550 热敏物料低能耗干燥装置-能耗计算
基本型低温热风干燥装置
基本型低温热风干燥装置如下图。
设环境温度30℃，经电加热器加热至55℃送入干燥室，在干燥室内热空气使物料中水分汽化为水蒸气进入空气，含较多水蒸气的废气排出干燥室温度为45℃。
进出干燥室空气质量按1.0kg计算，取空气比热为1.0kJ/(kg.℃)，则空气流经加热器被加热时消耗的能量为:
QT=1.0*1.0*(55-30)=25kJ
物料中水分汽化消耗的热能来自进入干燥室的热空气的降温放热（图中由55℃降温至45℃），每1.0kg空气进入干燥室后放出热量为：
QE=1.0*1.0*(55-45)=10kJ
考虑到物料中含有部分非自由水等因素，取物料中水分的汽化潜热为2.45kJ/g，则每1.0kg空气进入干燥室可使物料汽化排出的水分量为：
10kJ/2.45=4.1g
即每进入干燥室1.0kg空气，加热器需消耗25kJ能量，其中10kJ用于物料中水分汽化，可从物料中排出4.1g水分。
因此，基本型低温热风干燥装置的热效率为：
ηT= QE / QT=10/25=0.4
除湿能耗比SMER（装置从物料中排出的水分量与耗能量之比）为（1kWh=3600kJ）：
SMERT=4.1g/25kJ=0.59kg/kWh
从物料中每排出1.0kg水分加热器需消耗能量约：
1.0/0.59=1.69kWh。
新型干燥装置
新型干燥装置原理如下图（工作过程请参见第549篇）。
采用与基本型低温热风干燥装置相近温度干燥热敏物料时，新型装置的运行参数可如下图。
新型装置运行时，干燥室（吸湿干燥单元）内物料中水分转移到吸湿溶液中，这个过程不消耗外部能量，装置能耗主要为干燥室外膜蒸馏浓缩单元从吸湿溶液中除去水分所消耗的能量。
上图中干燥室内吸湿溶液采用质量浓度0.42的溴化锂水溶液（也可考虑氯化锂溶液、氯化钙溶液及混合溶液等，可根据具体物料干燥要求进行优化），溶液中水分在膜表面汽化时，考虑到溶液解吸热等因素，取水分汽化热为2450kJ/kg。
吸湿溶液膜蒸馏浓缩过程中消耗能量主要有两部分，一部分是溶液中水分汽化，一部分是吹扫气升温吸热。
设流过膜蒸馏组件的吹扫气（空气）质量为1.0kg，进膜蒸馏组件时含湿量约0.02kg(水蒸气)/kg(干空气)，出膜蒸馏组件时含湿量约3.12kg(水蒸气)/kg(干空气)，则1.0kg吹扫气流经膜蒸馏组件时，吹扫气升温消耗的能量为：
QNA=1.0*1.0*(110-45)=65kJ
溶液中水分汽化消耗能量为：
QNW=2450*(3.12-0.02)=7595kJ
膜蒸馏过程热效率为：
ηM= QNW /( QNW+ QNA)=7595/(7595+65)=0.99
从溶液中除去1.0kg水分膜蒸馏组件需要消耗的能量为：
qNT=2450/0.99=2475kJ
膜蒸馏组件所消耗能量中，一部分来自预热器从吹扫气中回收的热能，一部分来自加热器提供的能量。
根据上图运行参数（溶液进预热器50℃，出预热器/进加热器95℃，出加热器115℃），预热器与加热器负荷比约为：
CPH=(95-50)/(115-95)=2.25
膜蒸馏组件从溶液中除去1.0kg水分时加热器消耗的能量为：
qH=2475/(2.25+1.0)=762kJ=0.21kWh
装置干燥物料的除湿能源比为：
SMERN=1.0kg/762kJ=4.7kg/kWh
新型装置的除湿能耗比约为传统干燥装置的8.0倍，干燥能耗约为传统装置的1/8。
当干燥室内物料干燥温度和吸湿溶液温度一定时，物料要求的干燥速率不同时，干燥室允许的水蒸气分压也不同，要求的吸湿溶液浓度也不同，膜蒸馏浓缩单元中吸湿溶液和吹扫气的运行温度也不同，从而吸湿溶液浓缩能耗也不同，新型装置干燥热敏物料的能耗也不同（干燥温度一定时，要求干燥速率越快，干燥能耗可能越高）；具体应用时需根据物料特性、物料不同干燥阶段的干燥速率要求、干燥室结构等借助性能分析软件进行优化。
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