14.1概論14.2干燥靜力學(xué)

14固體干燥14.1概述14.1.1固體去濕方法和干燥過程14.1.2對(duì)流干燥流程及經(jīng)濟(jì)性14.2干燥靜力學(xué)14.3干燥速率與干燥過程的計(jì)算14.4干燥器14固體干燥14.1概述114.1.1固體去濕方法和干燥過程去濕定義：在化學(xué)工業(yè)、輕工、制藥工業(yè)、食品工業(yè)等有關(guān)工業(yè)中，常常需要從濕固體物料中除去濕分(水或其他液體)，這種操作稱為“去濕”。藥物，中藥沖劑、片劑，食品(糖，咖啡)中去濕，以防失效變質(zhì)；塑料顆粒若含水超過規(guī)定，則在以后的注塑加工中會(huì)產(chǎn)生氣泡，影響產(chǎn)品的品質(zhì)。其他如木材的干燥，紙的干燥。

14.1.1固體去濕方法和干燥過程去濕定義：在化學(xué)工業(yè)、輕工2****物料的去濕方法（1）機(jī)械去濕當(dāng)物料帶水過多，可先用離心過濾等機(jī)械方離方法以除去大量的水。例如沉降、過濾、離心分離。優(yōu)點(diǎn)和不足：能耗低，但濕分的除去不完全。（2）吸附去濕用某種平衡水汽分壓很低的干燥劑與濕物料并存，使物料中水分相繼經(jīng)氣相轉(zhuǎn)入到干燥劑內(nèi)。常用干燥劑：CaCl2，沸石吸附劑，硅膠,優(yōu)點(diǎn)和不足：去濕程度高，干燥劑成本高，干燥速率慢。（3）供熱干燥向物料供熱以汽化其中的水分，并將產(chǎn)生的蒸汽排走。優(yōu)點(diǎn)和不足：能量消耗大。所以工業(yè)生產(chǎn)中濕物料若含水較多則可先采用機(jī)械去濕，然后在進(jìn)行供熱干燥來制得合格的干品。工業(yè)干燥操作多半是用熱空氣或其他高溫氣體作干燥介質(zhì)（如過熱蒸汽，煙道氣）獲得固體（solid）的其他方法：蒸發(fā)、結(jié)晶等****物料的去濕方法（1）機(jī)械去濕獲得固體（solid）的3供熱干燥的分類（1）按操作壓強(qiáng)來分①常壓干燥：常用；②真空干燥：熱敏性物質(zhì)，易氧化或含濕量很低的物料。（2）按操作方式來分①連續(xù)式：濕物料連續(xù)投入，干品連續(xù)排出。特點(diǎn)：生產(chǎn)能力大，產(chǎn)品質(zhì)量均勻，熱效率高和勞動(dòng)條件好。②間歇式：分批加入干燥設(shè)備中，干燥完畢后卸下干品，如烘房。特點(diǎn)：適用于小批量，多品種或要求干燥時(shí)間較長(zhǎng)的物料的干燥。（3）按供熱方式來分①傳導(dǎo)干燥通過傳導(dǎo)方式加熱物料.如烘房，滾筒干燥器。②對(duì)流干燥傳熱方式屬于對(duì)流，產(chǎn)生的蒸汽由干燥介質(zhì)帶走。如氣流干燥器，流化床，噴霧干燥器?；ぶ凶畛Ｒ姟１菊轮攸c(diǎn)介紹對(duì)流干燥。而且是以空氣為干燥介質(zhì)，水為濕分的干燥過程。③輻射干燥輻射能達(dá)到濕物料表面，濕物料吸收輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽瑥亩節(jié)穹制?，如?shí)驗(yàn)室中紅外燈烘干物料。④介電加熱干燥將濕料置于高頻電場(chǎng)內(nèi)，依靠電能加熱物料并使?jié)穹制?。供熱干燥的分類?）按操作壓強(qiáng)來分4對(duì)流干燥過程的特點(diǎn)-熱質(zhì)同時(shí)傳遞當(dāng)濕度較低的氣流與濕物料直接接觸時(shí)，氣固兩相間同時(shí)發(fā)生熱質(zhì)傳遞過程。一方面：由于物料表面溫度ti低于氣流溫度t，則氣流傳熱給固體。方向如圖14-1所示。另一方面：氣流中水汽分壓p低于固體表面氣膜中水汽壓強(qiáng)pi，即p<pi，水汽通過氣膜向氣流主體擴(kuò)散方向如圖14-1所示。圖14-1對(duì)流干燥過程的熱質(zhì)同時(shí)它是傳熱傳質(zhì)方向相反的傳遞過程tppiti對(duì)流干燥過程的特點(diǎn)-熱質(zhì)同時(shí)傳遞當(dāng)濕度較低的氣流與濕物料直接514.1.2對(duì)流干燥流程及經(jīng)濟(jì)性典型的干燥流程如圖14-2所示。對(duì)流干燥可以是連續(xù)的?？梢允情g歇的。干燥是高能耗的操作，其經(jīng)濟(jì)性取決于能耗和熱的利用率。熱量用于：汽化水分、廢氣帶走熱量、固體物料升溫、設(shè)備熱損失。圖14-2對(duì)流干燥流程講14.1.2對(duì)流干燥流程及經(jīng)濟(jì)性典型的干燥流程如圖14-2614.2干燥靜力學(xué)考察空氣和固體物料相接觸時(shí)傳質(zhì)的方向和極限14.2.1濕空氣的性質(zhì)空氣中水分含量的表示方法與過程計(jì)算有關(guān)的參數(shù)濕度圖14.2.2濕空氣狀態(tài)的變化過程14.2.3水分在氣-固兩相間的平衡14.2干燥靜力學(xué)考察空氣和固體物料相接觸時(shí)傳質(zhì)的方向和7空氣中水分含量的表示方法濕空氣（大氣）=干空氣+水汽十個(gè)狀態(tài)參數(shù)：濕度、相對(duì)濕度、水氣分壓、露點(diǎn)溫度、干球溫度、濕球溫度、絕熱飽和溫度、焓、濕比熱、濕比容。表示濕空氣的參數(shù)是以1kg干空氣為基準(zhǔn)。

（1）基準(zhǔn)：1㎏絕干空氣

（2）水汽分壓p水汽與露點(diǎn)td

*****測(cè)量露點(diǎn)求水汽分壓。p235空氣中水分含量的表示方法濕空氣（大氣）=干空氣+水汽8空氣中水分含量的表示方法（3）空氣的濕度H（濕含量、絕對(duì)濕度）每kg干空氣所帶有的水汽量（水汽kg/kg干氣）空氣的飽和濕度HS，若pw=pS（空氣溫度下水的飽和蒸汽壓），則濕空氣呈飽和狀態(tài)。空氣中水分含量的表示方法（3）空氣的濕度H（濕含量、絕對(duì)濕度9（4）相對(duì)濕度φ空氣中的水汽分壓與該總壓和溫度下空氣中水汽分壓的最大值（水的飽和蒸汽壓）之比為相對(duì)濕度φ。當(dāng)空氣溫度較高，該溫度下的飽和水蒸氣分壓會(huì)大于總壓。此時(shí)水汽分壓的最大值最多等于總壓，即（4）相對(duì)濕度φ當(dāng)空氣溫度較高，該溫度下的飽和水蒸氣分壓會(huì)大10若φ=100﹪，濕空氣達(dá)飽和狀態(tài)，即pW=pS在此條件下空氣無干燥能力；φ值越小，表明空氣尚可接納的水分愈多。H和φ的比較區(qū)別：H表示水汽在濕空氣中的絕對(duì)含量，φ反映出濕空氣吸收水分的能力。聯(lián)系：由p，t，H可求得φ。若φ=100﹪，濕空氣達(dá)飽和狀態(tài)，H和φ的比較11空氣中水分含量的表示方法（5）干球濕度t用普通溫度計(jì)測(cè)得的濕空氣的溫度叫干球濕度，記作t。（6）濕球溫度tW測(cè)量水汽含量的簡(jiǎn)單方法是測(cè)量空氣的濕球溫度。因?yàn)闈袂驕囟仁谴罅靠諝馀c少量水長(zhǎng)期接觸后水面的溫度，它是空氣濕度與干球溫度的函數(shù)。空氣-水系統(tǒng)，流速>5m/s時(shí)，α/kH=1.09kJ/（kg·℃）。tW小于t。tW越接近于t，空氣的濕度越大；當(dāng)溫度相等，相對(duì)濕度φ=100%空氣中水分含量的表示方法（5）干球濕度t空氣-水系統(tǒng)，流速>12與過程計(jì)算有關(guān)的參數(shù)

（1）濕空氣的比熱容cpH常壓下將1㎏絕干氣體和其中的H㎏水蒸氣的溫度升高或降低1℃所吸收或放出的熱量，叫比熱。kJ/㎏絕干氣·℃cpH=cpg+Hcpv=1.01+1.88H

（2）濕空氣的焓I定義：每kg絕干空氣帶有Hkg水汽所具有的焓值。焓是一個(gè)相對(duì)值，計(jì)算焓值時(shí)必須規(guī)定基準(zhǔn)狀態(tài)?；鶞?zhǔn)狀態(tài)：氣體為0℃的干氣，水汽為0℃的液體水。

推導(dǎo)：與過程計(jì)算有關(guān)的參數(shù)（1）濕空氣的比熱容cpH推導(dǎo)：13與過程計(jì)算有關(guān)的參數(shù)

（3）濕空氣的比體積（比容）νH定義：每kg干空氣所帶有Hkg水汽所占空氣的總體積。Hkg水汽的體積為：常壓下，

1kg干空氣的體積為濕度為H的濕空氣比體積為：推導(dǎo)：與過程計(jì)算有關(guān)的參數(shù)（3）濕空氣的比體積（比容）νHHkg14濕度圖在總壓p一定，t、p水汽、φ、H、I、tw中，只有兩個(gè)參數(shù)是獨(dú)立的，即已知兩個(gè)參數(shù)，濕空氣的狀態(tài)被唯一確定。工程上為了方便，將各參數(shù)之間的關(guān)系在平面坐標(biāo)上繪制成濕度圖。圖14-3是以氣體的溫度t與濕度H為坐標(biāo)，稱為濕度-溫度圖。圖14-3空氣水系統(tǒng)的濕度-溫度圖濕度圖在總壓p一定，t、p水汽、φ、H、I、tw中，只有兩個(gè)15濕度圖圖14-4為濕空氣的焓I-濕度H圖，在進(jìn)行過程的物料衡算與熱量衡算時(shí)使用此圖比較方便。 實(shí)際的濕度-溫度圖是把溫度、濕度、相對(duì)濕度、焓、水汽分壓綜合成的圖，見圖14-4所示。講解：焓I-濕度H圖圖14-4空氣水系統(tǒng)的焓-濕度圖濕度圖圖14-4為濕空氣的焓I-濕度H圖，在進(jìn)行過程1614.2.2濕空氣狀態(tài)的變化過程加熱與冷卻過程絕熱增濕過程空氣狀態(tài)的確定兩股氣流的混合14.2.2濕空氣狀態(tài)的變化過程加熱與冷卻過程17加熱與冷卻過程（1）濕空氣的加熱若不計(jì)換熱器的流動(dòng)阻力，濕空氣的加熱與冷卻屬等壓過程，I-H圖濕空氣被加熱時(shí)的狀態(tài)變化描繪為：p，pW不變，即H不變，AB線為一垂直線，如圖14-5a所示，沿等H線由A到達(dá)B點(diǎn)溫度升高，空氣的相對(duì)濕度下降，表明空氣接納的水汽的能力增大。圖14-5空氣的加熱和冷卻過程加熱與冷卻過程（1）濕空氣的加熱圖14-5空氣的加熱和冷18加熱與冷卻過程（2）濕空氣的冷卻圖14-5b表示溫度為t1空氣的冷卻過程。當(dāng)冷卻終溫t2高于空氣的露點(diǎn)td，冷卻過程為等濕度過程，即圖中的AC線。當(dāng)冷卻終溫t3低于露點(diǎn)，則有部分水蒸汽冷凝，空氣的濕度降低，如圖中的ADE線。圖14-5空氣的加熱和冷卻過程加熱與冷卻過程（2）濕空氣的冷卻圖14-5空氣的加熱和冷19絕熱增濕過程設(shè)溫度為t，濕度為H的不飽和空氣流經(jīng)一管路或設(shè)備，如圖14-6所示。在設(shè)備內(nèi)向空氣噴灑少量溫度為θ的水滴，水滴全部汽化進(jìn)入空氣，致使空氣溫度下降、濕度上升，由于整個(gè)過程沒有熱量的變化，稱絕熱增濕過程。由于加入的水量較少，可以認(rèn)為是等焓過程。圖14-6絕熱增濕過程絕熱增濕過程設(shè)溫度為t，濕度為H的不飽和空氣流經(jīng)一管路或設(shè)備20絕熱增濕過程如果噴水量足夠，兩相接觸充分，出口氣體的濕度可達(dá)到飽和值Has，即圖中的C點(diǎn)。若加入水的溫度θ與出口飽和空氣的溫度相同，此出口氣體的溫度稱絕熱飽和溫度tas。這一過程特點(diǎn)是氣體傳給水的熱量等于水汽化所吸收的熱量。圖14-6絕熱增濕過程絕熱增濕過程如果噴水量足夠，兩相接觸充分，出口氣體的濕度可達(dá)21絕熱增濕過程在θ=tas條件下對(duì)此過程進(jìn)行熱量衡算

則對(duì)于空氣-水系統(tǒng)，絕熱飽和溫度tas與濕球溫度相等，即在I-H圖上相當(dāng)于等焓線。絕熱增濕過程在θ=tas條件下對(duì)此過程進(jìn)行熱量衡算22空氣狀態(tài)的確定圖14-7空氣狀態(tài)點(diǎn)（1）已知t、tW

空氣狀態(tài)的確定圖14-7空氣狀態(tài)點(diǎn)（1）已知t、tW23例14-1利用I-H圖確定空氣的狀態(tài)已知空氣的干球溫度為60℃，濕球溫度為45℃，求濕空氣的濕度H、相對(duì)濕度φ、焓I和露點(diǎn)td。解：先作出空氣的狀態(tài)點(diǎn)B，如圖14-8所示。即可求出I=212kJ/kg；H=0.057kg/kg；φ=43%；td=43℃。圖14-8I-H圖的用法例14-1利用I-H圖確定空氣的狀態(tài)已知空氣的干球溫度為624兩股氣流的混合設(shè)有兩股氣流V1、V2進(jìn)行混合，其中一股氣流的濕度為H1，焓值I1，另一股氣流的濕度為H2，焓值I2，分別用圖14-11中的A、B兩點(diǎn)表示。設(shè)混合后的氣流濕度為H3，焓值I3，對(duì)兩股氣流混合后進(jìn)行衡算。圖14-11兩股氣流的混合兩股氣流的混合設(shè)有兩股氣流V1、V2進(jìn)行混合，其中一股氣流的25兩股氣流的混合總物料衡算V1+V2=V3水分衡算V1H1+V2H2=V3H3焓衡算V1I1+V2I2=V3I3顯然，混合氣體的狀態(tài)C點(diǎn)必在AB聯(lián)線上，其位置可由杠桿規(guī)則定出，即兩股氣流的混合總物料衡算V1+V2=V326例14-2空氣狀態(tài)變化過程的計(jì)算在總壓100kPa下將溫度為18℃、濕度為0.006kg/kg干氣的新鮮空氣與部分廢氣混合，然后將混合氣加熱，送入干燥器作為干燥介質(zhì)使用，參見圖14-12所示?？刂茝U氣與新鮮空氣的混合比例以使進(jìn)干燥器時(shí)氣體的濕度維持在0.065kg/kg干氣。廢氣的溫度為58℃、相對(duì)濕度70%。試求廢氣與新鮮空氣的混合比及混合氣進(jìn)預(yù)熱器的溫度。

例14-2附圖例14-2空氣狀態(tài)變化過程的計(jì)算在總壓100kPa下將溫27解：溫度為58℃的水飽和蒸氣壓為pS=18.2kPa，廢氣中水的分壓為p水汽=18.2×0.7=12.7kPa廢氣的濕度為解：溫度為58℃的水飽和蒸氣壓為pS=18.2kPa，廢氣中28廢氣的焓I2=（1.01+1.88H2）t2+2500H2=(1.01+1.88×0.0908)×58+2500×0.0908=295kJ/kg干氣由混合過程計(jì)算混合比V1H1+V2H2=（V1+V2）H廢氣的焓29新鮮空氣的焓值為I1=（1.01+1.88H1）t1+2500H1=(1.01+1.88×0.006)×18+2500×0.006=33.4kJ/kg干氣由混合過程計(jì)算混合氣的焓值V1I1+V2I2=（V1+V2）I新鮮空氣的焓值為30則進(jìn)預(yù)熱器的溫度為即為46.8℃也可用圖解法計(jì)算，見圖14-12所示。則進(jìn)預(yù)熱器的溫度為3114.2.3水分在氣-固兩相間的平衡結(jié)合水和非結(jié)合水平衡蒸汽壓曲線平衡水分和自由水分14.2.3水分在氣-固兩相間的平衡32結(jié)合水分和非結(jié)合水分根據(jù)水分與物料結(jié)合力的狀況來劃分的。①

結(jié)合水分化學(xué)結(jié)合水分：存在與物料中的結(jié)晶水；溶漲水分：所含的水分以溶液的形態(tài)存在于固體中；毛細(xì)管水分：具有微孔的物料中水分，收到了孔壁毛細(xì)管力；機(jī)械吸附水分：所含水分受到吸附力而結(jié)合于固體的內(nèi)、外表面。以上這些以化學(xué)力或物理化學(xué)力與固體相結(jié)合的水統(tǒng)稱為結(jié)合水。

②

非結(jié)合水分除一部分水與固體結(jié)合外，其余的水只是機(jī)械地附著于固體表面或顆粒堆積層的大空隙中的水分結(jié)合水與非結(jié)合水的基本區(qū)別:是其表現(xiàn)的平衡蒸汽壓不同。非結(jié)合水表現(xiàn)的平衡蒸汽壓即為同溫度下純水的飽和蒸汽壓，非結(jié)合水在干燥過程中極易除去。結(jié)合水表現(xiàn)的平衡蒸汽壓小于同溫度下純水的飽和蒸汽壓，結(jié)合水在干燥過程中很難除去。結(jié)合水分和非結(jié)合水分根據(jù)水分與物料結(jié)合力的狀況來劃分的。33平衡蒸汽壓曲線一定溫度下濕物料的平衡蒸汽壓pe與含水量Xt的關(guān)系如圖14-13所示。工程上用氣體的相對(duì)濕度φ（φ=pe/ps）代替平衡蒸汽壓pe更方便。只要有非結(jié)合水，φ=1。如圖14-13b為用相對(duì)濕度表示的平衡蒸汽壓曲線，如圖14-14為幾種物料的平衡曲線。圖14-13平衡蒸汽壓曲線一定溫度下濕物料的平衡蒸汽壓pe與含水量Xt的34圖14-14室溫下常見物料的平衡蒸汽壓曲線圖14-14室溫下常見物料的平衡蒸汽壓曲線35平衡水分和自由水分

平衡水分(平衡含水量)：物料在一定干燥條件下被干燥的極限。

測(cè)定：一定的空氣具有特定的蒸汽分壓，當(dāng)物料中的水分的分壓等于與其接觸的空氣的水汽分壓時(shí)，物料就不可能再被干燥。

自由水分：能被指定狀態(tài)的空氣帶走的水分為自由水分。

(14-17)區(qū)別：物料的平衡水分和自由水分是空氣狀態(tài)的函數(shù)，而結(jié)合水分與非結(jié)合水分與空氣狀態(tài)無關(guān)，它們只是物料本身的特性。如下圖所示：在干燥過程中被除去的水分（自由水分）包括兩部分，一部分為非結(jié)合水（Xt－Xmax），另一部分為結(jié)合水（Xmax－X*）。自由含水量是干燥過程的推動(dòng)力。平衡水分和自由水分

平衡水分(平衡含水量)：物料在一定干燥3614固體干燥14.1概述14.1.1固體去濕方法和干燥過程14.1.2對(duì)流干燥流程及經(jīng)濟(jì)性14.2干燥靜力學(xué)14.3干燥速率與干燥過程的計(jì)算14.4干燥器14固體干燥14.1概述3714.1.1固體去濕方法和干燥過程去濕定義：在化學(xué)工業(yè)、輕工、制藥工業(yè)、食品工業(yè)等有關(guān)工業(yè)中，常常需要從濕固體物料中除去濕分(水或其他液體)，這種操作稱為“去濕”。藥物，中藥沖劑、片劑，食品(糖，咖啡)中去濕，以防失效變質(zhì)；塑料顆粒若含水超過規(guī)定，則在以后的注塑加工中會(huì)產(chǎn)生氣泡，影響產(chǎn)品的品質(zhì)。其他如木材的干燥，紙的干燥。

14.1.1固體去濕方法和干燥過程去濕定義：在化學(xué)工業(yè)、輕工38****物料的去濕方法（1）機(jī)械去濕當(dāng)物料帶水過多，可先用離心過濾等機(jī)械方離方法以除去大量的水。例如沉降、過濾、離心分離。優(yōu)點(diǎn)和不足：能耗低，但濕分的除去不完全。（2）吸附去濕用某種平衡水汽分壓很低的干燥劑與濕物料并存，使物料中水分相繼經(jīng)氣相轉(zhuǎn)入到干燥劑內(nèi)。常用干燥劑：CaCl2，沸石吸附劑，硅膠,優(yōu)點(diǎn)和不足：去濕程度高，干燥劑成本高，干燥速率慢。（3）供熱干燥向物料供熱以汽化其中的水分，并將產(chǎn)生的蒸汽排走。優(yōu)點(diǎn)和不足：能量消耗大。所以工業(yè)生產(chǎn)中濕物料若含水較多則可先采用機(jī)械去濕，然后在進(jìn)行供熱干燥來制得合格的干品。工業(yè)干燥操作多半是用熱空氣或其他高溫氣體作干燥介質(zhì)（如過熱蒸汽，煙道氣）獲得固體（solid）的其他方法：蒸發(fā)、結(jié)晶等****物料的去濕方法（1）機(jī)械去濕獲得固體（solid）的39供熱干燥的分類（1）按操作壓強(qiáng)來分①常壓干燥：常用；②真空干燥：熱敏性物質(zhì)，易氧化或含濕量很低的物料。（2）按操作方式來分①連續(xù)式：濕物料連續(xù)投入，干品連續(xù)排出。特點(diǎn)：生產(chǎn)能力大，產(chǎn)品質(zhì)量均勻，熱效率高和勞動(dòng)條件好。②間歇式：分批加入干燥設(shè)備中，干燥完畢后卸下干品，如烘房。特點(diǎn)：適用于小批量，多品種或要求干燥時(shí)間較長(zhǎng)的物料的干燥。（3）按供熱方式來分①傳導(dǎo)干燥通過傳導(dǎo)方式加熱物料.如烘房，滾筒干燥器。②對(duì)流干燥傳熱方式屬于對(duì)流，產(chǎn)生的蒸汽由干燥介質(zhì)帶走。如氣流干燥器，流化床，噴霧干燥器。化工中最常見。本章重點(diǎn)介紹對(duì)流干燥。而且是以空氣為干燥介質(zhì)，水為濕分的干燥過程。③輻射干燥輻射能達(dá)到濕物料表面，濕物料吸收輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，從而使?jié)穹制?，如?shí)驗(yàn)室中紅外燈烘干物料。④介電加熱干燥將濕料置于高頻電場(chǎng)內(nèi)，依靠電能加熱物料并使?jié)穹制９岣稍锏姆诸悾?）按操作壓強(qiáng)來分40對(duì)流干燥過程的特點(diǎn)-熱質(zhì)同時(shí)傳遞當(dāng)濕度較低的氣流與濕物料直接接觸時(shí)，氣固兩相間同時(shí)發(fā)生熱質(zhì)傳遞過程。一方面：由于物料表面溫度ti低于氣流溫度t，則氣流傳熱給固體。方向如圖14-1所示。另一方面：氣流中水汽分壓p低于固體表面氣膜中水汽壓強(qiáng)pi，即p<pi，水汽通過氣膜向氣流主體擴(kuò)散方向如圖14-1所示。圖14-1對(duì)流干燥過程的熱質(zhì)同時(shí)它是傳熱傳質(zhì)方向相反的傳遞過程tppiti對(duì)流干燥過程的特點(diǎn)-熱質(zhì)同時(shí)傳遞當(dāng)濕度較低的氣流與濕物料直接4114.1.2對(duì)流干燥流程及經(jīng)濟(jì)性典型的干燥流程如圖14-2所示。對(duì)流干燥可以是連續(xù)的?？梢允情g歇的。干燥是高能耗的操作，其經(jīng)濟(jì)性取決于能耗和熱的利用率。熱量用于：汽化水分、廢氣帶走熱量、固體物料升溫、設(shè)備熱損失。圖14-2對(duì)流干燥流程講14.1.2對(duì)流干燥流程及經(jīng)濟(jì)性典型的干燥流程如圖14-24214.2干燥靜力學(xué)考察空氣和固體物料相接觸時(shí)傳質(zhì)的方向和極限14.2.1濕空氣的性質(zhì)空氣中水分含量的表示方法與過程計(jì)算有關(guān)的參數(shù)濕度圖14.2.2濕空氣狀態(tài)的變化過程14.2.3水分在氣-固兩相間的平衡14.2干燥靜力學(xué)考察空氣和固體物料相接觸時(shí)傳質(zhì)的方向和43空氣中水分含量的表示方法濕空氣（大氣）=干空氣+水汽十個(gè)狀態(tài)參數(shù)：濕度、相對(duì)濕度、水氣分壓、露點(diǎn)溫度、干球溫度、濕球溫度、絕熱飽和溫度、焓、濕比熱、濕比容。表示濕空氣的參數(shù)是以1kg干空氣為基準(zhǔn)。

（1）基準(zhǔn)：1㎏絕干空氣

（2）水汽分壓p水汽與露點(diǎn)td

*****測(cè)量露點(diǎn)求水汽分壓。p235空氣中水分含量的表示方法濕空氣（大氣）=干空氣+水汽44空氣中水分含量的表示方法（3）空氣的濕度H（濕含量、絕對(duì)濕度）每kg干空氣所帶有的水汽量（水汽kg/kg干氣）空氣的飽和濕度HS，若pw=pS（空氣溫度下水的飽和蒸汽壓），則濕空氣呈飽和狀態(tài)?？諝庵兴趾康谋硎痉椒ǎ?）空氣的濕度H（濕含量、絕對(duì)濕度45（4）相對(duì)濕度φ空氣中的水汽分壓與該總壓和溫度下空氣中水汽分壓的最大值（水的飽和蒸汽壓）之比為相對(duì)濕度φ。當(dāng)空氣溫度較高，該溫度下的飽和水蒸氣分壓會(huì)大于總壓。此時(shí)水汽分壓的最大值最多等于總壓，即（4）相對(duì)濕度φ當(dāng)空氣溫度較高，該溫度下的飽和水蒸氣分壓會(huì)大46若φ=100﹪，濕空氣達(dá)飽和狀態(tài)，即pW=pS在此條件下空氣無干燥能力；φ值越小，表明空氣尚可接納的水分愈多。H和φ的比較區(qū)別：H表示水汽在濕空氣中的絕對(duì)含量，φ反映出濕空氣吸收水分的能力。聯(lián)系：由p，t，H可求得φ。若φ=100﹪，濕空氣達(dá)飽和狀態(tài)，H和φ的比較47空氣中水分含量的表示方法（5）干球濕度t用普通溫度計(jì)測(cè)得的濕空氣的溫度叫干球濕度，記作t。（6）濕球溫度tW測(cè)量水汽含量的簡(jiǎn)單方法是測(cè)量空氣的濕球溫度。因?yàn)闈袂驕囟仁谴罅靠諝馀c少量水長(zhǎng)期接觸后水面的溫度，它是空氣濕度與干球溫度的函數(shù)。空氣-水系統(tǒng)，流速>5m/s時(shí)，α/kH=1.09kJ/（kg·℃）。tW小于t。tW越接近于t，空氣的濕度越大；當(dāng)溫度相等，相對(duì)濕度φ=100%空氣中水分含量的表示方法（5）干球濕度t空氣-水系統(tǒng)，流速>48與過程計(jì)算有關(guān)的參數(shù)

（1）濕空氣的比熱容cpH常壓下將1㎏絕干氣體和其中的H㎏水蒸氣的溫度升高或降低1℃所吸收或放出的熱量，叫比熱。kJ/㎏絕干氣·℃cpH=cpg+Hcpv=1.01+1.88H

（2）濕空氣的焓I定義：每kg絕干空氣帶有Hkg水汽所具有的焓值。焓是一個(gè)相對(duì)值，計(jì)算焓值時(shí)必須規(guī)定基準(zhǔn)狀態(tài)?；鶞?zhǔn)狀態(tài)：氣體為0℃的干氣，水汽為0℃的液體水。

推導(dǎo)：與過程計(jì)算有關(guān)的參數(shù)（1）濕空氣的比熱容cpH推導(dǎo)：49與過程計(jì)算有關(guān)的參數(shù)

（3）濕空氣的比體積（比容）νH定義：每kg干空氣所帶有Hkg水汽所占空氣的總體積。Hkg水汽的體積為：常壓下，

1kg干空氣的體積為濕度為H的濕空氣比體積為：推導(dǎo)：與過程計(jì)算有關(guān)的參數(shù)（3）濕空氣的比體積（比容）νHHkg50濕度圖在總壓p一定，t、p水汽、φ、H、I、tw中，只有兩個(gè)參數(shù)是獨(dú)立的，即已知兩個(gè)參數(shù)，濕空氣的狀態(tài)被唯一確定。工程上為了方便，將各參數(shù)之間的關(guān)系在平面坐標(biāo)上繪制成濕度圖。圖14-3是以氣體的溫度t與濕度H為坐標(biāo)，稱為濕度-溫度圖。圖14-3空氣水系統(tǒng)的濕度-溫度圖濕度圖在總壓p一定，t、p水汽、φ、H、I、tw中，只有兩個(gè)51濕度圖圖14-4為濕空氣的焓I-濕度H圖，在進(jìn)行過程的物料衡算與熱量衡算時(shí)使用此圖比較方便。 實(shí)際的濕度-溫度圖是把溫度、濕度、相對(duì)濕度、焓、水汽分壓綜合成的圖，見圖14-4所示。講解：焓I-濕度H圖圖14-4空氣水系統(tǒng)的焓-濕度圖濕度圖圖14-4為濕空氣的焓I-濕度H圖，在進(jìn)行過程5214.2.2濕空氣狀態(tài)的變化過程加熱與冷卻過程絕熱增濕過程空氣狀態(tài)的確定兩股氣流的混合14.2.2濕空氣狀態(tài)的變化過程加熱與冷卻過程53加熱與冷卻過程（1）濕空氣的加熱若不計(jì)換熱器的流動(dòng)阻力，濕空氣的加熱與冷卻屬等壓過程，I-H圖濕空氣被加熱時(shí)的狀態(tài)變化描繪為：p，pW不變，即H不變，AB線為一垂直線，如圖14-5a所示，沿等H線由A到達(dá)B點(diǎn)溫度升高，空氣的相對(duì)濕度下降，表明空氣接納的水汽的能力增大。圖14-5空氣的加熱和冷卻過程加熱與冷卻過程（1）濕空氣的加熱圖14-5空氣的加熱和冷54加熱與冷卻過程（2）濕空氣的冷卻圖14-5b表示溫度為t1空氣的冷卻過程。當(dāng)冷卻終溫t2高于空氣的露點(diǎn)td，冷卻過程為等濕度過程，即圖中的AC線。當(dāng)冷卻終溫t3低于露點(diǎn)，則有部分水蒸汽冷凝，空氣的濕度降低，如圖中的ADE線。圖14-5空氣的加熱和冷卻過程加熱與冷卻過程（2）濕空氣的冷卻圖14-5空氣的加熱和冷55絕熱增濕過程設(shè)溫度為t，濕度為H的不飽和空氣流經(jīng)一管路或設(shè)備，如圖14-6所示。在設(shè)備內(nèi)向空氣噴灑少量溫度為θ的水滴，水滴全部汽化進(jìn)入空氣，致使空氣溫度下降、濕度上升，由于整個(gè)過程沒有熱量的變化，稱絕熱增濕過程。由于加入的水量較少，可以認(rèn)為是等焓過程。圖14-6絕熱增濕過程絕熱增濕過程設(shè)溫度為t，濕度為H的不飽和空氣流經(jīng)一管路或設(shè)備56絕熱增濕過程如果噴水量足夠，兩相接觸充分，出口氣體的濕度可達(dá)到飽和值Has，即圖中的C點(diǎn)。若加入水的溫度θ與出口飽和空氣的溫度相同，此出口氣體的溫度稱絕熱飽和溫度tas。這一過程特點(diǎn)是氣體傳給水的熱量等于水汽化所吸收的熱量。圖14-6絕熱增濕過程絕熱增濕過程如果噴水量足夠，兩相接觸充分，出口氣體的濕度可達(dá)57絕熱增濕過程在θ=tas條件下對(duì)此過程進(jìn)行熱量衡算

則對(duì)于空氣-水系統(tǒng)，絕熱飽和溫度tas與濕球溫度相等，即在I-H圖上相當(dāng)于等焓線。絕熱增濕過程在θ=tas條件下對(duì)此過程進(jìn)行熱量衡算58空氣狀態(tài)的確定圖14-7空氣狀態(tài)點(diǎn)（1）已知t、tW

空氣狀態(tài)的確定圖14-7空氣狀態(tài)點(diǎn)（1）已知t、tW59例14-1利用I-H圖確定空氣的狀態(tài)已知空氣的干球溫度為60℃，濕球溫度為45℃，求濕空氣的濕度H、相對(duì)濕度φ、焓I和露點(diǎn)td。解：先作出空氣的狀態(tài)點(diǎn)B，如圖14-8所示。即可求出I=212kJ/kg；H=0.057kg/kg；φ=43%；td=43℃。圖14-8I-H圖的用法例14-1利用I-H圖確定空氣的狀態(tài)已知空氣的干球溫度為660兩股氣流的混合設(shè)有兩股氣流V1、V2進(jìn)行混合，其中一股氣流的濕度為H1，焓值I1，另一股氣流的濕度為H2，焓值I2，分別用圖14-11中的A、B兩點(diǎn)表示。設(shè)混合后的氣流濕度為H3，焓值I3，對(duì)兩股氣流混合后進(jìn)行衡算。圖14-11兩股氣流的混合兩股氣流的混合設(shè)有兩股氣流V1、V2進(jìn)行混合，其中一股氣流的61兩股氣流的混合總物料衡算V1+V2=V3水分衡算V1H1+V2H2=V3H3焓衡算V1I1+V2I2=V3I3顯然，混合氣體的狀態(tài)C點(diǎn)必在AB聯(lián)線上，其位置可由杠桿規(guī)則定出，即兩股氣流的混合總物料衡算V1+V2=V362例14-2空氣狀態(tài)變化過程的計(jì)算在總壓100kPa下將溫度為18℃、濕度為0.006kg/kg干氣的新鮮空氣與部分廢氣混合，然后將混合氣加熱，送入干燥器作為干燥介質(zhì)使用，參見圖14-12所示?？刂茝U氣與新鮮空氣的混合比例以使進(jìn)干燥器時(shí)氣體的濕度維持在0.065kg/kg干氣。廢氣的溫度為58℃、相對(duì)濕度70%。試求廢氣與新鮮空氣的混合比及混合氣進(jìn)預(yù)熱器的溫度。

例14-2附圖例14-2空氣狀態(tài)變化過程的計(jì)算在總壓100kPa下將溫63解：溫度為58℃的水飽和蒸氣壓為pS=18.2kPa，廢氣中水的分壓為p水汽=18.2×0.7=12.7kPa廢氣的濕度為解：溫度為58℃的水飽和蒸氣壓為pS=18.2kPa，廢氣中64廢氣的焓I2=（1.01+1.88H2）t2+2500H2=(1.01+1.88×0.0908)×58+2500×0.0908=295kJ/kg干氣由混合過程計(jì)算混合比V1