化工原理課件

1、1第十一章 固體物料的干燥11.3 干燥過(guò)程的物料衡算與熱量衡算 11.4 干燥速率與干燥時(shí)間 11.4.1 物料中水分的性質(zhì)2一、平衡水分與自由水分)(*fX 濕物料濕空氣X接觸時(shí)間*XX 平衡曲線(xiàn)達(dá)平衡狀態(tài)時(shí)平衡濕含量X*X1.平衡曲線(xiàn)3平衡含水量X*與空氣相對(duì)濕度 的關(guān)系（25 ）1新聞紙2羊毛、毛織物3硝化纖維4絲5皮革6陶土7煙葉8肥皂9牛皮膠10木材11玻璃絨12棉花4在一定的干燥條件下不能被除去的水分平衡水分 X* 大于平衡水分的水分自由水分 X-X* 物料所含水分平衡水分自由水分平衡水分 自由水分 按能否被除去劃分，取決于物料的性質(zhì)和空氣的狀態(tài)。2.平衡水分與自由水分一、平衡水

2、分與自由水分5結(jié)合水分的特點(diǎn)spp 結(jié)合力強(qiáng)，不易除去。二、結(jié)合水分與非結(jié)合水分物料表面吸附及空隙中所含的水分物料細(xì)胞壁及毛細(xì)孔道內(nèi)所含的水分濕物料結(jié)合水分非結(jié)合水分6非結(jié)合水分的特點(diǎn)spp 結(jié)合力弱，容易除去。物料所含水分結(jié)合水分非結(jié)合水分結(jié)合水分 非結(jié)合水分 按除去的難易程度劃分，僅取決于物料的性質(zhì)，而與空氣的狀態(tài)無(wú)關(guān)。二、結(jié)合水分與非結(jié)合水分7固體物料中所含水分的性質(zhì)X總水分*X平衡水分自由水分%100spp 非結(jié)合水分結(jié)合水分8第十一章 固體物料的干燥11.3 干燥過(guò)程的物料衡算與熱量衡算 11.4 干燥速率與干燥時(shí)間 11.4.1 物料中水分的性質(zhì)11.4.2 恒定干燥條件下干燥時(shí)間

3、的計(jì)算9一、干燥實(shí)驗(yàn)和干燥曲線(xiàn)1.恒定干燥實(shí)驗(yàn)恒定干燥條件v 間歇操作v 用大量的空氣干燥少量的物料v 維持空氣的速度及與物料的接觸方式不變實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí) 間 物料溫度 物料濕含量 X10洞道干燥實(shí)驗(yàn)流程示意圖 1洞道干燥室 2離心鼓風(fēng)機(jī) 3孔板流量計(jì) 4溫度計(jì) 5干燥物料 6重量傳感器 7加熱器 8濕球溫度計(jì) 9干球溫度計(jì)10重量顯示儀11溫度顯示儀12濕球溫度顯 示儀13電加熱控制 儀表11一、干燥實(shí)驗(yàn)和干燥曲線(xiàn)預(yù)熱階段恒速干燥階段（第一干燥階段）干燥階段X較小ddXX很大ddX不變降速干燥階段（第二干燥階段）X逐漸減小趨近于零ddX熱量主要用于物料升溫?zé)崃坑糜谄譄崃坑糜谄趾图訜嵛?/p>

4、料12一、干燥實(shí)驗(yàn)和干燥曲線(xiàn)2.干燥曲線(xiàn) 將物料含水量（或物料表面溫度 ）對(duì)干燥干燥曲線(xiàn)X 曲線(xiàn) 曲線(xiàn)時(shí)間繪圖，所得圖形稱(chēng)為干燥曲線(xiàn)。13干燥曲線(xiàn)（X關(guān)系 ）ABCDE預(yù)熱階段恒速干燥階段降速干燥階段14干燥曲線(xiàn)（ 關(guān)系 ）ABCDE預(yù)熱階段恒速干燥階段降速干燥階段12Wt15二、干燥速率曲線(xiàn)及干燥過(guò)程分析1.干燥速率單位時(shí)間單位干燥面積上汽化的水分質(zhì)量。SdWdUkg/(m2) dXGWdSddXGU定義干燥速率定義式干燥速率162.干燥速率曲線(xiàn)U 與 的關(guān)系曲線(xiàn) 干燥速率曲線(xiàn)。干燥曲線(xiàn))(fX ddXU干燥速率曲線(xiàn))(XfU 曲線(xiàn)斜率二、干燥速率曲線(xiàn)及干燥過(guò)程分析17恒定干燥條件下干燥速率

5、曲線(xiàn)AB預(yù)熱階段C恒速干燥階段DE*X降速干燥階段CUCX臨界濕含量臨界干燥速率18濕空氣水分傳遞 由內(nèi)部向表面遷移由表面向空氣中汽化濕物料二、干燥速率曲線(xiàn)及干燥過(guò)程分析3.干燥機(jī)理及影響因素19(1)恒速干燥階段內(nèi)部遷移速率表面汽化速率特征v表面維持潤(rùn)濕狀態(tài)，汽化的水分為非結(jié)合水分v空氣傳給濕物料顯熱水分汽化所需潛熱表面汽化控制階段二、干燥速率曲線(xiàn)及干燥過(guò)程分析20設(shè)二、干燥速率曲線(xiàn)及干燥過(guò)程分析一批操作中空氣傳給物料的總熱量為Q一批操作中蒸發(fā)的水分量為W則WdrQdwt空氣與物料表面的對(duì)流傳熱速率為)(wttSdQd21二、干燥速率曲線(xiàn)及干燥過(guò)程分析濕物料與空氣的傳質(zhì)速率為)(,HHkSd

6、WdUwtsH聯(lián)立并整理得SdrQdSdWdUwt)()(,wttsHttrHHkUww22二、干燥速率曲線(xiàn)及干燥過(guò)程分析1) 空氣平行流過(guò)靜止物料層表面8 .0)(0204.0L計(jì)算 經(jīng)驗(yàn)公式濕空氣的質(zhì)量流速2) 空氣垂直流過(guò)靜止物料層表面37.0)(17.1L23二、干燥速率曲線(xiàn)及干燥過(guò)程分析3) 氣體與運(yùn)動(dòng)著的顆粒間的傳熱5 .0)(54.02gtppgudd顆粒平均直徑空氣導(dǎo)熱系數(shù)空氣運(yùn)動(dòng)黏度顆粒沉降速度24(2)降速干燥階段內(nèi)部遷移速率表面汽化速率v表面逐漸變干，汽化的水分為結(jié)合水分v干燥速率)(形狀、尺寸物料本身結(jié)構(gòu)、fU 內(nèi)部遷移控制階段特征二、干燥速率曲線(xiàn)及干燥過(guò)程分析251.

7、恒速干燥階段SddXGU常數(shù)cUUcXXcdXSUGd110由三、干燥時(shí)間的計(jì)算分離變量積分26)(11ccXXSUG得恒速干燥階段干燥時(shí)間Xc的來(lái)源v由干燥速率曲線(xiàn)得出v由手冊(cè)查出三、干燥時(shí)間的計(jì)算)(的狀態(tài)、干燥器的結(jié)構(gòu)物料的性質(zhì)、干燥介質(zhì)fXC27Uc的來(lái)源v由干燥速率曲線(xiàn)得出v由經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算三、干燥時(shí)間的計(jì)算)(wtcttrUw282.降速干燥階段2202XXCUdXSGdSddXGU常數(shù)U由三、干燥時(shí)間的計(jì)算分離變量積分29設(shè) U 與 X 為線(xiàn)性關(guān)系*0XXUkccX*XXkUXXU*0XXUkX*XXkUcXc三、干燥時(shí)間的計(jì)算30積分得*2*2lnXXXXSkGcX*2*2lnX

8、XXXUXXSGccccXXXXXkdXSGd22)(*02三、干燥時(shí)間的計(jì)算降速干燥階段干燥時(shí)間31若 X * 很低或缺乏 X * 數(shù)據(jù)，令0*XXkXXkUXX*22lnXXUXSGccc三、干燥時(shí)間的計(jì)算則故此降速干燥階段干燥時(shí)間32總干燥時(shí)間21三、干燥時(shí)間的計(jì)算21ln1XXXXSUXGcccc0*X若33第十一章 固體物料的干燥11.3 干燥過(guò)程的物料衡算與熱量衡算 11.4 干燥速率與干燥時(shí)間 11.4.1 物料中水分的性質(zhì)11.4.2 變動(dòng)條件下的干燥過(guò)程34變動(dòng)條件下的干燥過(guò)程連續(xù)逆流干燥器中典型溫度分布情況 在連續(xù)干燥器中，無(wú)論空氣與物料的接觸方式是并流、逆流還是錯(cuò)流，空氣

9、的狀態(tài)都是沿著干燥器的長(zhǎng)度或高度變化的變動(dòng)條件下的干燥過(guò)程。35第十一章 固體物料的干燥11.3 干燥過(guò)程的物料衡算與熱量衡算 11.4 干燥速率與干燥時(shí)間 11.5 真空冷凍干燥(選讀) 11.6 干燥器11.6.1 干燥器的基本要求與分類(lèi)36一、干燥器的基本要求干燥器的基本要求v 保證干燥產(chǎn)品的質(zhì)量要求v 干燥速率快v 操作控制方便、勞動(dòng)條件好 含水量 強(qiáng)度 形狀v 熱效率高37二、干燥器的分類(lèi)按傳熱方式分類(lèi)對(duì)流干燥器廂式干燥器氣流干燥器沸騰干燥器轉(zhuǎn)筒干燥器噴霧干燥器傳導(dǎo)干燥器滾筒干燥器真空盤(pán)架式干燥器紅外線(xiàn)干燥器輻射干燥器微波干燥器介電干燥器38第十一章 固體物料的干燥11.6 干燥器1

10、1.6.1 干燥器的基本要求與分類(lèi)11.6.2 干燥器的主要型式39干燥器的主要型式(自學(xué)) 自學(xué)要求 掌握 5 種以上主要干燥器的名稱(chēng)。 了解主要干燥器的結(jié)構(gòu)形式與工作原理。 了解干燥器選型時(shí)應(yīng)考慮的主要因素。40第十一章 固體物料的干燥11.6 干燥器11.6.1 干燥器的基本要求與分類(lèi)11.6.2 干燥器的主要型式11.6.3 干燥器的設(shè)計(jì)(選讀)11.7 增濕與減濕(選讀)41思考題作業(yè)題: 10、11、12練 習(xí) 題 目1.何為干燥速率？2.干燥速率曲線(xiàn)的構(gòu)造如何？3.恒定干燥條件下的干燥時(shí)間如何計(jì)算？42本 章 小 結(jié)本章重點(diǎn)掌握內(nèi)容v 濕空氣的性質(zhì)及濕度圖濕空氣的性質(zhì)濕度圖的構(gòu)造及應(yīng)用v 干燥過(guò)程的物料衡算與熱量衡算物料衡算熱量衡算空氣通過(guò)干燥器時(shí)的狀態(tài)