化工原理固體物料干燥概述

1、化工原理固體物料干燥概述1 第十一章 固體物料的干燥 通過(guò)本章學(xué)習(xí)，應(yīng)掌握干燥的基本概念和原 理；濕空氣的性質(zhì)及濕焓圖；干燥過(guò)程的物料衡 算與熱量衡算方法；干燥過(guò)程的平衡關(guān)系與速率 關(guān)系。了解干燥時(shí)間的計(jì)算；干燥設(shè)備的類型及 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。 學(xué)習(xí)目的 與要求 化工原理固體物料干燥概述2 11.1 干燥過(guò)程概述 11.1.1 干燥的原理與應(yīng)用 第十一章 固體物料的干燥 化工原理固體物料干燥概述3 一、干燥過(guò)程的原理 氣、固相中所含濕分的不同 分離物系 固體中的濕分 形成兩相體系的方法 引入一氣相（干燥介質(zhì)） 傳質(zhì)原理 （固相氣相） 化工原理固體物料干燥概述4 固體物料干燥過(guò)程 濕 物 料 熱 空 氣

2、 氣膜氣相主體 Q 推動(dòng)力 t - tw W p W t p t N 推動(dòng)力 pw- p 化工原理固體物料干燥概述5 二、干燥過(guò)程的應(yīng)用 應(yīng)用示例 濕聚氯乙烯干燥成聚氯乙烯產(chǎn)品 濕尿素干燥成尿素產(chǎn)品 含水量 3%含水量 0.5% 干燥 含水量 2%含水量 0.3% 干燥 化工原理固體物料干燥概述6 三、干燥過(guò)程與其他除濕方法的比較 工程中的常用除濕方法 v 機(jī)械除濕 v 物理除濕 v 利用熱能除濕 干燥除濕的特點(diǎn) v 除濕徹底 v 能耗高 為節(jié)能工業(yè)上多采用聯(lián)合除濕 機(jī)械除濕干燥除濕 沉降過(guò)濾離心 吸附 干燥 化工原理固體物料干燥概述7 11.1 干燥過(guò)程概述 11.1.1 干燥的原理與應(yīng)用

3、第十一章 固體物料的干燥 11.1.2 干燥過(guò)程的分類 化工原理固體物料干燥概述8 按操作壓力分類 干燥 按傳熱方式分類 干燥過(guò)程的分類 常壓干燥 真空干燥 傳導(dǎo)干燥 對(duì)流干燥 按操作方式分類 輻射干燥 介電加熱干燥 干燥 間歇干燥 連續(xù)干燥 干燥 化工原理固體物料干燥概述9 11.1 干燥過(guò)程概述 第十一章 固體物料的干燥 11.2.1 濕空氣的性質(zhì) 11.2 濕空氣的性質(zhì)及濕度圖 化工原理固體物料干燥概述10 一、濕度 H (濕含量) 干燥介質(zhì) 干燥濕分 計(jì)算基準(zhǔn) 濕空氣中水汽的質(zhì)量與絕干空氣的質(zhì)量之比定義 濕空氣 水分 1kg 絕干氣 kg水汽 / kg絕干氣 H符號(hào) 單位 kg / k

4、g絕干氣 化工原理固體物料干燥概述11 濕空氣中絕干氣的質(zhì)量 濕空氣中水汽的質(zhì)量 H 常壓下濕空氣可視為理想氣體 pp p H 總 622. 0 YYY M M g v 622. 0 29 18 一、濕度 H (濕含量) 水汽 的 分壓 總壓 濕空 氣中 水汽 與絕 干氣 的摩 爾比 化工原理固體物料干燥概述12 濕空氣被水所飽和 s s s pp p H 總 622. 0 若 s pp 飽和濕空氣 )(tfps 一、濕度 H (濕含量) 空氣溫度下純 水的飽和蒸汽 壓 化工原理固體物料干燥概述13 二、相對(duì)濕度 %100 s p p s s pp p H 總 622.0 濕空氣中水汽分壓與同

5、溫度水的飽和蒸汽 壓之比 定義 符號(hào) 單位 化工原理固體物料干燥概述14 干燥 能力 吸收水 分能力 干燥 速率 傳質(zhì)推 動(dòng)力 p = 0 = 0 絕干空氣 p= ps = 100 飽和空氣 二、相對(duì)濕度 分析 化工原理固體物料干燥概述15 三、比體積 vH 絕干氣 濕空氣 kg m 3 H v 以1 kg 絕干氣為基準(zhǔn)的濕空氣的體積 m3濕空氣 / kg絕干氣 H v 絕干氣 水汽絕干氣 kg mm 33 定義 符號(hào) 單位 化工原理固體物料干燥概述16 設(shè) 濕空氣的溫度為 t 濕空氣的濕度為 H 濕空氣的總壓力為 p總 總 p tH vH 5 10013. 1 273 273 4 .22 1

6、829 1 總 p t H 5 10013. 1 273 273 )244. 1772. 0( 三、比體積 vH 化工原理固體物料干燥概述17 四、比熱容 cH 常壓下將以 1kg 絕干氣為基準(zhǔn)的濕空氣 的溫度升高（或降低）1 所吸收（或 放出）的熱量 H c kJ / (kg絕干氣) 定義 符號(hào) 單位 設(shè)濕空氣的濕度為 H 則 vgH Hccc 絕干氣 比熱容 水汽的 比熱容 化工原理固體物料干燥概述18 在常用溫度范圍內(nèi) cg =1.01 kJ / (kg絕干氣) cv =1.88 kJ / (kg水汽) HcH88. 101. 1 四、比熱容 cH 故有 化工原理固體物料干燥概述19 五

7、、焓 I I kJ/kg絕干氣 以1 kg 絕干氣為基準(zhǔn)的濕空氣的焓值 則 定義 符號(hào) 單位 絕干氣的焓值為 Ig 水汽的焓值為 Iv 設(shè) vg HIII 化工原理固體物料干燥概述20 濕空氣的溫度為 t 濕空氣的濕度為 H 以0為基準(zhǔn) 設(shè) 0 )0()0(HrtHctcI vg 0 )(HrtHcc vg HtHI2490)88. 101. 1 ( 五、焓 I 則 化工原理固體物料干燥概述21 六、溫度 1.干球溫度與濕球溫度 用普通溫度計(jì)直接測(cè)得的濕空氣的溫度，稱為 干球溫度，簡(jiǎn)稱溫度，以 t 表示。它是濕空氣的真 實(shí)溫度。 (1)干球溫度 t (2)濕球溫度 tW 用濕球溫度計(jì)測(cè)得的濕空

8、氣的溫度，稱為濕 球溫度。濕球溫度可度量濕空氣的濕度大小。 化工原理固體物料干燥概述22 濕球溫度計(jì)示意圖 化工原理固體物料干燥概述23 不飽和 濕空氣 水 接觸 水分汽化:向氣相主體傳遞 (汽化熱為水分本身溫度降低放出顯熱) 熱量傳遞 濕度差 質(zhì)量傳遞 溫度差 熱量由氣相主體傳遞給水分 (氣相溫度下降) 達(dá)平衡狀態(tài) t tw 溫度維持不變 不飽和 濕空氣 六、溫度 濕球溫度的測(cè)量機(jī)理 化工原理固體物料干燥概述24 (3)濕球溫度與干球溫度及濕度的關(guān)系 濕空氣的干球溫度為 t 濕空氣的濕度為 H 設(shè) 濕空氣的濕球溫度為 tw 氣膜中飽和濕度為 Hs,tw 傳熱速率為 )( w ttSQJ/s

9、傳質(zhì)速率為 )( , HHSkN w tsH kg/s 六、溫度 化工原理固體物料干燥概述25 穩(wěn)態(tài)下 w t rNQ 聯(lián)立得 )( , HH rk tt w w ts tH w 測(cè)定 t、tw 濕度 H 未飽和濕空氣 t tw 飽和濕空氣t = tw )(Htftw， 六、溫度 化工原理固體物料干燥概述26 不飽和 濕空氣 水 絕熱 狀態(tài) 接觸 水分汽化:向氣相主體傳遞 (汽化熱為水分本身溫度降低放出顯熱) 熱量傳遞 飽和濕空氣 濕度差 質(zhì)量傳遞 溫度差 熱量由氣相主體傳遞給水分 (氣相溫度下降絕熱冷卻) 達(dá)飽和狀態(tài) t tas H Has 100 2.絕熱飽和冷卻溫度 tas 六、溫度 化工原理固體物料干燥概述27 絕熱飽和冷卻塔示意圖 1塔 身 2填 料 3循環(huán)泵 絕熱狀態(tài) 化工原理固體物料干燥概述28 Hvasgvg ccHcHcc 因?yàn)镠、Has值很小 整理得 HH c r tt as H as as 通常 HH ck/ w tas rr 比較得 asw tt 六、溫度 化工原理固體物料干燥概述29 不飽和 濕空氣 飽和濕 空氣 等濕下冷卻達(dá)飽和狀態(tài) t td H Hs,td 100 tps 示例：露珠的產(chǎn)生 不飽和濕空氣 t tw（t