t1,I1
H2,t2,I2 QD
G2,w2, q2,I’2
kW
预热器： Qp=L(I1-I0)
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
Q L I I G I I Q D 2 1 2 1 L
Q Q Q p D
(5-33)
单位时间内干燥系统消耗的总热量为
L I I G I I Q V 0 I V 2 2 0 2 1 LI
离开 LI2 GI′2
整个系统： 进入 热空气 物料 加入 LI0 GI′1 Qp+QD
损失
QL
G 2 1 w 1 G 1 1 w 2
忽略预热器的热损失，以1s为基准，对预热器列焓衡算:
LI G I Q LI G I Q 1 1 D 2 2 L (5-31/32)
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。
G 2
1 w 1 G 1 1 w 2
干燥系统的热效率
Q W 2490 1 . 88 t 4 . 187 q W? V 2 1
G 2 1 w 1 G 1 1 w 2
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) (5-23) w=X/(1+X) (5-22)
G 2 1 w 1 G 1 1 w 2
（3）湿物料的比热容 cm
cm = cs + X cw = cs + X·4.187 (5-24)
（4）湿物料的焓I’
包括：绝干物料的焓（0C为基准）和
物料中水分的焓（0C、液态水为基准 ）
G 2
1 w 1 G 1 1 w 2
二、物料衡算
G ,w (X 2 2 2)
新鲜空气 湿物料 热空气 废气
绝干物料量
1 w 1 G 1 1 w 2
3 干空气消耗量
由： 得： LH1+GX1=LH2+GX2
L ,t0, H 0
(5-28)
L 1 l W H l(1 H 0 0)
的初、终温度有关。
l 比空气用量：每蒸发1kg水所需干空气的量，与空气
预热
干燥
G ( X X ) W L 1 2 H H H H 2 1 2 1
L ,t1, H 1
L ,t2,H 2
产品
G ,w (X 1 1 1)
1 产品 量 2 水分气化 量
W G G G ( X X ) 1 2 1 2
c c Xc m= s+ w
G 2
(5-30) 单位!
G 2
1 w 1 G 1 1 w 2
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。
化工原理-物料 衡算和热量衡 算
G 2
1 w 1 G 1 1 w 2
一、湿物料的形态和含水量表示
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；
G 2 1 w 1 G 1 1 w 2
（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。
I c 2 m 2
G 2
q
2
1 w 1 G 1 1 w 2
湿物料进出干燥器的焓分别为:
L W H2 H 1
I I c q q 2 1 m 2 1
Q Q Q p D
L 1 . 01 t t 2490 1 . 88 t H H L I I G I I Q 2 0 21 L Gc q q Q
I I c t t I H H 2 0 g 2 0 V 2 2 0
I I c t t r c t H H 2 0 g 2 0 0 02 2 2 0
1 . 01 t t 2490 1 . 88 t H H 2 0 2 2 0
—— 连续干燥系统热量衡算的基本方程式
G 2 1 w 1 G 1 1 w 2
(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
c
m
b）湿物料进出干燥器时的比热取平均值 I0cgt0IV0H 0 湿空气进出干燥器时的焓分别为：
I c t I H 2 g 2 V 2 2
2 0 1 m 2 L
I c 1 m 1
G 2
q
2
2
0
1
1 w 1 G 1 1 w 2
W H 2 H0
W 1.01 Lt2t0 2490 1.88 t2H H 2 0 H H 20
Q
Gc Q m 2 1 L
1 . 01 L t t W 2490 1 . 88 t Gc q q Q 2 0 2 m 2 1 L
LI Q LI 0 p 1
G 2 1 w 1 G 1 1 w 2
G G1 G2
X w1 w2
L ,t0, H 0
G 2 1 w 1 G 1 1 w 2
三、热量衡算
QL
L
G1,w1, q1,I’1 干燥
L
H0,t0,I0 Qp
预热
L
H1,t1,I1
H2,t2,I2 QD
G2,w2, q2,I’2
kW
预热器： Qp=L(I1-I0)
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
Q L I I G I I Q D 2 1 2 1 L
Q Q Q p D
(5-33)
单位时间内干燥系统消耗的总热量为
L I I G I I Q V 0 I V 2 2 0 2 1 LI
离开 LI2 GI′2
整个系统： 进入 热空气 物料 加入 LI0 GI′1 Qp+QD
损失
QL
G 2 1 w 1 G 1 1 w 2
忽略预热器的热损失，以1s为基准，对预热器列焓衡算:
LI G I Q LI G I Q 1 1 D 2 2 L (5-31/32)