干燥过程水分蒸发量的计算
烘干过程及加热量计算
目标煤矸石处理量13.889t/h ，设计计算时取14000kg/h 。
烘干操作单元1.设备选用规格为m m 154.2⨯φ的回转烘干机，将煤矸石的含水率由17.42%烘干至1%。
预热器将温度为20℃，湿度为0.007干气kg kg /的空气加热到210℃后通入干燥器中，风速设为4m/s ，废气出口温度设为130℃。
20℃的湿物料以14000kg/h 速率进入干燥器，出口温度为120℃。
2.计算（1）物料衡算①烘干机生产能力：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--⨯=1210100100W W W VA Q 式中：Q——烘干机生产能力（含终水分），)/(3h m kg ⋅水；A 0——烘干机水分蒸发强度（设计指标），)/(3h m kg ⋅水；W 1，W 2——物料被烘干前后的含水率，%。
查得该规格回转烘干机单位容积蒸发强度)/(968.3530h m kg A ⋅=水，烘干机体积322824.67154.244m L D V =⨯⨯==ππ所以)/(688.12242.17100142.17100824.67968.3510010031210h m kg W W W V A Q ⋅=⎪⎭⎫ ⎝⎛--⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--⨯=水煤矸石处理量h kg h kg W W Q G /14000/9.14856)42.17100(1688.12210000)100(1000012>=-⨯⨯=-=，说明1台规格为m m 154.2⨯φ的回转烘干机即可满足设计处理要求。
②水分蒸发量：2211100W W W G W H --⨯=式中：W——烘干蒸发量，h kg /水；G H1——烘干前湿物料量，h kg /。
所以h kg W W W G W H /02.2322)1100142.17(140001002211=--⨯=--⨯=③干空气消耗量：h kg s kg Au L /78133/7.212.144.242==⨯⨯⨯==πρ湿空气消耗量hkg H L L /9.78679)007.01(78133)1(00=+⨯=+=（2）能量衡算设干燥器中不再补加能量，忽略预热器中的热量损失，则预热器中加入的能量用于以下方面：①加热空气：kW t t H L Q 92.1788)20130()007.088.101.1(36009.78679))(88.101.1(0201=-⨯⨯+⨯÷=-+=②蒸发水分：kW t W Q 69.1709)20187.413088.12490(360002.2322)187.488.12490(122=⨯-⨯+⨯÷=-+=θ③加热湿物料：)(1223θθ-=m Gc Q 煤在20℃~120℃的平均比热容约为0.98~1.12，高岭土在20℃~120℃的平均比热容约为0.92~1.00，则取煤矸石在此温度范围的平均比热容为0.99，所以kWGc Q m 385)20120(99.0360014000)(1223=-⨯⨯÷=-=θθ④热量损失损Q kWt A Q m 28.361100154.21151=⨯⨯⨯⨯=∆=πα损所以需要的热量kW Q Q Q Q Q 4245321=+++=损。
干燥习题及答案
干燥习题及答案(总10页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--干燥习题一.填空题1.干燥进行的必要条件是物料表面所产生的水汽（或其它蒸汽）压力__________________。
2.干燥这一单元操作，既属于传热过程，又属______________。
3.相对湿度φ值可以反映湿空气吸收水汽能力的大小，当φ值大时，表示该湿空气的吸收水汽的能力_________;当φ=0时。
表示该空气为___________。
4.干燥速率曲线是在恒定干燥条件下测定的，其恒定干燥条件是指：_________________均恒定。
5.在一定空气状态下干燥某物料，能用干燥方法除去的水分为__________；首先除去的水分为____________；不能用干燥方法除的水分为__________。
6.已知某物料含水量X=水.kg-1绝干料，从该物料干燥速率曲线可知：临界含水量X c=水.kg-1绝干料，平衡含水量X*= 水.kg-1绝干料，则物料的非结合水分为__________，结合水分为__________，自由水分为___________，可除去的结合水分为________。
7.作为干燥介质的湿空气，其预热的目的_________________________________。
8.当空气的湿含量一定时，其温度愈高，则相对温度愈_______，表明空气的吸湿能力愈__________，所以湿空气在进入干燥器之____________都要经______________。
9.在等速干燥阶段，干燥速率____________，物料表面始终保持被润湿，物料表面的温度等于________________，而在干燥的降速阶段物料的温度_________________。
10.固体物料的干燥是属于______________过程，干燥过程得以进行的条件是物料表面所产生的水汽（或其它蒸汽）压力____________________________。
固体干燥3-干燥速率与干燥过程计算
• 非等焓干燥过程 • 实际干燥过程：
ìDq > 0
îíQ损 > 0
Þ G2 (cpm1q2 - cpm2q1 ) > 0
• a、则I2<I1 • 如BD线
• 若t2不变 • HD<HC • ÞV增多
• b、若Q补>0 • 则I2>I1, 如BE线 • 若t2不变 • HE>HCÞV减少 • 求解
的） • H1 = H0 • Q损可求取，一般 Q损= 5～10%Q
• q2：实验或经验确定
• t1：选定
ì选择：t 2或j 2
求解V和Q补
Þ
ïí* 选择：Q补（Q补
=
0）或（H
2、j
2、t
）中的一个
2
ïî须对干燥过程进行简化 ，因空气出口状态不确 定）
求解V和（H
2、j
2、t
）中的另一个
2
（1）理想干燥器 （理想干燥过程，绝热干燥过程）
NA
= - GC dX
A × dt
=
KX( X
- X*)
ò ò •
•
其中：KX为系数，即CE直线的斜率 积分上式， t2 dt = GC XC dX
KX
=
(NA )恒 XC - X *
0
AK X X2 X - X *
t2
=
GC ( X - X *) A（N A）恒
ln
XC X2
-
X X
* *
三、连续干燥过程的数学描述
• b、废气带走的热量：V×I2 • c、干燥器的热损失：Q损
（3）干燥器内总热量衡算式
VI1 + GCcpm1q1 + Q补 = VI2 + GCcpm2q2 + Q损 Þ Q补 = V（I2 - I1）+ GCcp（m q2 - q1）+ Q损
四干燥的计算公式
1． 回转圆筒不通风时的物料 装料系数
ൌ
݇ோ ்݊ ்ܫ
ቀ ி‘ ቁ
（2—4—24）
式中，φ0—回转圆筒不通风时的物料 装料系数，%；
݇ோ
ൌ
.ଵସቀଵାଷ.ସೌభ⁄మቁቀଵାହ.ସிೝమ⁄యቁ ଵା.ଷଷீೌభ⁄య
（2—4—25）
IT — 回转圆筒的倾斜度，m/m，一般 IT=0－0.08；
nT—回转圆筒转数，rpm； F‘—单位转筒截面的物料体积和进料速度之比， m3/ m2 转筒截面；
DT —回转圆筒直径，m；
Fr—Froude 数，
ܨ
ൌ
ሺగሻమ
Ga—Galilei 数 ,
（2—4—26）
ܩ
ൌ
ఘమ ୢPమ ఓ
（2—4—27）
Y a—抄板抄起物料的容量占转筒容积的百分比，%，
ೝೈ
ߠଶ
ൌ
ݐଵ
െ
ሺݐଵ
െ
ݐሻ ೈுమିሺ௧భି௧ೈሻቀమቁ൫భషೈ൯
ௐ ೈுିሺ௧భି௧ೈሻ
൫2— 4— 19൯
式中，ߠଶ —干燥器出口处物料温度，℃； t1 —干燥器入口处热空气温度，℃； t W—空气湿球温度，℃；
rw —湿球温度 tw 时水的汽化潜热，J/kg
（2—4—18）
A —物料干燥表面面积，m2； ௗ௫ —湿分迁移速率，（kg/kg 绝干物料）/s。
ௗఛ
6
【下】功能 元件篇
化纤纺丝机械工程计算公式集锦
ܴ —恒速干燥速率，kg/h·m2； X—物料自由水含量，kg /kg 绝干物料；
XC—绝干物料临界自由水含量，kg /kg 绝干物料。
水的蒸发量和温度的计算公式
水的蒸发量和温度的计算公式
水池表面蒸发量计算公式：
H=52.0(Pm-P)(1+0.135Vm)[L/(d·m)]
H：表面蒸发损失[L/(d·m)]
Pm：按水池表面温度计算的饱和蒸气压(Pa)
Vm：日平均风速(m/s)
在计算月平均蒸发损失时，应将式中Pm、P、Vm分别以日均值代入，并将计算结果乘以30。
注：蒸发量是指在一定时段内，水分经蒸发而散布到空中的量，通常用蒸发掉的水层厚度的毫米数表示，水面或土壤的水分蒸发量，分别用不同的蒸发器测定。
一般温度越高、湿度越小、风速越大、气压越低、则蒸发量就越大；反之蒸发量就越小。
喷雾干燥机 计算公式
喷雾干燥机计算公式
喷雾干燥机蒸发量的计算公式是：Q=A×(H1-H2)×W，其中，Q 表示蒸发量，A表示干燥气体含水分量，H1表示进风口湿空气相对湿度，H2表示出风口湿空气相对湿度，W表示物料进料量。
此外，正确计算和控制喷雾干燥机蒸发量，能够有效提高干燥效率，缩短干燥时间，减少能耗和生产成本。
同时，通过对蒸发量的实时监测和调节，可以确保干燥产品质量的稳定性和一致性，提高产品市场竞争力。
请注意，喷雾干燥机的蒸发量会受到多种因素的影响，包括进气温度和相对湿度、出气温度和相对湿度、进料浓度、进料温度以及喷雾器性能和操作等。
因此，在使用上述公式计算蒸发量时，需要结合实际情况进行适当调整。
二次蒸发水量计算
二次蒸发水量计算
蒸发水量计算公式：
H=52.0（Pm-P）（1+0.135Vm）[L/（d-m）]
H：表面蒸发损失[L/（d-m）]
Pm：按水池表面温度计算的饱和蒸气压（Pa）
Vm：日平均风速（m/s）
在计算月平均蒸发损失时，应将式中Pm、P、Vm分别以日均值代入，并将计算结果乘以30。
注：蒸发量是指在一定时段内，水分经蒸发而散布到空中的量，通常用蒸发掉的水层厚度的毫米数表示，水面或土壤的水分蒸发量，分别用不同的蒸发器测定。
一般温度越高、湿度越小、风速越大、气压越低、则蒸发量就越大；反之蒸发量就越小。
蒸发量的测量方法：
测量蒸发的仪器常用的有小型蒸发器、大型蒸发桶和蒸发皿等几种。
小型蒸发器是口径为20厘米，高约10厘米的金属的圆盆，盆口成刀刃状，为防止鸟善饮水，器口上部套一个向外张成喇叭状的金属丝网圈。
测量时，将仪器放在架子上，器口离地70厘米，每日放入定量清水，隔24小时后，用量杯测量剩余水量，所减少的水量即为蒸发量。
大型蒸发桶是一个器口面积为0.3平方米的圆柱形桶，桶底中心装一直管，直管上端装有测针座和水面指示针，桶体埋入地中，桶口
略高于地面。
每天20时观测，将测针插入测针座，读取水面高度，根据每天水位变化与降水量计算蒸发量。
每天向蒸发皿中加进2厘米深的水层，晚上把余水倒进量杯，量出剩余水深。
把20厘米减去剩余水深就是当天的蒸发量。
如果当天有雨，余水中还要扣除当天的降水量。
这就是蒸发皿的直径和离地面高度都要和雨量筒一致的原因。
否则，两者就不能简单相减。
化工单元操作：蒸发工艺计算
工艺计算
二、加热蒸汽消耗量
D WH '(F W )h1 Fh0 QL H hc
讨论１.加热蒸汽的冷凝水在饱和温度下排出
则H-hc为冷凝潜热
r(kJ/kg)
D WH '(F W )h1 Fh0 QL r
工艺计算
三、蒸发器传热面积计算
由传热速率方程可知，传热面积为：
A Q K tm
（一）蒸发器的热负荷Q 蒸发器的热负荷Q可以根据加热室的热量衡算求得。如果忽略加热室的 热损失，则Q即为加热蒸汽冷凝放出的热量：
Q Dr
工艺计算
三、蒸发器传热面积计算
（二）传热系数K
1.传热系数原则上可按下式计算:
1
蒸发技术 ---蒸发工艺计算
工艺计算
一、水分蒸发量计算
以蒸发器为系统进行溶质的质量衡算（以kg/h为基准) ：
Fx0=(F-Wx1
完成液浓度：
x1
Fx0 F W
工艺计算
二、加热蒸汽消耗量
以蒸发器为衡算范围，以kJ/h为单位 对进出蒸发器的热量进行衡算（以 0℃液态为温度与物态基准）：
3. 现场测定 对已有的蒸发设备可用实验方法确定其K值，测定方法和换热器传热系数的测定方法相同。
工艺计算
三、蒸发器传热面积计算
（三）平均温度差Δtm
蒸发属两相均有相变的恒温传热过程，故传热的平均温度差（亦称有效温度差）为：
tm T t1
当加热蒸汽选定时，蒸发计算需知道溶液的沸点t1，即可计算传热温度差。
r'
注：T'—操作压力下二次蒸汽的温度，K； r′—操作压力下二次蒸汽的汽化潜热，kJ/kg。
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图2干燥系统物料流动示意图 如图2所示，H0为进入预热器前湿空气的湿度。 因为湿空气经预热器预热只是温度升高，并未引入或是失去空气中的水分，所以 H0=H1。
〖新课展开〗
一、空气消耗量的计算
3．湿空气湿度在干燥过程中的变化
图2干燥系统物料流动示意图 将预热器与干燥器看一个整体，则上述绝干空气消耗量与单位空气消耗量可表示 为：
X w 或 w X
1- w
1 X
二、水分蒸发量的计算
〖新课导入〗
用湿基含水量表示的水分蒸发量计算式：
W
G1 G2
G1
w1 w2 1 w2
G2
w1 w2 1 w1
用干基含水量表示水分蒸发量计算式：
W Gc( X1 X 2 )
干燥过程中，水分蒸发后，是由干燥介质——一般为空气带出干燥器，那空气要 用多少呢？另外湿物料干燥后是会有损失的。下面就学习空气消耗量和干燥收率。
L W H2 H0
l L 1 W H2 H0
〖新课展开〗
一、空气消耗量的计算
3．湿空气湿度在干燥过程中的变化
由以上分析可以看出，对一定的水分蒸发量而言，空气的消耗量仅与空气的 最初湿度与最终湿度有关，而与经历的过程无关。空气的湿度H1与当地的气候条 件有关，通常情况下，对于同一地区而言，夏季空气的湿度要大于冬季空气的湿 度，所以，当要求空气出干燥器的湿度H2不变时，显然，干燥过程中空气的消耗 量夏季比冬季要大，干燥过程中所用的通风机，应以全年中空气消耗最大量为依 据。
〖新课展开〗
一、空气消耗量的计算
1.绝干空气消耗量
如图1干燥过程物料流动示意图所示。
图1干燥过程物料流动示意图 图中方框表示干燥器，湿物料与干燥介质逆向接触。 其中GC、G1、G2分别表示绝干物料、湿物料、干燥后产品的质量流量，单位 kg/s； X1、X2分别表示湿物料、干燥后产品中的干基含水量；单位kg水/kg绝干物料； 1、2分别表示湿物料、干燥后产品中的湿基含水量； L表示绝干空气消耗量，单位kg/s； H1、H2分别表示进入、离开干燥器空气相对绝干空气的含水量（即湿空气的湿 度），单位kg水/kg绝干空气。
本堂介绍了两个知识点。
〖课堂小结 〗
1.绝干空气消耗量
2.单位空气消耗量
W
L(H 2
H1)
L
W H2
H1
单位空气消耗量是指干燥1kg水所消耗的绝干空气的量，用符号l表示。
L
1
l
W H2 H1
3．湿空气湿度在干燥过程中的变化
L W H2 H0
l L 1 W H2 H0
4.干燥收率的计算
〖课堂小结 〗
干燥收率是指干燥实际产品量与理论产品量的比值，用符号η来表示。
干燥实际产品量
理论产品量 100 %
〖作业布置 〗
1.单项选择 (1) 在总压101.33kPa，温度20℃下，某空气的湿度为0.02Kg水/ Kg干空气,现维持总压不变,将空气温度升高到50℃,则相对湿度 （ ）。 A、增大； B、减小； C、不变； D、无法判断。
w
〖新课展开〗
二、干燥收率的计算
因为实际干燥过程中干物料可能会分解或是被干燥介质空气带出，所以干燥产品 的实际产量会小于理论产品量，为衡量这一指标，引入干燥收率。
干燥收率是指干燥实际产品量与理论产品量的比值，用符号来表示。
干燥实际产品量
理论产品量 100 %
〖课堂练习〗
练习1 用空气干燥某湿基含水量为40%的湿物料，每小时处理湿物料量1000kg， 干燥后产品湿基含水量为5%。空气的初始温度为20℃，湿度为0.009 kg水/kg绝 干空气，经预热至120℃后进入干燥器，离开干燥器时温度为40℃，湿度为0.039 kg水/kg绝干空气。干燥收率为95%。请计算：①水分蒸发量；②绝干空气消耗量 和单位空气消耗量；③干燥实际产品量。
解 已知：G1=1000kg/h，w1=0.40，w2=0.05，H0=H1=0.009 kg水/kg绝干空气， H2=0.039 kg水/kg绝干空气, η =95%，将各值代入下面式子。
水分蒸发量：
W
G1
w1 w2 1 w2
1000 0.4 0.05 1 0.05
368.42 kg / h
单位空气消耗量： l 1
1
33.33 kg绝干空气 / kg水
H2 H0 0.039 0.009
理论产品量：
G2
G1
1 1
w1 w2
1000
1 0.4 1 0.05
631.58 kg / h
干燥实际产品量=理论产品量×η =631.58×95%=600.00 kg/h
空气耗用量的计算
〖新课导入〗
首先回顾一下上节“干燥过程水分蒸发量的计算”中讲述的内容。
一、湿物料中含水量的表示方法
1.湿基含水量
2.干基含水量
湿物料中水分的质量 w 湿物料的总质量
或
湿物料中水分的质量 X 湿物料中绝干物料的质 量
3.湿基含水量与干基含水量的换算
(2）某100kg湿物料，含水量为15%，干燥后含水量降为5%，干燥收 率为95%，则干燥实际产品量为 kg。选择（ ） A、84； B、88； C、85； D、86.3
2.判断
(1) 对一定的水分蒸发量而言，空气的消耗量仅与空气的最初湿度
与最终湿度有关，而与经历的过程无关。
〖新课展开〗
一、空气消耗量的计算
1.绝干空气消耗量
用空气消耗量表示的水分蒸发量计算 式：
W
L(H 2
H1)
L
W H2
H1
图1干燥过程物料流动示意图
2.单位空气消耗量
单位空气消耗量是指干燥1kg水所消耗的绝干空气的量，用符号表示。
l L 1 W H2 H1
〖新课展开〗
一、空气消耗量的计算
绝干空气消耗量： L W 368.42 12280.70 kg绝干气 / h H 2 H 0 0.039 0.009
〖课堂练习〗
解 已知：G1=1000kg/h，w1=0.40，w2=0.05，H0=H1=0.009 kg水/kg绝干空气， H2=0.039 kg水/kg绝干空气, η =95%，将各值代入下面式子。