物料和热量的衡算技术

多层流化床干燥器中,真正实施流态化干燥的区域是指由预热区、干燥区和升温区所组成的实体部分。

7.2.3.1　物料衡算

如图7-11所示,以预热、干燥、升温三个区为控制体,对湿分作物料衡算,可得

式中,W为在干燥过程中被除掉的湿分,kg/s;Gc为以绝对干物料计的处理量,kg干料/s;V为以绝对干空气计的空气流量,kg干气/s;X1,X2分别为物料进、出干燥器的自由含湿量,kg湿分/kg干料;H1,H2分别为空气进、出控制体的湿度,kg湿分/kg干气。

7.2.3.2　热量衡算

(1)预热器

以图7-11中的预热器为控制体作热量衡算可得

式中,Q为空气在预热器中所获得的热量,J/s;I0,I1分别为空气进、出预热器的焓,J/kg干气;t0,t1分别为空气进、出预热器的温度,℃;cpg为干气比热容,空气为1.01×103 J/(kg·℃);cpv为湿分蒸气的比热容,J/(kg·℃)。

(2)预热、干燥升温区

对图7-11中预热、干燥、升温三个区组成的控制体作热量衡算可得

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或

式中　I2——空气在控制体出口处的热焓,J/kg干气;

θ1,θ2——物料进、出干燥器的温度,℃;

cpm2——物料在干燥器出口处的比热容[J/(kg干料,℃)],可由绝对干物料的比热容cps及液体比热容cpL[水为4.19×103 J/(kg·℃)]按加和原则计算,即

QL——控制体的热损失,J/s;

γ0——0℃时湿分的汽化热,J/kg。

7.2.3.3　物料的出口温度θ2

不论干燥器内发生怎样的变化,干燥过程的最终结果必须使物料衡算式(7-8)与热量衡算式(7-11)同时得到满足。

在实际干燥过程中,物料的出口温度θ2是干燥末期气固两相间及物料内部传热、传质过程的综合结果,不能任意给定。因此,物料出口温度一般应由实验测定。但对于松散的细颗粒物料,θ2可近似由定态空气条件推导而得。

式中,tw1为干燥器进口气体的湿球温度,其中湿分的汽化热γw可取tw1下的值,物料比热容cpm也可取绝对干物料的比热容。