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1、9.5.3 干燥時間的計算,（1）恒定干燥條件下的干燥時間計算（間歇過程）,總的干燥時間：,=1+2,a：恒速干燥階段,干燥速率R的求?。?由實驗測定，實驗條件必須與待設計的干燥器條件（如干燥器型式、空氣流速及空氣的狀態(tài)、濕物料的堆積厚度等）相同。 也可按傳質(zhì)或傳熱速率式估算恒速階段的干燥速率R。,kH 、 h 可由實驗求得 。,或：,W/m2 oC,適用于：,kg/m2h, 空氣平行流過物料表面：,t=45 oC 150 oC, 空氣垂直流向固體表面：,適用于：,kg/m2h,kH 、 h 計算可供參考的經(jīng)驗式：,b： 降速階段的干燥時間, 積分法, 求解：干燥曲線已知，將1/R對相應的X值

2、進行標繪，求得X2-Xc之間的面積，再由上式求得干燥時間2。 特點：比較準確，但計算較繁，且事先應具有從實驗獲得的與生產(chǎn)條件相仿的干燥速度曲線。, 近似計算, 簡化：當降速段的速率曲線近似以臨界點C與平衡含水量E點的聯(lián)線替代降速段曲線時，R與X-X*成正比。 計算式：, 對多孔性物料，符合毛細管理論的干燥過程適宜采用這種方法。,按擴散理論計算,厚度為l的平板，當側(cè)面和底面絕熱，干燥只在表面上進行時，在干燥時間較長時，最終含水量為X2所需降速干燥時間為：,上式中的DL為常數(shù)，但DL是隨含水量和溫度而變化的，含水量越大，溫度越高，DL越大，計算時應采用實驗所得的平均值。,（2）非恒定干燥條件下的干

3、燥時間計算（連續(xù)過程）,實際干燥過程，干燥條件不是恒定的。,一連續(xù)逆流干燥器物料與空氣的溫度沿流程的分布曲線 ：,區(qū)預熱區(qū)，可忽略不計,區(qū)干燥的第一階段,區(qū)干燥的第二階段,總干燥時間 =1+2,a：干燥的第一階段 干燥的第一階段，任一截面都可寫出傳遞速率關系：,任一微元距離內(nèi)，空氣與濕物料逆流接觸的時間為d，相應的濕度和水分含量的變化為dH與dX，根據(jù)物料衡算有： qmcdX=qmLdH,若干燥的第一階段為絕熱冷卻過程，kH和Hw均為常數(shù),干燥速率與自由水分的關系仍可用下式表示：,物料衡算：,第二階段任一截面和物料出口之間水分的衡算：,b：干燥的第二階段,如空氣的狀態(tài)變化可視為絕熱冷卻過程，H

4、w=const .,（3）干燥過程設計參數(shù)的確定 a：空氣的進口溫度與濕度,進口溫度： 為了強化干燥過程，降低設備成本，應提高空氣的入口溫度。,進口濕度：空氣的進口濕度愈低，所需的空氣量就愈少。一般情況下，空氣的進口濕度決定于當時當?shù)氐拇髿鉅顟B(tài),b：空氣出口溫度 降低空氣的出口溫度，可減少空氣的消耗量、提高熱效率、降低操作費用。,在并流操作中，一般取氣體出口溫度比固體出口溫度高1020 在逆流操作中，一般可選100作為初步設計值。,c：濕物料的出口溫度,目前還沒有較精確的計算公式，一般取相似于設計條件下的實驗值，或用經(jīng)驗式估算。,式中 max為物料允許的最高溫度。,對于細顆?；蛞旱尾⒘鞲稍飼r，

5、濕物料的出口溫度2為：,9.6 干燥器,為滿足生產(chǎn)需要，干燥器應達到以下基本要求：, 適應被干燥物料的多樣性和不同產(chǎn)品規(guī)格要求, 設備的生產(chǎn)能力要高, 能耗的經(jīng)濟性, 便于操作、控制等。,9.6.1 工業(yè)上常用干燥器,（1）廂式干燥器（盤架式干燥器）, 原理：主要是以熱風通過濕物料的表面，達到干燥目的。,1空氣入口 2空氣出口 3風扇 4電動機 5加熱器 6擋板 7盤架 8移動輪, 結(jié)構：,廂式干燥器中的加熱方式有兩種：,單級加熱,多級加熱,具有中間加熱的干燥過程 具有廢氣循環(huán)的干燥過程,采用廢氣循環(huán)法，優(yōu)點： 可靈活準確地控制干燥介質(zhì)的溫度、濕度； 干燥推動力比較均勻； 增加氣流速度使得傳熱

6、（傳質(zhì)）系數(shù)增大； 減少熱損失，但干燥速率常有所減小。,廂式干燥器的優(yōu)點： 構造簡單，設備投資少； 適應性強，物料損失小，盤易清洗。 尤其適用于需要經(jīng)常更換產(chǎn)品、小批量物料的干燥,物料得不到分散，干燥時間長； 若物料量大，所需的設備容積也大； 工人勞動強度大； 熱利用率低； 產(chǎn)品質(zhì)量不均勻。, 廂式干燥器的主要缺點：,（2）氣流式干燥器 結(jié)構：,兩段式氣流干燥器 脈沖式氣流干燥管的一段,優(yōu)點： 氣、固間傳遞表面積很大，體積傳質(zhì)系數(shù)很高，干燥速率大。 接觸時間短，熱效率高，氣、固并流操作，可以采用高溫介質(zhì)，對熱敏性物料的干燥尤為適宜； 由于干燥伴隨著氣力輸送，減少產(chǎn)品的輸送裝置； 氣流干燥器的結(jié)

7、構相對簡單，占地面積小，運動部件少，易于維修，成本費用低。,缺點： 必須有高效能的粉塵收集裝置，否則尾氣攜帶的粉塵將造成很大的浪費，也會對形成對環(huán)境的污染； 對有毒物質(zhì)，不易采用這種干燥方法。但如果必須使用時，可利用過熱蒸汽作為干燥介質(zhì)； 對結(jié)塊、不易分散的物料，需要性能好的加料裝置，有時還需附加粉碎過程。 氣流干燥系統(tǒng)的流動阻力降較大，動力消耗較大。, 應用：氣流干燥器適宜于處理含非結(jié)合水及結(jié)塊不嚴重又不怕磨損的粒狀物料，尤其適宜于干燥熱敏性物料或臨界含水量低的細?；蚍勰┪锪?。對粘性和膏狀物料，采用干料返混方法和適宜的加料裝置，如螺旋加料器等，也可正常操作。,（3）流化床干燥器（沸騰床干燥器

8、）,單層圓筒沸騰床干燥器,原理：流化床干燥器是流態(tài)化原理在干燥中的應用，流態(tài)化原理已在上冊中敘述。在流化床干燥器中，顆粒在熱氣流中上下翻動，彼此碰撞和混合，氣、固間進行傳熱、傳質(zhì)，以達到干燥目的。,優(yōu)點： 與其它干燥器相比，傳熱、傳質(zhì)速率高； 由于傳遞速率高，氣體離開床層時幾乎等于或略高于床層溫度，因而熱效率高； 由于氣體可迅速降溫，所以與其他干燥器比，可采用更高的氣體入口溫度； 設備簡單，無運動部件，成本費用低； 操作控制容易。,（4）噴霧干燥器, 原理：在噴霧干燥器中，將液態(tài)物料通過噴霧器分散成細小的液滴，在熱氣流中自由沉降并迅速蒸發(fā)，最后被干燥為固體顆粒與氣流分離。,優(yōu)點： 在高溫介質(zhì)中

9、，干燥過程極快，適宜處理熱敏性物料； 處理物料種類廣泛，如溶液、懸浮液、漿狀物料等； 噴霧干燥可直接獲得干燥產(chǎn)品，省去蒸發(fā)、結(jié)晶、過濾、粉碎等工序； 能得到速溶的粉末或空心細顆粒； 過程易于連續(xù)化、自動化。 缺點： 熱效率低； 設備占地面積大、設備成本費高； 粉塵回收麻煩，回收設備投資大。,霧化器： 噴霧干燥器中的關鍵設備。 （1）壓力式霧化器 高壓料液以高速度噴出后分散為液滴。 （2）離心式霧化器 料液在離心力的作用下分散為液滴。 （3）氣流式霧化器 用壓縮空氣或過熱水蒸氣抽料液，靠氣、液兩相間的摩擦力將料液分裂為霧滴。,9.6.2 干燥器的選擇,（1）被干燥物料的性質(zhì) （2）濕物料的干燥特性 （3）處理量 （4）回收問題 （5）能源價格、安全操作和環(huán)境因素, 干燥器選擇步驟： 根據(jù)濕物料的形態(tài)、干燥特性、產(chǎn)品的要求、處理量和以及所采用的熱源為出發(fā)點，進行干燥實驗，確定干燥動力學和傳遞特性； 確定干燥設備的工藝尺寸，結(jié)合環(huán)境要求，選擇適宜的干燥器型式； 若幾種干燥器同時適用時，要進行成本核算及方案比較，選擇其中最佳者。,作業(yè)：P322 8、9、11,