气流干燥设计示例

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1、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=0.6mm，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=1.005kJ/kg℃，要求产品量为730kg/h，干燥后产品含水W2=0.03%（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=

2、730+14.7=744.7≈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=1.71kPa，根据式（10.6），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=（1.01+1.88H1）t1+2490H1=（1.01+1.88×0.00

3、85）×146+2490×0.0085=170.79kJ/kg水I0=（1.01+1.88H0）t0+2490H0=（1.01+1.88×0.0085）×15+2490×0.0085=36.55kJ/kg水故比热量消耗：所以，热损失为qL=4130.42×10%=413kJ/kg水湿空气比热近似取为进口湿度下的湿比热，即：cH=1.01+1.88×0.0085=1.026kJ/kg·℃水的汽化潜热r0=2490kJ/kg水的定压比热cW=4.18kJ/kg·℃湿物料进口温度θ1=15℃解得：H2=0.0246kg水/kg干空气故该过程干空气的消耗量，得：湿空气的

4、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=（0.0246+0.0085）/2=0.0165kg水/kg干空气计算，即：湿空气/kg干空气则湿空气体积为：V=913×1.1=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

5、=105℃计算，查得空气粘度μ=0.022×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，干燥管加速段直径为0.110m，等速段直径为0.180m。（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图10.44所示。物料温度由15℃加热到

6、41℃，再由41℃加热到60℃。在降速段内，物料的水分汽化温度取：℃图10.44空气和湿物料变化示意图在θ=41℃时，rθ=2402.8kJ/kg；在θ'=50.5℃时，rav=2380.6kJ/kg所以，在恒速干燥阶段降速干燥阶段的传热量Q2，计算：全管对数平均温度差：℃为计算α，首先计算平均颗粒尺寸的沉降速度，以便计算Ret。此时空气的温度仍取平均温度105℃，其μ=2.2×10-5Pa.s，ρ=0.935kg/，导热系数λ=0.03256W/m.℃，平均颗粒直径dp=0.6mm，则：故计算所得ut正确。因此，所以，可得：则干燥管高度Z为：计算结果如下：加速

7、段管径0.110m，等速段管径为0.180m。干燥管长度：9.2m。