干燥第九章精品課件

1、干燥第九章第1頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三一、去濕及其方法二、干燥方法 三、對流干燥的傳熱傳質(zhì)過程 第一節(jié) 概述第2頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三一、去濕及其方法1、何為去濕？從物料中脫除濕分的過程稱為去濕。濕分：不一定是水分！2、去濕方法機(jī)械去濕法 ：擠壓（擰衣服、過濾）物理法：濃硫酸吸收, 分子篩吸附, 膜法脫濕化學(xué)法：利用化學(xué)反應(yīng)脫除濕分（CaO）干燥法：加熱第3頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三二、干燥方法 1、傳導(dǎo)干燥 熱能通過傳熱壁面以傳導(dǎo)的方式傳給濕物料 被干燥的物料與加熱介質(zhì)不直接接觸，屬間接干燥 優(yōu)點(diǎn)

2、：熱能利用較多 缺點(diǎn)：與傳熱壁面接觸的物料易局部過熱而變質(zhì)，受熱不均勻。2、輻射干燥 熱能以電磁波的形式由輻射器發(fā)射到濕物料表面，被物第4頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三料吸收轉(zhuǎn)化為熱能，而將水分加熱汽化。優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)能力強(qiáng)，干燥產(chǎn)物均勻 缺點(diǎn)：能耗大3、介電加熱干燥 將需干燥的物料置于交頻電場內(nèi)，利用高頻電場的交變作用將濕物料加熱，水分汽化，物料被干燥。優(yōu)點(diǎn)：干燥時(shí)間短，干燥產(chǎn)品均勻而潔凈。缺點(diǎn)：費(fèi)用大。 第5頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三4、對流干燥 熱能以對流給熱的方式由熱干燥介質(zhì)（通常熱空氣）傳給濕物料，使物料中的水分汽化。物料內(nèi)部的水分

3、以氣態(tài)或液態(tài)形式擴(kuò)散至物料表面，然后汽化的蒸汽從表面擴(kuò)散至干燥介質(zhì)主體，再由介質(zhì)帶走的干燥過程稱為對流干燥。優(yōu)點(diǎn)：受熱均勻，所得產(chǎn)品的含水量均勻。缺點(diǎn)：熱利用率低。 第6頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三三、對流干燥的傳熱傳質(zhì)過程對流干燥中，傳熱和傳質(zhì)同時(shí)發(fā)生1、傳熱過程 干燥介質(zhì) Q濕物料表面 Q濕物料內(nèi)部2、傳質(zhì)過程 濕物料內(nèi)部濕分濕物料表面 濕分干燥介質(zhì) 第7頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三物 料QNTtwpwp干燥介質(zhì)：載熱體、載濕體干燥過程：物料的去濕過程 介質(zhì)的降溫增濕過程第8頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三典型

4、的對流干燥流程：風(fēng)機(jī)預(yù)熱器干燥器空氣蒸氣濕物料干燥產(chǎn)品 對流干燥流程示意圖第9頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三一、濕空氣的性質(zhì)二、濕度圖及其應(yīng)用 第二節(jié) 濕空氣的性質(zhì)和濕度圖 第10頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三一、濕空氣的性質(zhì)1、濕度H（ humidity）濕空氣中水汽的質(zhì)量與絕干空氣的質(zhì)量之比 ，又稱濕含量。對于水蒸氣空氣系統(tǒng)： 第11頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三當(dāng)濕空氣中水汽分壓pw等于該空氣溫度下的飽和蒸汽壓ps時(shí)，其濕度稱為飽和濕度，用Hs表示。第12頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三

5、2、相對濕度百分?jǐn)?shù)（ relative humidity） 在總壓P一定的條件下，濕空氣中水蒸氣分壓pw與同溫度下的飽和蒸汽壓ps之比。相對濕度代表濕空氣的不飽和程度，愈低，表明該空氣偏離飽和程度越遠(yuǎn)，干燥能力越大。=1，濕空氣達(dá)到飽和，不能作為干燥介質(zhì)。第13頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三將 代入 在總壓一定時(shí) 3、比容 在濕空氣中，1kg絕干空氣體積和相應(yīng)水汽體積之和，又稱濕容積。 第14頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三4、比熱 常壓下，將濕空氣1Kg絕干空氣及相應(yīng)水汽的溫度升高（或降低）1所需要（或放出）的熱量，稱為濕比熱。 第15頁，共

6、86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三5、濕空氣的焓 濕空氣中1 kg絕干空氣的焓與相應(yīng)水汽的焓之和。 第16頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三6、干球溫度t和濕球溫度 1）干球溫度 用普通溫度計(jì)測得的濕空氣的真實(shí)溫度 2）濕球溫度 濕球溫度計(jì)在溫度為t，濕度為H的不飽和空氣流中，達(dá)到平衡或穩(wěn)定時(shí)所顯示的溫度。 第17頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三t大量的濕空氣t, Htw水第18頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三t大量的濕空氣t, H水表面水的分壓高N,kH水向空氣主體傳遞Q,蒸發(fā)時(shí)需要吸熱t(yī)w自身降溫第19頁

7、，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三對于空氣水蒸氣系統(tǒng)而言 當(dāng) 時(shí)， 在一定的總壓下，已知t、tw能否確定H?第20頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三7、絕熱飽和冷卻溫度 水分向空氣中汽化 空氣降溫增濕飽和絕熱焓不變第21頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三對絕熱飽和器作焓衡算，即可求出絕熱飽和溫度 一般H及Has值均很小 第22頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三 是濕空氣在絕熱、冷卻、增濕過程中達(dá)到的極限冷卻溫度。 對于空氣水系統(tǒng)， 注意：絕熱飽和溫度于濕球溫度的區(qū)別和聯(lián)系！第23頁，共86頁，2022年，5月

8、20日，6點(diǎn)51分，星期三8、露點(diǎn) 將不飽和空氣等濕冷卻到飽和狀態(tài)時(shí)的溫度 相應(yīng)的濕度稱為飽和濕度 第24頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三 對于水蒸汽空氣系統(tǒng)，干球溫度、絕熱飽和溫度和露點(diǎn)間的關(guān)系為： 不飽和空氣： 飽和空氣： 第25頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三二、濕度圖及其應(yīng)用 1、H-I圖 P坐標(biāo)軸五條線 -等濕線等焓線等干球溫度線等相對濕度線水蒸汽分壓線第26頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三2、濕度圖的應(yīng)用1）由測出的參數(shù)確定濕空氣的狀態(tài) a）水與空氣系統(tǒng)，已知空氣的干球溫度t和濕球溫度tw，確定該空氣的狀態(tài)點(diǎn)A

9、(t,H)。b）水與空氣系統(tǒng)中，已知t和td，求原始狀態(tài)點(diǎn)A(t,H)。c）水與空氣系統(tǒng)中，已知t和，求原始狀態(tài)點(diǎn)A的位置2）已知濕空氣某兩個(gè)可確定狀態(tài)的獨(dú)立變量，求該濕空氣的其他參數(shù)和性質(zhì) 第27頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三AtdA第28頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三A第29頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三 例：已知濕空氣的干球溫度t=30，相對濕度=0.6，求濕空氣的濕度H，露點(diǎn)td、tas。 t=30AH=0.016kg/kg干氣Dtd=21等焓線Ctas=23第30頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)5

10、1分，星期三一、濕物料中含水量的表示 方法二、干燥系統(tǒng)的物料衡算 三、干燥系統(tǒng)的熱量衡算 四、空氣通過干燥器時(shí)的狀態(tài)變化 第三節(jié) 干燥過程的物料與熱量衡算 第31頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三一、濕物料中含水量的表示方法1、濕基含水量W 2、干基含水量X3、換算關(guān)系 第32頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三二、干燥系統(tǒng)的物料衡算 1、水分蒸發(fā)量 以s為基準(zhǔn)，對水分作物料衡算 第33頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三2、空氣消耗量L 每蒸發(fā)1kg水分時(shí)，消耗的絕干空氣數(shù)量l 第34頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51

11、分，星期三3、干燥產(chǎn)品流量G2 對干燥器作絕干物料的衡算 第35頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三三、干燥系統(tǒng)的熱量衡算 1、熱量衡算的基本方程 忽略預(yù)熱器的熱損失，以1s為基準(zhǔn)，對預(yù)熱器列焓衡算 第36頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三單位時(shí)間內(nèi)預(yù)熱器消耗的熱量為： 對干燥器列焓衡算，以1s為基準(zhǔn) 單位時(shí)間內(nèi)向干燥器補(bǔ)充的熱量為 單位時(shí)間內(nèi)干燥系統(tǒng)消耗的總熱量為 連續(xù)干燥系統(tǒng)熱量衡算的基本方程式 第37頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三假設(shè)：新鮮干空氣中水汽的焓等于離開干燥器廢氣中水汽的焓 濕物料進(jìn)出干燥器時(shí)的比熱取平均值 濕

12、空氣進(jìn)出干燥器時(shí)的焓分別為： 第38頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三濕物料進(jìn)出干燥器的焓分別為 第39頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三可見：向干燥系統(tǒng)輸入的熱量用于：加熱空氣；加熱物料；蒸發(fā)水分；熱損失 第40頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三2、干燥系統(tǒng)的熱效率 蒸發(fā)水分所需的熱量為 忽略物料中水分帶入的焓 第41頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三四、空氣通過干燥器時(shí)的狀態(tài)變化 1、等焓干燥過程(理想干燥過程 ) 規(guī)定： 不向干燥器中補(bǔ)充熱量QD=0； 忽略干燥器向周圍散失的熱量QL=0； 物料進(jìn)出干

13、燥器的焓相等 第42頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三將上述條件代入H0t0AIHt1Bt2C第43頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三2、非等焓干燥過程 1）操作線在過B點(diǎn)等焓線下方條件：不向干燥器補(bǔ)充熱量QD=0；不能忽略干燥器向周圍散失的熱量 QL0；物料進(jìn)出干燥器時(shí)的焓不相等 第44頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三IHt1Bt2CC1C2C3第45頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三2）操作線在過點(diǎn)B的等焓線上方 向干燥器補(bǔ)充的熱量大于損失的熱量和加熱物料消耗的熱量之總和 3）操作線為過B點(diǎn)的等溫線

14、向干燥器補(bǔ)充的熱量足夠多，恰使干燥過程在等溫下進(jìn)行 第46頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三 例：某種濕物料在常壓氣流干燥器中進(jìn)行干燥，濕物料的流量為1kg/s，初始濕基含水量為3.5%，干燥產(chǎn)品的濕基含水量為0.5%?？諝鉅顩r為：初始溫度為25，濕度為0.005kg/kg干空氣，經(jīng)預(yù)熱后進(jìn)干燥器的溫度為140，若離開干燥器的溫度選定為60和40， 試分別計(jì)算需要的空氣消耗量及預(yù)熱器的傳熱速率。 又若空氣在干燥器的后續(xù)設(shè)備中溫度下降了10，試分析以上兩種情況下物料是否返潮？假設(shè)干燥器為理想干燥器。 第47頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三解：因在干燥

15、器內(nèi)經(jīng)歷等焓過程， 第48頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三絕干物料量 ：絕干空氣量 第49頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三預(yù)熱器的傳熱速率 第50頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三分析物料的返潮情況 當(dāng)t2=60時(shí)，干燥器出口空氣中水汽分壓為 t=50時(shí)，飽和蒸汽壓ps=12.34kPa， 即此時(shí)空氣溫度尚未達(dá)到氣體的露點(diǎn)，不會(huì)返潮。 當(dāng)t2=40時(shí)，干燥器出口空氣中水汽分壓為 第51頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三t=30時(shí)，飽和蒸汽壓ps=4.25kPa，物料可能返潮。 第52頁，共86頁，202

16、2年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三一、物料中所含水分的性質(zhì) 二、干燥曲線和干燥速率曲線 三、干燥時(shí)間的計(jì)算 第四節(jié) 干燥速度和干燥時(shí)間 第53頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三一、物料中所含水分的性質(zhì) 1、平衡水分與自由水分1）平衡水分 用某種空氣無法再去除的水分。 與物料的種類、溫度及空氣的相對濕度有關(guān) 物料中的平衡水分隨溫度升高而減小 隨濕度的增加而增加。2）自由水分 在干燥過程中所能除去的超出平衡水分的那一部分水分。 第54頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三第55頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三2、結(jié)合水分和非結(jié)合水分

17、結(jié)合水分：與物料之間有物理化學(xué)作用，因而產(chǎn)生的蒸汽壓 低于同溫度下純水的飽和蒸汽壓。 包括溶漲水分和小毛細(xì)管中的水分 。難于除去 非結(jié)合水分 ：機(jī)械地附著在物料表面， 產(chǎn)生的蒸汽壓與純 水無異。 包括物料中的吸附水分和大孔隙中的水分。 容易除去。平衡水分一定是結(jié)合水分；自由水分包括了全部非結(jié)合水分和一部分結(jié)合水分。 第56頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三第57頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三二、干燥曲線和干燥速率曲線 1、干燥實(shí)驗(yàn)和干燥曲線 干燥曲線 ：恒定干燥條件下，物料的含水率X與時(shí)間的關(guān)系 2、干燥速率曲線1）干燥速率曲線 干燥速率 ：單位

18、時(shí)間內(nèi)，單位干燥面積上汽化的水分量 第58頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三第59頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三 ABC段表示干燥第一階段，BC段為恒速干燥階段，AB段為物料的預(yù)熱階段，但此段所需的時(shí)間很短，一般并入BC段內(nèi)考慮 。 CDE段為第二階段，在此階段內(nèi)干燥速率隨物料含水量的減小而降低，稱為降速干燥階段。 兩個(gè)干燥階段之間的交點(diǎn)稱為臨界點(diǎn)。與該點(diǎn)對應(yīng)的物料含水量稱為臨界含水XC。 第60頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三第61頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三2）干燥機(jī)理a）恒速干燥階段 干燥

19、速度由水的表面汽化速度所控制b）降速干燥階段 過程速度由水分從物料內(nèi)部移動(dòng)到表面的速度所控制。c）臨界含水量 臨界水分隨物料本身性質(zhì)、厚度和干燥速率的不同而異，通常臨界水分隨恒速階段的干燥速度和物料厚度的增加而增大。 第62頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三三、干燥時(shí)間的計(jì)算1、恒定干燥條件下干燥時(shí)間的計(jì)算1）利用干燥速度曲線進(jìn)行計(jì)算 分離變量積分 第63頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三2）用對流傳熱系數(shù)或傳質(zhì)系數(shù)進(jìn)行計(jì)算 水分由表面汽化的速率 第64頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三汽化所需熱量 3）影響恒速干燥的因素 空氣

20、流速的影響 空氣濕度的影響空氣溫度的影響 第65頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三2、降速干燥時(shí)間的計(jì)算 不論干燥曲線如何，都可用圖解積分法 當(dāng)干燥曲線為直線或近似直線時(shí) 第66頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三第67頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三3、干燥總時(shí)間 第68頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三第五節(jié) 干燥設(shè)備為滿足生產(chǎn)需要，干燥器應(yīng)達(dá)到以下基本要求： 適應(yīng)被干燥物料的多樣性和不同產(chǎn)品規(guī)格要求； 設(shè)備的生產(chǎn)能力要高； 能耗的經(jīng)濟(jì)性； 還應(yīng)便于操作、控制等。 第69頁，共86頁，2022年，5月2

21、0日，6點(diǎn)51分，星期三一、 工業(yè)上常用干燥器 （1）廂式干燥器（盤架式干燥器） 原理：主要是以熱風(fēng)通過濕物料的表面，達(dá)到干燥的目的。第70頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三廂式干燥器中的加熱方式有兩種： 單級(jí)加熱多級(jí)加熱第71頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三采用廢氣循環(huán)法的優(yōu)點(diǎn)： 可靈活準(zhǔn)確地控制干燥介質(zhì)的溫度、濕度； 干燥推動(dòng)力比較均勻； 增加氣流速度使得傳熱（傳質(zhì)）系數(shù)增大； 減少熱損失，但干燥速率常有所減小。 具有中間加熱的干燥過程等線C2C1ACt /B3B2B1BH /(kg kg-1)等線t /H /(kg kg-1)MACBB具有廢

22、氣循環(huán)的干燥過程 第72頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三廂式干燥器的優(yōu)點(diǎn)： 構(gòu)造簡單，設(shè)備投資少； 適應(yīng)性強(qiáng)，物料損失小，盤易清洗。 尤其適用于需要經(jīng)常更換產(chǎn)品、小批量物料的干燥。物料得不到分散，干燥時(shí)間長；若物料量大，所需的設(shè)備容積也大；工人勞動(dòng)強(qiáng)度大；熱利用率低；產(chǎn)品質(zhì)量不均勻。 廂式干燥器的主要缺點(diǎn)： 第73頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三（2）氣流式干燥器 結(jié)構(gòu)： 第74頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三優(yōu)點(diǎn)： 氣、固間傳遞表面積很大，體積傳質(zhì)系數(shù)很高，干燥速率大； 接觸時(shí)間短，熱效率高，氣、固并流操作，可以采用高溫

23、介質(zhì)，對熱敏性物料的干燥尤為適宜； 由于干燥伴隨著氣力輸送，減少了產(chǎn)品的輸送裝置； 氣流干燥器的結(jié)構(gòu)相對簡單，占地面積小，運(yùn)動(dòng)部件少，易于維修，成本費(fèi)用低。第75頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三缺點(diǎn)： 必須有高效能的粉塵收集裝置，否則尾氣攜帶的粉塵將造成很大的浪費(fèi)，也會(huì)對形成對環(huán)境的污染； 對有毒物質(zhì)，不易采用這種干燥方法。但如果必須使用時(shí)，可利用過熱蒸汽作為干燥介質(zhì)； 對結(jié)塊、不易分散的物料，需要性能好的加料裝置，有時(shí)還需附加粉碎過程； 氣流干燥系統(tǒng)的流動(dòng)阻力降較大，動(dòng)力消耗較大。 第76頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三 應(yīng)用：氣流干燥器適宜于

24、處理含非結(jié)合水及結(jié)塊不嚴(yán)重又不怕磨損的粒狀物料，尤其適宜于干燥熱敏性物料或臨界含水量低的細(xì)?；蚍勰┪锪?。對粘性和膏狀物料，采用干料返混方法和適宜的加料裝置，如螺旋加料器等，也可正常操作。 第77頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三（3）流化床干燥器（沸騰床干燥器） 原理：流化床干燥器是流態(tài)化原理在干燥中的應(yīng)用，流態(tài)化原理已在上冊中敘述。在流化床干燥器中，顆粒在熱氣流中上下翻動(dòng)，彼此碰撞和混合，氣、固間進(jìn)行傳熱、傳質(zhì)，以達(dá)到干燥目的。 加料 單層圓筒沸騰床干燥器 至分離器出料熱空氣分布盤第78頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三氣體出口加料出料床內(nèi)分離器第一層第二層熱空氣 多層流化床干燥器 第79頁，共86頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)51分，星期三 優(yōu)點(diǎn) 與其它干燥器相比，傳熱、傳質(zhì)速率高； 由于傳遞速率高，氣體離開床層時(shí)幾乎等于或略高于床層溫度，因而熱效率高； 由于氣體可迅速降溫，所以與其他干燥器比，可采用更高的氣體入口溫度； 設(shè)備簡單，無運(yùn)動(dòng)部件，成本費(fèi)用低； 操作控制容易。 第80頁，共86頁，2022年，5月20日，