气流干燥设计示例备考复习.docx

设计示例:[例]现有含水W1=2%的某晶体物料,物料平均颗粒直径dp=,颗粒最大直径dpmax=1mm,密度ρs=2490kg/,经实验测定其临界含水量Wc=1%,干物料的定压比热cm=℃,要求产品量为730kg/h,干燥后产品含水W2=%(均为湿基)。已知物料进入干燥器的温度为15℃,离开干燥器的温度为60℃(实测值),使用空气作干燥介质,空气进入预热器的温度为15℃,相对湿度φ=80%,进入干燥器的温度为146℃,离开干燥器的温度为64℃。试设计一气流干燥器完成此干燥任务。[解](1)水分蒸发量W则加料量G1=G2+W=730+=≈745kg/h。(2)空气消耗量首先确定空气离开干燥器的出口状态。由于过程存在热损失,有:依题意:t0=15℃,t1=146℃,t2=64℃,H1=H0,φ0=80%,查饱和水蒸气表可得t0=15℃时,Ps=,根据式(),有过程中干燥器没有补充加热,所以qD=0物料升温所需热量q1:热损失粗略估计可取绝热干燥过程总热量消耗的10%。按绝热过程计算,单位空气消耗量为:式中,H'2为按绝热过程计算所得的空气出口湿度,即,即解得:则:而I1=(+)t1+2490H1=(+×)×146+2490×=***I0=(+)t0+2490H0=(+×)×15+2490×=***故比热量消耗:所以,热损失为qL=×10%=413kJ/k***湿空气比热近似取为进口湿度下的湿比热,即:cH=+×=·℃水的汽化潜热r0=2490kJ/k***的定压比热cW=·℃湿物料进口温度θ1=15℃解得:H2=***/kg干空气故该过程干空气的消耗量,得:湿空气的体积:湿空气的比容v可按平均温度t=(146+64)/2=105℃及平均湿含量H=(+)/2=***/kg干空气计算,即:湿空气/kg干空气则湿空气体积为:V=913×=1004湿空气/h故取湿空气的体积为1010湿空气/h。(3)总热量消耗Q该过程总热量消耗Q为:(4)干燥管直径采用变径干燥管。①加速段管径计算取加速段管内的气体速度W=30m/s,此时,加速段管径D为:②等速段干燥管直径计算取等速段管内速度:u=ut+3m/s式中,ut为颗粒自由沉降速度,已知,dp=1mm,ρs=2490kg/。空气的物性按平均温度t=105℃计算,查得空气粘度μ=×Pa·s,密度。假定Ret=1~500范围内,则:而将和代入上式得:检验雷诺数Ret属于过渡区,假设成立。所以,u=ut+3=8+3=11m/s等速段干燥管直径为:故,,。(5)干燥管长度干燥管长度z,根据式:式中,空气传给湿物料的总热量Q=Q1+Q2恒速干燥阶段传热量(包括物料预热)Q1:首先将物料湿含量换算为干基,即:物料湿含量由X1降到Xc时为干燥第一阶段,由Xc降到X2时为干燥第二阶段。湿物料和空气的湿含量及温度变化如