化工單元操作過程第9章干燥課件

化工單元操作過程第9章干燥解忠勇

2011年8月化工單元操作過程第9章干燥解忠勇

2011年8月1本章培訓(xùn)目標(biāo)1.熟知濕空氣性質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)和濕物料中水分的性質(zhì)。2.掌握干燥操作的基本原理及操作過程。3.知道干燥速率的主要影響因素，會(huì)對(duì)干燥器進(jìn)行物料衡算。4.了解工業(yè)上常用干燥器的結(jié)構(gòu)和工作原理，會(huì)正確操作和維護(hù)設(shè)備。5.了解干燥過程的節(jié)能措施。本章培訓(xùn)目標(biāo)1.熟知濕空氣性質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)和濕物料中水分的性質(zhì)29.1概述干燥是利用熱能除去固體物料中濕分的單元操作。一、物料的去濕方法1、機(jī)械去濕法：如壓濾、抽吸、離心分離、過濾等。優(yōu)點(diǎn)：能量低；缺點(diǎn)：去濕不完全。2、化學(xué)去濕法：如用生石灰、濃硫酸等吸濕來除去水分。優(yōu)點(diǎn)：去濕完全；缺點(diǎn)：費(fèi)用高，操作麻煩。3、熱能去濕法：用熱能使物料中的濕分汽化，移除蒸汽以除去濕分。優(yōu)點(diǎn)：去濕較完全；缺點(diǎn)：能耗高。在化工生產(chǎn)過程中，常常是兩種方法一起使用，當(dāng)物料中的濕分較多時(shí)，采用機(jī)械去濕法，然后用熱能去濕法進(jìn)一步除去濕分，這樣既可減少能耗，又可以滿足生產(chǎn)的要求。9.1概述干燥是利用熱能除去固體物料中濕分的單元操作。39.1.1干燥過程的分類

1、按操作方式分：連續(xù)式干燥間歇式干燥2、按操作壓力分：常壓干燥真空干燥3、按給濕物料提供熱能的方式分：對(duì)流干燥：（直接加熱干燥）：將熱能以對(duì)流的方式傳給與其直接接觸的濕物料。特點(diǎn)：熱能利用率比傳導(dǎo)干燥低。傳導(dǎo)干燥（間接加熱干燥）：將熱能以傳導(dǎo)的方式通過金屬壁面?zhèn)鹘o濕物料。特點(diǎn)：熱能利用率高。輻射干燥：熱能以電磁波的形式由輻射器發(fā)射，射至濕物料表面被其吸收再轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。介電加熱干燥：將需要干燥的物料置于高頻電場(chǎng)的交變作用使物料加熱而達(dá)到干燥。9.1.1干燥過程的分類

1、按操作方式分：49.1.2對(duì)流干燥過程1、對(duì)流干燥的流程空氣預(yù)熱器干燥器廢氣濕物料干燥產(chǎn)品物料表面溫度θi低于氣相主體溫度t，因此熱量以對(duì)流方式從氣相傳遞到固體表面，再由表面向內(nèi)部傳遞，這是個(gè)傳熱過程；固體表面處水氣壓Pi高于氣相主體中水氣分壓，因此水氣由固體表面向氣相擴(kuò)散，這是一個(gè)傳質(zhì)過程。可見對(duì)流干燥過程是傳質(zhì)和傳熱同時(shí)進(jìn)行的過程。9.1.2對(duì)流干燥過程空氣預(yù)熱器干燥器廢氣濕物料干燥產(chǎn)品物料5干燥速率既和傳熱速率有關(guān)，又和傳質(zhì)速率有關(guān)，干燥過程中，干燥介質(zhì)既是載熱體又是載濕體。干燥過程得以進(jìn)行的條件是表面氣膜兩側(cè)必須有壓力差，即干燥物料表面所產(chǎn)生的水蒸汽壓力必須大于干燥介質(zhì)（空氣）中水蒸汽分壓。濕物料t（空氣主體溫度twpspw空氣的水蒸汽分壓Q空氣傳給物料的熱量W由物料中汽化的水分氣膜有效厚度物料表面溫度物料表面的水蒸汽壓力干燥速率既和傳熱速率有關(guān)，又和傳質(zhì)速率有關(guān)，干燥過程中，干燥69.2濕空氣的性質(zhì)和濕物料的性質(zhì)濕空氣：干空氣和水蒸汽的混合物，這種混合物稱濕空氣。9.2.1濕空氣的狀態(tài)參數(shù)（1）濕空氣的壓力干燥操作通常是在常壓或減壓下下進(jìn)行的，壓力較低，可以把濕空氣視為理想氣體。根據(jù)分壓定律，濕空氣的總壓力P等于絕干空氣的分壓P氣和水蒸氣的分壓P水之和。濕空氣中水蒸汽和絕干空氣的摩爾數(shù)之比等于其分壓之比，即：n水、n氣：濕空氣中水蒸汽和絕干空氣的物質(zhì)的量，kmol9.2濕空氣的性質(zhì)和濕物料的性質(zhì)濕空氣：干空氣和水蒸汽的混72、濕度H定義：濕空氣中單位質(zhì)量絕干空氣所帶有的水蒸汽的質(zhì)量，或濕空氣中所含水蒸汽的質(zhì)量與絕干空氣質(zhì)量之比值。即：理想氣體：摩爾數(shù)之比=壓力之比，則：P一定：理想氣體：摩爾數(shù)之比=壓力之比，則：P一定：83、相對(duì)濕度百分?jǐn)?shù)定義：在一定的總壓下，濕空氣中水蒸汽分壓p與同溫度下水的飽和蒸汽壓pS之比的百分?jǐn)?shù)，稱為相對(duì)濕度百分?jǐn)?shù)，簡(jiǎn)稱相對(duì)濕度。T一定φ越小，空氣距飽和程度越遠(yuǎn)，吸水能力越強(qiáng)。3、相對(duì)濕度百分?jǐn)?shù)T一定φ越小，空氣距飽和程度越遠(yuǎn)，吸水能9（4）、溫度tW干球溫度：普通溫度計(jì)測(cè)得的溫度，空氣的真實(shí)溫度。濕球溫度計(jì)：用保持濕潤(rùn)的紗布將溫度計(jì)的感溫部分包起來，這種溫度計(jì)稱濕球溫度計(jì)。濕球溫度tW：將濕球溫度計(jì)置于一定的溫度和濕度的濕空氣中，達(dá)到穩(wěn)定時(shí)所顯示的溫度為濕空氣的。濕球溫度tW。濕球原理：測(cè)量剛開始時(shí)，設(shè)紗布中水分的溫度與空氣的溫度相同。H<HS→傳質(zhì)→tW↓→tw<t→傳熱→達(dá)到平衡。（4）、溫度tW10露點(diǎn)td定義：將不飽和的濕空氣等濕冷卻至飽和狀態(tài)，此時(shí)的溫度稱為該濕空氣初始狀態(tài)的露點(diǎn)。相應(yīng)的濕度為飽和濕度Hs,td,其數(shù)值等于此濕空氣的溫度H。對(duì)于不飽和濕空氣t>tW>td飽和濕空氣t=tW=td露點(diǎn)td對(duì)于不飽和濕空氣t>tW>td11絕熱飽和溫度tas定義：空氣達(dá)到絕熱飽和時(shí)所顯示的溫度。設(shè)進(jìn)入和離開絕熱飽和器的濕空氣的焓值分別為Ι1和Ι2，則:Ι1=cHt+Hr0=(1.01+1.88H)t+Hr0Ι2=cH,astas+Hasr0=(1.01+1.88Has)tas+Hasr0cH=(1.01+1.88H)≈(1.01+1.88Has）cHt+Hr0≈cH,ast+Hasr0對(duì)于空氣—水蒸汽系統(tǒng)，當(dāng)空氣流速較高時(shí)，1/cH值與kH/a值甚為接近，故tas≈tw絕熱飽和溫度tas對(duì)于空氣—水蒸汽系統(tǒng)，當(dāng)空氣流速較高時(shí)，1129.2.2濕物料的性質(zhì) 對(duì)于物料的去濕過程經(jīng)歷了兩步：首先是水分從物料內(nèi)部遷移至表面，然后再由表面汽化而進(jìn)入空氣主體。故干燥速率不僅取決于空氣的性質(zhì)及干燥操作條件，而且還與物料中所含水分的性質(zhì)有關(guān)。（1）平衡水分和自由水分 根據(jù)物料在一定干燥條件下，其所含水分能否用干燥的方法除去來劃分，可分為平衡水分與自由水分。平衡水分：等于或小于平衡含水量，無法用相應(yīng)空氣所干燥的那部分水分。自由水分：濕物料中大于平衡含水量，有可能被該濕空氣干燥除去的那部分水分。9.2.2濕物料的性質(zhì) 對(duì)于物料的去濕過程經(jīng)歷了兩步：首先13（2）結(jié)合水分和非結(jié)合水分 根據(jù)物料與水分結(jié)合力的狀況，可分為結(jié)合水分和非結(jié)合水分。結(jié)合水分：凡濕物料的含水量小于Xs的那部分水分稱為結(jié)合水分。此時(shí),其蒸汽壓都小于同溫度下純水的飽和蒸汽壓。非結(jié)合水分：含水量超過Xs的那部分水分稱為非結(jié)合水分。此時(shí)，濕物料中的水分的蒸汽壓等于同溫度下純水的飽和蒸汽壓。（2）結(jié)合水分和非結(jié)合水分14化工單元操作過程第9章干燥課件159.3干燥速率與干燥過程物料衡算 干燥速率的大小直接影響到物料干燥所需要的時(shí)間，所以干燥速率是影響干燥操作的重要條件。 某物料在恒定干燥條件下干燥，可用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定干燥曲線及干燥速率曲線。恒定干燥條件：指干燥過程中空氣的濕度、溫度、速度以及與濕物料的接觸狀況都不變。9.3干燥速率與干燥過程物料衡算 干燥速率的大小直接影響到169.3.1干燥速率及其影響因素（1）干燥速率和干燥速率曲線所謂干燥速率指單位時(shí)間、單位干燥面積汽化的水分量。9.3.1干燥速率及其影響因素（1）干燥速率和干燥速率曲線17化工單元操作過程第9章干燥課件18（2）干燥速率的影響因素物料的性質(zhì)和形狀物料的溫度物料的含水量干燥介質(zhì)的溫度和濕度干燥介質(zhì)的流速和流向干燥器的構(gòu)造（2）干燥速率的影響因素199.3.2干燥過程物料衡算（1）物料含水量的表示方法濕基含水量干基含水量9.3.2干燥過程物料衡算干基含水量20水分蒸發(fā)量單位時(shí)間內(nèi)從濕物料中除去水分的質(zhì)量稱為蒸發(fā)量，以W表示，單位為kg/s.空氣消耗量每蒸發(fā)1kg的水分所消耗的干空氣量稱為單位空氣消耗量，用l表示。水分蒸發(fā)量219.4干燥設(shè)備及其操作9.4.1干燥的操作方式介紹（1）干燥介質(zhì)中間加熱的空氣干燥（2）干燥介質(zhì)部分循環(huán)的空氣干燥（3）真空干燥（4）返料干燥（5）冷凍干燥（升華干燥）（6）高頻干燥（7）紅外線干燥9.4干燥設(shè)備及其操作9.4.1干燥的操作方式介紹229.4.2常用干燥器的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)干燥器的要求（1）能保證產(chǎn)品的工藝要求，如能達(dá)到指定的干燥程度，干燥質(zhì)量均勻等。（2）干燥速度快，以減小設(shè)備尺寸，縮短干燥時(shí)間。（3）熱效率高。（4）干燥系統(tǒng)的流體阻力小，以降低輸送機(jī)械的能量消耗。（5）操作控制方便，勞動(dòng)條件良好，附屬設(shè)備簡(jiǎn)單。9.4.2常用干燥器的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)干燥器的要求23類型 干燥器干燥器的分類類型 干燥器干燥器的分類24常用對(duì)流式干燥器常用對(duì)流式干燥器25◆廂式干燥器的優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)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(zhǎng)；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?！魩礁稍锲鞯闹饕秉c(diǎn)：

◆廂式干燥器的優(yōu)點(diǎn)：物料得不到分散，干燥時(shí)間長(zhǎng)；◆廂式26（2）氣流式干燥器結(jié)構(gòu)：

（2）氣流式干燥器27優(yōu)點(diǎn)：①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；②接觸時(shí)間短，熱效率高，氣、固并流操作，可以采用高溫介質(zhì)，對(duì)熱敏性物料的干燥尤為適宜；③由于干燥伴隨著氣力輸送，減少了產(chǎn)品的輸送裝置；④氣流干燥器的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，占地面積小，運(yùn)動(dòng)部件少，易于維修，成本費(fèi)用低。優(yōu)點(diǎn)：28缺點(diǎn)：①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(duì)形成對(duì)環(huán)境的污染；②對(duì)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)；③對(duì)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；④氣流干燥系統(tǒng)的流動(dòng)阻力降較大，動(dòng)力消耗較大。缺點(diǎn)：29

應(yīng)用：氣流干燥器適宜于處理含非結(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)粒或粉末物料。對(duì)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。應(yīng)用：30（4）噴霧干燥器

●原理：在噴霧干燥器中，將液態(tài)物料通過噴霧器分散成細(xì)小的液滴，在熱氣流中自由沉降并迅速蒸發(fā)，最后被干燥為固體顆粒與氣流分離。（4）噴霧干燥器●原理：在噴霧干燥器中，將液態(tài)物料通過噴31●優(yōu)點(diǎn)①在高溫介質(zhì)中，干燥過程極快，適宜于處理熱敏性物料；②處理物料種類廣泛，如溶液、懸浮液、漿狀物料等皆可；③噴霧干燥可直接獲得干燥產(chǎn)品，因而可省去蒸發(fā)、結(jié)晶、過濾、粉碎等工序；④能得到速溶的粉末或空心細(xì)顆粒；⑤過程易于連續(xù)化、自動(dòng)化?！駜?yōu)點(diǎn)32●缺點(diǎn)：①熱效率低；②設(shè)備占地面積大、設(shè)備成本費(fèi)高；③粉塵回收麻煩，回收設(shè)備投資大?！袢秉c(diǎn)：33轉(zhuǎn)筒干燥器轉(zhuǎn)筒干燥器34 轉(zhuǎn)筒干燥器的優(yōu)點(diǎn)：機(jī)械化程度高，生產(chǎn)能力大，流動(dòng)阻力小，容易控制，產(chǎn)品質(zhì)量均勻。此外，轉(zhuǎn)筒干燥器對(duì)物料的適應(yīng)性較強(qiáng)，不僅適用于處理散粒狀物料，當(dāng)處理粘性膏狀物料或含水量較高的物料時(shí)，可向其中摻入部分干料以降低粘性。轉(zhuǎn)筒干燥器的缺點(diǎn)：設(shè)備笨重，金屬材料耗量多，熱效率低（約為50%），結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占地面積大，傳動(dòng)部件需經(jīng)常維修等。目前國(guó)內(nèi)采用的轉(zhuǎn)筒干燥器直徑為0.6～2.5m，長(zhǎng)度為2～27m，處理物料的含水量為3%～50%，產(chǎn)品含水量可降到0.5%，甚至低到0.1%（均為濕基）。物料在轉(zhuǎn)筒內(nèi)的停留時(shí)間為幾分鐘到兩小時(shí)，或更高。 轉(zhuǎn)筒干燥器的優(yōu)點(diǎn)：機(jī)械化程度高，生產(chǎn)能力大，流動(dòng)阻力小，容35（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(cè)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（3）流化床干燥器（沸騰床干燥器）●原理：流化床干燥器是36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37●優(yōu)點(diǎn)①與其它干燥器相比，傳熱、傳質(zhì)速率高；②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；③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；④設(shè)備簡(jiǎn)單，無運(yùn)動(dòng)部件，成本費(fèi)用低；⑤操作控制容易。●優(yōu)點(diǎn)38沸騰床干燥器的缺點(diǎn)：沸騰床干燥器的操作控制要求較高，而且因顆粒在床中高度混合，可能引起物料的返混和短路，使其在干燥器中停留時(shí)間不均勻，可能有部分物料未經(jīng)完全干燥就離開干燥器，而另一部分物料因停留時(shí)間過長(zhǎng)而產(chǎn)生干燥過度現(xiàn)象。沸騰床干燥器的缺點(diǎn)：沸騰床干燥器的操作控制要求較高，而且因顆39非對(duì)流式干燥器真空耙式干燥機(jī)非對(duì)流式干燥器真空耙式干燥機(jī)40化工單元操作過程第9章干燥課件41優(yōu)點(diǎn)：被干燥的物料可以是漿狀、膏狀、粉狀、纖維狀；勞動(dòng)強(qiáng)度氏，操作管理方便，操作條件也較好。缺點(diǎn)：設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高，間歇操作，產(chǎn)量低。優(yōu)點(diǎn)：被干燥的物料可以是漿狀、膏狀、粉狀、纖維狀；勞動(dòng)強(qiáng)度氏42冷凍干燥器：主要用于生物制品，藥物、食品紅外線干燥器：適用于薄層物料的干燥。冷凍干燥器：主要用于生物制品，藥物、食品43常用干燥器的使用與維護(hù)轉(zhuǎn)筒式干燥機(jī)干燥器內(nèi)空氣與物料間的流向可采用逆流、并流或并逆流相結(jié)合的操作。通常在處理含水量較高、允許快速干燥而不致發(fā)生裂紋或焦化、產(chǎn)品不能耐高溫而吸水性又較低的物料時(shí)，宜采用并流干燥；當(dāng)處理不允許快速干燥而產(chǎn)品能耐高溫的物料時(shí)，宜采用逆流干燥。 為了減少粉塵的飛揚(yáng)，氣體在干燥器內(nèi)的速度不宜過高，對(duì)粒徑為1mm左右的物料，氣體速度為0.3～1.0m/s；對(duì)粒徑為5mm左右的物料，氣速在3m/s以下。有時(shí)為防止轉(zhuǎn)筒中粉塵外流，可采用真空操作。轉(zhuǎn)筒干燥器的體積傳熱系數(shù)較低，約為0.2～0.5W/（m3·℃）。 對(duì)于能耐高溫且不怕污染的物料，除熱空氣外，煙道氣也可作為干燥介質(zhì)，以獲得較高的干燥速率和熱效率。對(duì)于不能受污染或極易引起大量粉塵的物料，還可采用間接加熱的轉(zhuǎn)筒干燥器。這種干燥器的傳熱壁面為裝在轉(zhuǎn)筒軸心處的一個(gè)固定的同心圓筒，筒內(nèi)通以煙道氣，也可以沿轉(zhuǎn)筒內(nèi)壁裝一圈或幾圈固定的軸向加熱蒸氣管。由于間接加熱式的轉(zhuǎn)筒干燥器的效率低，目前較少采用。常用干燥器的使用與維護(hù)轉(zhuǎn)筒式干燥機(jī)44干燥器的節(jié)能（1）減少干燥過程的各項(xiàng)熱損失（2）降低干燥器的蒸發(fā)負(fù)荷（3）提高干燥器入口空氣溫度，降低出口廢氣溫度（4）部份廢氣循環(huán)。干燥器的節(jié)能（1）減少干燥過程的各項(xiàng)熱損失45化工單元操作過程第9章干燥解忠勇

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2011年8月46本章培訓(xùn)目標(biāo)1.熟知濕空氣性質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)和濕物料中水分的性質(zhì)。2.掌握干燥操作的基本原理及操作過程。3.知道干燥速率的主要影響因素，會(huì)對(duì)干燥器進(jìn)行物料衡算。4.了解工業(yè)上常用干燥器的結(jié)構(gòu)和工作原理，會(huì)正確操作和維護(hù)設(shè)備。5.了解干燥過程的節(jié)能措施。本章培訓(xùn)目標(biāo)1.熟知濕空氣性質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)和濕物料中水分的性質(zhì)479.1概述干燥是利用熱能除去固體物料中濕分的單元操作。一、物料的去濕方法1、機(jī)械去濕法：如壓濾、抽吸、離心分離、過濾等。優(yōu)點(diǎn)：能量低；缺點(diǎn)：去濕不完全。2、化學(xué)去濕法：如用生石灰、濃硫酸等吸濕來除去水分。優(yōu)點(diǎn)：去濕完全；缺點(diǎn)：費(fèi)用高，操作麻煩。3、熱能去濕法：用熱能使物料中的濕分汽化，移除蒸汽以除去濕分。優(yōu)點(diǎn)：去濕較完全；缺點(diǎn)：能耗高。在化工生產(chǎn)過程中，常常是兩種方法一起使用，當(dāng)物料中的濕分較多時(shí)，采用機(jī)械去濕法，然后用熱能去濕法進(jìn)一步除去濕分，這樣既可減少能耗，又可以滿足生產(chǎn)的要求。9.1概述干燥是利用熱能除去固體物料中濕分的單元操作。489.1.1干燥過程的分類

1、按操作方式分：連續(xù)式干燥間歇式干燥2、按操作壓力分：常壓干燥真空干燥3、按給濕物料提供熱能的方式分：對(duì)流干燥：（直接加熱干燥）：將熱能以對(duì)流的方式傳給與其直接接觸的濕物料。特點(diǎn)：熱能利用率比傳導(dǎo)干燥低。傳導(dǎo)干燥（間接加熱干燥）：將熱能以傳導(dǎo)的方式通過金屬壁面?zhèn)鹘o濕物料。特點(diǎn)：熱能利用率高。輻射干燥：熱能以電磁波的形式由輻射器發(fā)射，射至濕物料表面被其吸收再轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋＝殡娂訜岣稍铮簩⑿枰稍锏奈锪现糜诟哳l電場(chǎng)的交變作用使物料加熱而達(dá)到干燥。9.1.1干燥過程的分類

1、按操作方式分：499.1.2對(duì)流干燥過程1、對(duì)流干燥的流程空氣預(yù)熱器干燥器廢氣濕物料干燥產(chǎn)品物料表面溫度θi低于氣相主體溫度t，因此熱量以對(duì)流方式從氣相傳遞到固體表面，再由表面向內(nèi)部傳遞，這是個(gè)傳熱過程；固體表面處水氣壓Pi高于氣相主體中水氣分壓，因此水氣由固體表面向氣相擴(kuò)散，這是一個(gè)傳質(zhì)過程。可見對(duì)流干燥過程是傳質(zhì)和傳熱同時(shí)進(jìn)行的過程。9.1.2對(duì)流干燥過程空氣預(yù)熱器干燥器廢氣濕物料干燥產(chǎn)品物料50干燥速率既和傳熱速率有關(guān)，又和傳質(zhì)速率有關(guān)，干燥過程中，干燥介質(zhì)既是載熱體又是載濕體。干燥過程得以進(jìn)行的條件是表面氣膜兩側(cè)必須有壓力差，即干燥物料表面所產(chǎn)生的水蒸汽壓力必須大于干燥介質(zhì)（空氣）中水蒸汽分壓。濕物料t（空氣主體溫度twpspw空氣的水蒸汽分壓Q空氣傳給物料的熱量W由物料中汽化的水分氣膜有效厚度物料表面溫度物料表面的水蒸汽壓力干燥速率既和傳熱速率有關(guān)，又和傳質(zhì)速率有關(guān)，干燥過程中，干燥519.2濕空氣的性質(zhì)和濕物料的性質(zhì)濕空氣：干空氣和水蒸汽的混合物，這種混合物稱濕空氣。9.2.1濕空氣的狀態(tài)參數(shù)（1）濕空氣的壓力干燥操作通常是在常壓或減壓下下進(jìn)行的，壓力較低，可以把濕空氣視為理想氣體。根據(jù)分壓定律，濕空氣的總壓力P等于絕干空氣的分壓P氣和水蒸氣的分壓P水之和。濕空氣中水蒸汽和絕干空氣的摩爾數(shù)之比等于其分壓之比，即：n水、n氣：濕空氣中水蒸汽和絕干空氣的物質(zhì)的量，kmol9.2濕空氣的性質(zhì)和濕物料的性質(zhì)濕空氣：干空氣和水蒸汽的混522、濕度H定義：濕空氣中單位質(zhì)量絕干空氣所帶有的水蒸汽的質(zhì)量，或濕空氣中所含水蒸汽的質(zhì)量與絕干空氣質(zhì)量之比值。即：理想氣體：摩爾數(shù)之比=壓力之比，則：P一定：理想氣體：摩爾數(shù)之比=壓力之比，則：P一定：533、相對(duì)濕度百分?jǐn)?shù)定義：在一定的總壓下，濕空氣中水蒸汽分壓p與同溫度下水的飽和蒸汽壓pS之比的百分?jǐn)?shù)，稱為相對(duì)濕度百分?jǐn)?shù)，簡(jiǎn)稱相對(duì)濕度。T一定φ越小，空氣距飽和程度越遠(yuǎn)，吸水能力越強(qiáng)。3、相對(duì)濕度百分?jǐn)?shù)T一定φ越小，空氣距飽和程度越遠(yuǎn)，吸水能54（4）、溫度tW干球溫度：普通溫度計(jì)測(cè)得的溫度，空氣的真實(shí)溫度。濕球溫度計(jì)：用保持濕潤(rùn)的紗布將溫度計(jì)的感溫部分包起來，這種溫度計(jì)稱濕球溫度計(jì)。濕球溫度tW：將濕球溫度計(jì)置于一定的溫度和濕度的濕空氣中，達(dá)到穩(wěn)定時(shí)所顯示的溫度為濕空氣的。濕球溫度tW。濕球原理：測(cè)量剛開始時(shí)，設(shè)紗布中水分的溫度與空氣的溫度相同。H<HS→傳質(zhì)→tW↓→tw<t→傳熱→達(dá)到平衡。（4）、溫度tW55露點(diǎn)td定義：將不飽和的濕空氣等濕冷卻至飽和狀態(tài)，此時(shí)的溫度稱為該濕空氣初始狀態(tài)的露點(diǎn)。相應(yīng)的濕度為飽和濕度Hs,td,其數(shù)值等于此濕空氣的溫度H。對(duì)于不飽和濕空氣t>tW>td飽和濕空氣t=tW=td露點(diǎn)td對(duì)于不飽和濕空氣t>tW>td56絕熱飽和溫度tas定義：空氣達(dá)到絕熱飽和時(shí)所顯示的溫度。設(shè)進(jìn)入和離開絕熱飽和器的濕空氣的焓值分別為Ι1和Ι2，則:Ι1=cHt+Hr0=(1.01+1.88H)t+Hr0Ι2=cH,astas+Hasr0=(1.01+1.88Has)tas+Hasr0cH=(1.01+1.88H)≈(1.01+1.88Has）cHt+Hr0≈cH,ast+Hasr0對(duì)于空氣—水蒸汽系統(tǒng)，當(dāng)空氣流速較高時(shí)，1/cH值與kH/a值甚為接近，故tas≈tw絕熱飽和溫度tas對(duì)于空氣—水蒸汽系統(tǒng)，當(dāng)空氣流速較高時(shí)，1579.2.2濕物料的性質(zhì) 對(duì)于物料的去濕過程經(jīng)歷了兩步：首先是水分從物料內(nèi)部遷移至表面，然后再由表面汽化而進(jìn)入空氣主體。故干燥速率不僅取決于空氣的性質(zhì)及干燥操作條件，而且還與物料中所含水分的性質(zhì)有關(guān)。（1）平衡水分和自由水分 根據(jù)物料在一定干燥條件下，其所含水分能否用干燥的方法除去來劃分，可分為平衡水分與自由水分。平衡水分：等于或小于平衡含水量，無法用相應(yīng)空氣所干燥的那部分水分。自由水分：濕物料中大于平衡含水量，有可能被該濕空氣干燥除去的那部分水分。9.2.2濕物料的性質(zhì) 對(duì)于物料的去濕過程經(jīng)歷了兩步：首先58（2）結(jié)合水分和非結(jié)合水分 根據(jù)物料與水分結(jié)合力的狀況，可分為結(jié)合水分和非結(jié)合水分。結(jié)合水分：凡濕物料的含水量小于Xs的那部分水分稱為結(jié)合水分。此時(shí),其蒸汽壓都小于同溫度下純水的飽和蒸汽壓。非結(jié)合水分：含水量超過Xs的那部分水分稱為非結(jié)合水分。此時(shí)，濕物料中的水分的蒸汽壓等于同溫度下純水的飽和蒸汽壓。（2）結(jié)合水分和非結(jié)合水分59化工單元操作過程第9章干燥課件609.3干燥速率與干燥過程物料衡算 干燥速率的大小直接影響到物料干燥所需要的時(shí)間，所以干燥速率是影響干燥操作的重要條件。 某物料在恒定干燥條件下干燥，可用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定干燥曲線及干燥速率曲線。恒定干燥條件：指干燥過程中空氣的濕度、溫度、速度以及與濕物料的接觸狀況都不變。9.3干燥速率與干燥過程物料衡算 干燥速率的大小直接影響到619.3.1干燥速率及其影響因素（1）干燥速率和干燥速率曲線所謂干燥速率指單位時(shí)間、單位干燥面積汽化的水分量。9.3.1干燥速率及其影響因素（1）干燥速率和干燥速率曲線62化工單元操作過程第9章干燥課件63（2）干燥速率的影響因素物料的性質(zhì)和形狀物料的溫度物料的含水量干燥介質(zhì)的溫度和濕度干燥介質(zhì)的流速和流向干燥器的構(gòu)造（2）干燥速率的影響因素649.3.2干燥過程物料衡算（1）物料含水量的表示方法濕基含水量干基含水量9.3.2干燥過程物料衡算干基含水量65水分蒸發(fā)量單位時(shí)間內(nèi)從濕物料中除去水分的質(zhì)量稱為蒸發(fā)量，以W表示，單位為kg/s.空氣消耗量每蒸發(fā)1kg的水分所消耗的干空氣量稱為單位空氣消耗量，用l表示。水分蒸發(fā)量669.4干燥設(shè)備及其操作9.4.1干燥的操作方式介紹（1）干燥介質(zhì)中間加熱的空氣干燥（2）干燥介質(zhì)部分循環(huán)的空氣干燥（3）真空干燥（4）返料干燥（5）冷凍干燥（升華干燥）（6）高頻干燥（7）紅外線干燥9.4干燥設(shè)備及其操作9.4.1干燥的操作方式介紹679.4.2常用干燥器的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)干燥器的要求（1）能保證產(chǎn)品的工藝要求，如能達(dá)到指定的干燥程度，干燥質(zhì)量均勻等。（2）干燥速度快，以減小設(shè)備尺寸，縮短干燥時(shí)間。（3）熱效率高。（4）干燥系統(tǒng)的流體阻力小，以降低輸送機(jī)械的能量消耗。（5）操作控制方便，勞動(dòng)條件良好，附屬設(shè)備簡(jiǎn)單。9.4.2常用干燥器的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)干燥器的要求68類型 干燥器干燥器的分類類型 干燥器干燥器的分類69常用對(duì)流式干燥器常用對(duì)流式干燥器70◆廂式干燥器的優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)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(zhǎng)；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?！魩礁稍锲鞯闹饕秉c(diǎn)：

◆廂式干燥器的優(yōu)點(diǎn)：物料得不到分散，干燥時(shí)間長(zhǎng)；◆廂式71（2）氣流式干燥器結(jié)構(gòu)：

（2）氣流式干燥器72優(yōu)點(diǎn)：①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；②接觸時(shí)間短，熱效率高，氣、固并流操作，可以采用高溫介質(zhì)，對(duì)熱敏性物料的干燥尤為適宜；③由于干燥伴隨著氣力輸送，減少了產(chǎn)品的輸送裝置；④氣流干燥器的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，占地面積小，運(yùn)動(dòng)部件少，易于維修，成本費(fèi)用低。優(yōu)點(diǎn)：73缺點(diǎn)：①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(duì)形成對(duì)環(huán)境的污染；②對(duì)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)；③對(duì)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；④氣流干燥系統(tǒng)的流動(dòng)阻力降較大，動(dòng)力消耗較大。缺點(diǎn)：74

應(yīng)用：氣流干燥器適宜于處理含非結(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)粒或粉末物料。對(duì)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。應(yīng)用：75（4）噴霧干燥器

●原理：在噴霧干燥器中，將液態(tài)物料通過噴霧器分散成細(xì)小的液滴，在熱氣流中自由沉降并迅速蒸發(fā)，最后被干燥為固體顆粒與氣流分離。（4）噴霧干燥器●原理：在噴霧干燥器中，將液態(tài)物料通過噴76●優(yōu)點(diǎn)①在高溫介質(zhì)中，干燥過程極快，適宜于處理熱敏性物料；②處理物料種類廣泛，如溶液、懸浮液、漿狀物料等皆可；③噴霧干燥可直接獲得干燥產(chǎn)品，因而可省去蒸發(fā)、結(jié)晶、過濾、粉碎等工序；④能得到速溶的粉末或空心細(xì)顆粒；⑤過程易于連續(xù)化、自動(dòng)化。●優(yōu)點(diǎn)77●缺點(diǎn)：①熱效率低；②設(shè)備占地面積大、設(shè)備成本費(fèi)高；③粉塵回收麻煩，回收設(shè)備投資大?！袢秉c(diǎn)：78轉(zhuǎn)筒干燥器轉(zhuǎn)筒干燥器79 轉(zhuǎn)筒干燥器的優(yōu)點(diǎn)：機(jī)械化程度高，生產(chǎn)能力大，流動(dòng)阻力小，容易控制，產(chǎn)品質(zhì)量均勻。此外，轉(zhuǎn)筒干燥器對(duì)物料的適應(yīng)性較強(qiáng)，不僅適用于處理散粒狀物料，當(dāng)處理粘性膏狀物料或含水量較高的物料時(shí)，可向其中摻入部分干料以降低粘性。轉(zhuǎn)筒干燥器的缺點(diǎn)：設(shè)備笨重，金屬材料耗量多，熱效率低（約為50%），結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占地面積大，傳動(dòng)部件需經(jīng)常維修等。目前國(guó)內(nèi)采用的轉(zhuǎn)筒干燥器直徑為0.6～2.5m，長(zhǎng)度為2～27m，處理物料的含水量為3%～50%，產(chǎn)品含水量可降到0.5%，甚至低到0.1%（均為濕基）。物料在轉(zhuǎn)筒內(nèi)的停留時(shí)間為幾分鐘到兩小時(shí)，或更高。 轉(zhuǎn)筒干燥器的優(yōu)點(diǎn)：機(jī)械化程度高，生產(chǎn)能力大，流動(dòng)阻力小，容80（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