化工原理干燥

1、7.1 概述概述7.2 濕空氣的性質(zhì)濕空氣的性質(zhì)7.3 固體物料的干燥平衡固體物料的干燥平衡7.4 干燥器過程的計算干燥器過程的計算7.5 干燥速率與干燥時間干燥速率與干燥時間(shjin)7.6干燥器干燥器7.7固體干燥過程的強化與展望固體干燥過程的強化與展望化工原理化工原理精品資料第第7章章 固體固體(gt)干燥干燥1、掌握的內(nèi)家、掌握的內(nèi)家干燥過程原理、目的及實施；濕空氣性質(zhì)及計算、濕度干燥過程原理、目的及實施；濕空氣性質(zhì)及計算、濕度圖構(gòu)成及應用；水分在氣固相間的平衡；干燥過程的圖構(gòu)成及應用；水分在氣固相間的平衡；干燥過程的物料衡算；干燥過程中空氣狀態(tài)的確定；結(jié)合物料衡算；干燥過程中空氣

2、狀態(tài)的確定；結(jié)合(jih)水水分、平衡水分和臨界水分的概念及相互關(guān)系；恒速干燥分、平衡水分和臨界水分的概念及相互關(guān)系；恒速干燥與降速干燥的特點。與降速干燥的特點。2、熟悉的內(nèi)容、熟悉的內(nèi)容干燥過程的熱量衡算；干燥器的熱效率及提高干燥過程干燥過程的熱量衡算；干燥器的熱效率及提高干燥過程經(jīng)濟性的途徑；恒定干燥條件下干燥速率與干燥時間計經(jīng)濟性的途徑；恒定干燥條件下干燥速率與干燥時間計算；干燥過程的強化途徑。算；干燥過程的強化途徑。精品資料3、了解、了解(lioji)內(nèi)容內(nèi)容常用干燥器的性能特點及選用原則；各種干燥方常用干燥器的性能特點及選用原則；各種干燥方法的基本原理、特點及應用。法的基本原理、特點

3、及應用。第第7章章 固體固體(gt)干燥干燥精品資料7.1 概述概述(i sh)1、物料去濕的方法、物料去濕的方法（1）干燥工程目的：去濕）干燥工程目的：去濕去除去除(q ch)固體固體物料中含有的濕分（水或有機溶劑）物料中含有的濕分（水或有機溶劑）（2）去濕方法）去濕方法機械去濕：離心過濾、壓濾、抽濾等機械去濕：離心過濾、壓濾、抽濾等吸附去濕吸附去濕 用某種平衡水汽分壓很低的干燥劑（如用某種平衡水汽分壓很低的干燥劑（如CaCl2、硅膠等）與濕物料并存，使物料種的水、硅膠等）與濕物料并存，使物料種的水分相繼經(jīng)氣相而轉(zhuǎn)入干燥劑內(nèi)。分相繼經(jīng)氣相而轉(zhuǎn)入干燥劑內(nèi)。精品資料 熱能熱能(rnng)去濕去濕

4、徹底，但能耗大去濕去濕徹底，但能耗大 向物料供熱以汽化其中的水分。這種利用熱向物料供熱以汽化其中的水分。這種利用熱能能(rnng)除去固體物料中濕分和單元操作稱為除去固體物料中濕分和單元操作稱為干燥（干燥（drying）。）。2、物料的干燥方法、物料的干燥方法（1）傳導干燥，熱能）傳導干燥，熱能(rnng)以傳導方式通過傳以傳導方式通過傳熱壁面加熱物料，使其中的濕分汽化。熱壁面加熱物料，使其中的濕分汽化。（2）對流干燥，干燥介質(zhì)與濕物料直接接觸，）對流干燥，干燥介質(zhì)與濕物料直接接觸，以對流方式給物料供熱使?jié)穹制?。以對流方式給物料供熱使?jié)穹制?.1 概述概述(i sh)精品資料(3)輻射干

5、燥，熱能以電磁波形式由輻射器發(fā)射輻射干燥，熱能以電磁波形式由輻射器發(fā)射到濕物料表面，被物料吸收并轉(zhuǎn)化為熱能，使?jié)竦綕裎锪媳砻?，被物料吸收并轉(zhuǎn)化為熱能，使?jié)穹制?。分汽化。?）介電加熱干燥，將需要干燥的物料置于高）介電加熱干燥，將需要干燥的物料置于高頻頻(o pn)電場中，利用高頻電場中，利用高頻(o pn)電場的交電場的交變作用將濕物料加熱，并汽化濕分。變作用將濕物料加熱，并汽化濕分。 本章討論以空氣為干燥介質(zhì)，濕分為水的對本章討論以空氣為干燥介質(zhì)，濕分為水的對流干燥過程。流干燥過程。7.1 概述概述(i sh)精品資料3、對流干燥過程的特點、對流干燥過程的特點傳熱：傳熱：t i(物料表面溫

6、度物料表面溫度i低低于氣流溫度于氣流溫度t)：氣體：氣體(qt)固固體體傳質(zhì)：傳質(zhì)： P水汽水汽 Pi（氣流中的（氣流中的水汽分壓水汽分壓P水汽水汽固體表面水固體表面水分的分壓分的分壓Pi）：濕物料內(nèi)部的）：濕物料內(nèi)部的水水表面表面氣相。氣相。特點：熱、質(zhì)反向傳遞過程。特點：熱、質(zhì)反向傳遞過程。 HtqWiP水汽水汽(shu q)pi M7.1 概述概述精品資料4、對流干燥流程及經(jīng)濟性、對流干燥流程及經(jīng)濟性（1）對流干燥流程：）對流干燥流程：間歇：濕物料被成批間歇：濕物料被成批(chn p)放入干燥器內(nèi)，特干燥到放入干燥器內(nèi)，特干燥到指定的含濕要求后一次取出。指定的含濕要求后一次取出。連續(xù)：濕

7、物料被連續(xù)地加入與排出（并流與逆連續(xù)：濕物料被連續(xù)地加入與排出（并流與逆流）。流）。經(jīng)濟性：主要經(jīng)濟性：主要(zhyo)取決于能耗和熱的利用率。取決于能耗和熱的利用率。損固溫升廢利用加QQQQQ7.1 概述概述精品資料7.2 濕空氣的性質(zhì)濕空氣的性質(zhì)(xngzh)與濕度圖與濕度圖7.2.1 濕空氣的性質(zhì)濕空氣的性質(zhì)7.2.2 濕空氣的濕度濕空氣的濕度(shd)圖及其應用圖及其應用精品資料7.2.1 濕空氣的性質(zhì)濕空氣的性質(zhì)(xngzh)一、空氣中水分含量的表示一、空氣中水分含量的表示(biosh)方法方法1、水汽分壓、水汽分壓p水汽與露點水汽與露點td 在總壓在總壓p=const，將水汽分壓為

8、，將水汽分壓為p的空氣等濕冷卻的空氣等濕冷卻至飽和狀態(tài)，此時的溫度稱為露點至飽和狀態(tài)，此時的溫度稱為露點td dtfpp水汽,const可根據(jù)可根據(jù)td查手冊得查手冊得p水汽水汽2、空氣的濕度、空氣的濕度H 空氣的濕度空氣的濕度H定義為每定義為每kg干空氣所帶有的水干空氣所帶有的水汽量，單位是汽量，單位是kg/kg干氣，即干氣，即水汽水汽水汽水汽氣水ppppppMMH622. 0精品資料3、相對濕度、相對濕度(xingdu shd) 定義：空氣中的水汽分壓定義：空氣中的水汽分壓p水汽與一定總壓及一定溫水汽與一定總壓及一定溫度下空氣中水汽分壓可能達到的最大值之比定義為相度下空氣中水汽分壓可能達到

9、的最大值之比定義為相對濕度對濕度(xingdu shd)，以表示，以表示 。pp s當spp水汽pp s當pp水汽7.2.1 濕空氣的性質(zhì)濕空氣的性質(zhì)(xngzh)精品資料說明：說明：(1) 值說明濕空氣偏離飽和空氣或絕干空氣的程值說明濕空氣偏離飽和空氣或絕干空氣的程度，度， 值越小吸濕能力越大；值越小吸濕能力越大；(2) = 0 ，p=0時，表示時，表示(biosh)濕空氣中不含水濕空氣中不含水分，為絕干空氣。分，為絕干空氣。(3) = 1 ，p=ps時，表示時，表示(biosh)濕空氣被水汽濕空氣被水汽所飽和，不能再吸濕。所飽和，不能再吸濕。(4)對于空氣對于空氣-水系統(tǒng)水系統(tǒng)sspppH

10、622. 07.2.1 濕空氣的性質(zhì)濕空氣的性質(zhì)(xngzh)精品資料(5)若若 t 總壓下濕空氣的沸點，濕份總壓下濕空氣的沸點，濕份 ps P，最大，最大 (空氣全為水汽空氣全為水汽) 濕份的臨界溫度，氣體中的濕份已是真濕份的臨界溫度，氣體中的濕份已是真實氣體，此時實氣體，此時 =0，理論上吸濕能力不受限制。，理論上吸濕能力不受限制。7.2.1 濕空氣的性質(zhì)濕空氣的性質(zhì)(xngzh)精品資料4、四種溫度、四種溫度(wnd)(1)干球溫度干球溫度(wnd) t ：濕空氣的真實溫度：濕空氣的真實溫度(wnd)，簡稱溫度，簡稱溫度(wnd)( 或或 K)。將溫度。將溫度(wnd)計直接插在濕空氣中

11、即可測量。計直接插在濕空氣中即可測量。(2) 空氣的濕球溫度空氣的濕球溫度(wnd)t w（Wet-bulb temperature） 定義定義qN對流傳對流傳(lichun)熱熱hkH氣體氣體t, H氣膜氣膜對流傳質(zhì)對流傳質(zhì)液滴表液滴表面面tw , Hw液滴液滴當熱、質(zhì)傳遞達平衡時，當熱、質(zhì)傳遞達平衡時，氣體對液體的供熱速率恰氣體對液體的供熱速率恰等于液體汽化的需熱速率等于液體汽化的需熱速率時：時：)(wwHwHHrktt7.2.1 濕空氣的性質(zhì)濕空氣的性質(zhì)精品資料 濕球溫度是大量空氣與少量水長期接觸后水濕球溫度是大量空氣與少量水長期接觸后水面的溫度面的溫度(水溫變化的極限溫度水溫變化的極限

12、溫度)。 結(jié)論結(jié)論(jiln)： tw = f (t, H) ，氣體的，氣體的 t 和和 H 一一定，定，tw 為定值。為定值。當當t不太高，流速不太高，流速5m/s時，時，Air-H2O系統(tǒng)系統(tǒng)09. 1Hk)(09. 1,HHrttwtswwa.飽和氣體：飽和氣體：H = Hs，tw = t，即飽和空氣，即飽和空氣(kngq)的干、濕的干、濕球溫度相等。球溫度相等。b.不飽和氣體：不飽和氣體：H Hs，tw tw(或或tas)td 飽和空氣飽和空氣(kngq)： t=tw(或或tas)=td二、與過程計算有關(guān)的參數(shù)二、與過程計算有關(guān)的參數(shù)1、濕空氣、濕空氣(kngq)的焓的焓I 定義：濕空

13、氣定義：濕空氣(kngq)的焓為每的焓為每kg干空氣干空氣(kngq)及其所帶及其所帶kg水汽所具有的焓，水汽所具有的焓，kJ/kg 。 以以0的氣體為基準，水汽的焓以的氣體為基準，水汽的焓以0的液態(tài)水的液態(tài)水為基準，故有為基準，故有7.2.1 濕空氣的性質(zhì)濕空氣的性質(zhì)(xngzh)精品資料對于空氣對于空氣(kngq)-(kngq)-水系統(tǒng)：水系統(tǒng)：HrtcHrtHccIHvg00)(HtHI2490)88. 101. 1 (顯熱項顯熱項汽化汽化(qhu)潛潛熱項熱項7.2.1 濕空氣的性質(zhì)濕空氣的性質(zhì)精品資料2、濕空氣的比體積、濕空氣的比體積H 定義：指定義：指1kg干氣及所帶的干氣及所帶的

14、kg水汽水汽(shu q)所占的所占的總體積，總體積，m3/kg 。PtHPtHvH55100133. 1273273)244. 1772. 0(100133. 12732734 .2218291 除特殊需要外，用絕干空氣除特殊需要外，用絕干空氣(kngq)的比體積的比體積代替濕空氣代替濕空氣(kngq)的比體積所選成的誤差并不大。的比體積所選成的誤差并不大。7.2.1 濕空氣的性質(zhì)濕空氣的性質(zhì)精品資料7.2.2 濕空氣濕度濕空氣濕度(shd)圖及其應用圖及其應用等濕線等濕線等焓線等焓線等溫線等溫線等相對濕等相對濕度線度線水蒸汽分水蒸汽分壓線壓線(y (y xin)xin)精品資料一、濕空氣的

15、狀態(tài)一、濕空氣的狀態(tài)(zhungti)點點1、已知濕空氣的狀、已知濕空氣的狀態(tài)態(tài)(zhungti)點：點：H、p、td、tw、t、I等等2、已知兩個獨立參、已知兩個獨立參數(shù)，確定狀態(tài)數(shù)，確定狀態(tài)(zhungti)點。點。練習：已知練習：已知p =100kpa,t=30,H=0.024kg水水/kg干氣，求：干氣，求：、td、 I、p水汽水汽td=28I=98=98%P水汽水汽(shu q)=3.6kpa7.2.2 濕空氣濕度圖及其應用濕空氣濕度圖及其應用精品資料二、加熱與冷卻過程二、加熱與冷卻過程 若不計換熱器的流動阻力，濕空氣的加熱或冷若不計換熱器的流動阻力，濕空氣的加熱或冷卻屬于卻屬于(s

16、hy)等壓過程。等壓過程。1、等壓加熱、等壓加熱 p一定，一定，p=const，H=const。見下圖。見下圖AB線。線。t接納接納(jin)水汽的能力水汽的能力7.2.2 濕空氣濕度圖及其應用濕空氣濕度圖及其應用精品資料2、等壓冷卻、等壓冷卻(lngqu)P=const，ps(t)(1) P水汽水汽(shu q) ps(t) ，H不變，不變，AC線。線。(2) P水汽水汽(shu q) = ps(t) ，t=td,D點點(3)ttd ps(t) H,DE線。線。7.2.2 濕空氣濕度圖及其應用濕空氣濕度圖及其應用精品資料三、絕熱增濕過程：三、絕熱增濕過程：Q損損=0 空氣給水的顯熱全部變?yōu)樗?/p>

17、分空氣給水的顯熱全部變?yōu)樗?shufn)汽化汽化的潛熱返回空氣，稱為絕熱增濕過程。的潛熱返回空氣，稱為絕熱增濕過程。 工程上，常將等焓線近似地看成既是絕熱增工程上，常將等焓線近似地看成既是絕熱增濕線，又是等濕球溫度線。濕線，又是等濕球溫度線。7.2.2 濕空氣濕度濕空氣濕度(shd)圖及其應用圖及其應用精品資料7.3 固體物料的干燥固體物料的干燥(gnzo)平衡平衡7.3.1 物料中水分含量的表示方法物料中水分含量的表示方法(fngf)7.3.2水分在氣固兩相間的平衡水分在氣固兩相間的平衡精品資料7.3.1 物料中水分含量物料中水分含量(hnling)的表示方法的表示方法(1)濕基含水量濕基

18、含水量w濕物料總質(zhì)量濕物料中水分的質(zhì)量w(2)干基干基(n j)含水量含水量Xt濕物料中絕干料的質(zhì)量濕物料中水分的質(zhì)量X兩者關(guān)系：兩者關(guān)系：wwX1XXw1精品資料7.3.2水分水分(shufn)在氣固兩相間的平衡在氣固兩相間的平衡一、結(jié)合水與非結(jié)合水一、結(jié)合水與非結(jié)合水1、結(jié)合水：借化學力或物理化學力與固體相結(jié)、結(jié)合水：借化學力或物理化學力與固體相結(jié)合的水。包括：結(jié)晶水、毛細管水和吸附水。難合的水。包括：結(jié)晶水、毛細管水和吸附水。難通過通過(tnggu)干燥去除。干燥去除。2、非結(jié)合水：水分只是機械地附著于固體表面或顆粒堆、非結(jié)合水：水分只是機械地附著于固體表面或顆粒堆積層的大空隙中的水。積

19、層的大空隙中的水。易通過干燥去除易通過干燥去除?；緟^(qū)別基本區(qū)別：表現(xiàn)的平衡蒸汽壓：表現(xiàn)的平衡蒸汽壓pe不同。不同。非結(jié)合水：非結(jié)合水： pe= ps (pe p水汽水汽)大大結(jié)合水：結(jié)合水：petw1+(2050)3、 t1I1 V Q3 但是升高受下面兩種情況限制：但是升高受下面兩種情況限制： 1)加熱加熱(ji r)物介質(zhì)溫位太高物介質(zhì)溫位太高 2)物料不允許接觸高溫氣流物料不允許接觸高溫氣流4、廢氣再循環(huán)、廢氣再循環(huán)(V)或中間加熱或中間加熱(ji r)(t1 )流程流程 優(yōu)點：優(yōu)點：1)避免使用高溫加熱避免使用高溫加熱(ji r)介質(zhì)介質(zhì) 2)保證物料不直接接觸高溫氣流保證物料不直接

20、接觸高溫氣流 3)減少新鮮空氣用量減少新鮮空氣用量Q3 5、良好的保溫措施、良好的保溫措施Q損損 7.4.3 干燥干燥(gnzo)系統(tǒng)的熱效率系統(tǒng)的熱效率精品資料7.5 干燥干燥(gnzo)速率與干燥速率與干燥(gnzo)時間時間7.5.1 干燥速率干燥速率7.5.2 恒定干燥條件恒定干燥條件(tiojin)下干燥時間的計算下干燥時間的計算精品資料7.5.1 干燥干燥(gnzo)速率速率一、干燥一、干燥(gnzo)曲線曲線干燥干燥(gnzo)曲線：物料含水量曲線：物料含水量 X 與干燥與干燥(gnzo)時間時間 的關(guān)系的關(guān)系曲線。曲線。A濕含量濕含量XXctwDCBADCBtX*物料表面溫度物

21、料表面溫度 干燥時間干燥時間 預熱段預熱段恒速段恒速段降速段降速段預熱階段預熱階段AB恒速干燥階段恒速干燥階段BC降速干燥階段降速干燥階段CD 在降速階段干燥速率的變化在降速階段干燥速率的變化規(guī)律與物料性質(zhì)及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)規(guī)律與物料性質(zhì)及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)。降速的原因大致有如下有關(guān)。降速的原因大致有如下四個。四個。(1)實際汽化表面減少；實際汽化表面減少；(2)汽化面的內(nèi)移；汽化面的內(nèi)移；(3)平衡蒸汽壓下降；平衡蒸汽壓下降；(4)固體內(nèi)部水分的擴散極慢固體內(nèi)部水分的擴散極慢 精品資料二、干燥速率及干燥速率曲線二、干燥速率及干燥速率曲線1、干燥速率、干燥速率U：干燥器單位時間內(nèi)在物料單位：干燥器單位時

22、間內(nèi)在物料單位表面積上汽化表面積上汽化(qhu)的濕分量（的濕分量（kg濕分濕分/(m2s)）。微分形式為：）。微分形式為：ddddXAGAWUc2、干燥曲線、干燥曲線 干燥速度干燥速度 U 與濕含量與濕含量 X 的關(guān)系的關(guān)系(gun x)曲線。曲線。干燥過程的特征在干燥速率曲線上更為直觀。干燥過程的特征在干燥速率曲線上更為直觀。7.5.1 干燥速率干燥速率精品資料AB段：預熱階段，所需時間很短，段：預熱階段，所需時間很短，干燥計算忽略。干燥計算忽略。三、恒速干燥階段和降速干燥階三、恒速干燥階段和降速干燥階段段BC段：干燥速率段：干燥速率(sl)保持恒定，保持恒定，即基本上不隨物料含水量而變即基本上不隨物料含水量而變恒速干燥階段。恒速干燥階段。CDE段：在此階段內(nèi)干燥速率段：在此階段內(nèi)干燥速率(sl)隨物料含水量的減少而降隨物料含水量的減少而降低低降速階段。降速階段。ABCD干燥干燥(gnzo)速率速率 UABCD物料溫度物料溫度 twXcX*濕含量濕含量 XIIIC7.5.1 干燥速率干燥速率精品資料兩個干燥階段之間的交點兩個干燥階段之間的交點C稱為臨界點，與該點對稱為臨界點，與該點對應的物料含水量稱為臨界含水量應的物料含水量稱為臨