熱工基礎與設備第3章-干燥

第三章干燥

重點：濕空氣的性質(zhì)、空氣的I-X圖、連續(xù)干燥過程的物料衡算和熱量衡算、干燥機理、干燥曲線難點：空氣的I-X圖、干燥機理；在化學工業(yè)生產(chǎn)中所得到的固態(tài)產(chǎn)品或半成品往往含有過多的水分或有機溶劑(濕份)，要制得合格的產(chǎn)品需要除去固體物料中多余的濕份。干燥：利用熱能將固體物料中的水分蒸發(fā)并排除的過程稱為干燥。干燥過程：蒸發(fā)、內(nèi)擴散、外擴散。是傳熱、傳質(zhì)的綜合過程。去濕：除去物料中的水分和或其它溶劑（統(tǒng)稱為濕分）的過程。一、固體物料的去濕方法：機械去濕法：即通過過濾、壓榨、抽吸和離心分離等方法除去濕分。物理化學去濕法：用吸濕性物料如石灰、無水氯化鈣等吸收水分。該法費用高，操作麻煩，只適用于小批量固體物料的去濕，或用于除去氣體中的水分。熱能去濕法：如蒸發(fā)、干燥等 二、干燥過程的分類1、按操作壓力分：常壓干燥真空干燥2、按操作方式分：連續(xù)式干燥間歇式干燥3、按給濕物料提供熱能的方式分：①傳導干燥（間接加熱干燥）：將熱能以傳導的方式通過金屬壁面?zhèn)鹘o濕物料。特點：熱能利用率高。②對流干燥（直接加熱干燥）：將熱能以對流的方式傳給與其直接接觸的濕物料。特點：熱能利用率比傳導干燥低。③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變?yōu)闊崮?。④介電加熱干燥：將需要干燥的物料置于高頻電場的交變作用使物料加熱而達到干燥。本章重點：以不飽和熱空氣為干燥介質(zhì)，除去濕物料中水分的連續(xù)對流干燥過程。三、對流干燥過程1、對流干燥的流程空氣預熱器干燥器廢氣濕物料干燥產(chǎn)品2、對流干燥的特點濕物料ttwpspwQN必要條件：是物料表面所產(chǎn)生的是水蒸汽（或其它蒸汽）壓力要大于干燥介質(zhì)中水汽（或其它蒸汽）的分壓。干燥介質(zhì)：用來傳遞熱量（載熱體）和濕份（載濕體）的介質(zhì)。由于溫差的存在，氣體以對流方式向固體物料傳熱，使?jié)穹萜?；在分壓差的作用下，濕份由物料表面向氣流主體擴散，并被氣流帶走。對流干燥過程原理溫度為t、濕份分壓為p的濕熱氣體流過濕物料的表面，物料表面溫度ti低于氣體溫度t。注意：只要物料表面的濕份分壓高于氣體中濕份分壓，干燥即可進行，與氣體的溫度無關。氣體預熱并不是干燥的充要條件，其目的在于加快濕份汽化和物料干燥的速度，達到一定的生產(chǎn)能力。HtQWtippiM干燥是熱、質(zhì)同時傳遞的過程干燥過程熱空氣流過濕物料表面熱量傳遞到濕物料表面濕物料表面水分汽化并被帶走表面與內(nèi)部出現(xiàn)水分濃度差內(nèi)部水分擴散到表面?zhèn)鳠徇^程傳質(zhì)過程傳質(zhì)過程干燥過程推動力傳質(zhì)推動力：物料表面水分壓P表水

>熱空氣中的水分壓P空水傳熱推動力：熱空氣的溫度t空氣

>物料表面的溫度t物表對流干燥過程實質(zhì)除水分量空氣消耗量干燥產(chǎn)品量熱量消耗干燥時間物料衡算能量衡算涉及干燥速率和水在氣固相的平衡關系涉及濕空氣的性質(zhì)干燥過程基本問題解決這些問題需要掌握的基本知識有：(1)濕分在氣固兩相間的傳遞規(guī)律；(2)濕氣體的性質(zhì)及在干燥過程中的狀態(tài)變化；(3)物料的含水類型及在干燥過程中的一般特征；(4)干燥過程中物料衡算關系、熱量衡算關系和速率關系。本章主要介紹運用上述基本知識解決工程中物料干燥的基本問題，介紹的范圍主要針對連續(xù)穩(wěn)態(tài)的干燥過程。

濕空氣：指絕干空氣與水蒸汽的混合物。在干燥過程中，隨著濕物料中水份的汽化，濕空氣中水份含量不斷增加，但絕干空氣的質(zhì)量保持不變。因此，濕空氣性質(zhì)一般都以1kg絕干空氣為基準。

操作壓強不太高時，空氣可視為理想氣體。系統(tǒng)總壓P

：濕空氣的總壓（kN/m2），即P干空氣與Pw之和。干燥過程中系統(tǒng)總壓基本上恒定不變。且干燥操作通常在常壓下進行，常壓干燥的系統(tǒng)總壓接近大氣壓力，熱敏性物料的干燥一般在減壓下操作。

第一節(jié)濕空氣一、濕空氣的主要參數(shù)

1、水蒸氣分壓pw

空氣中水蒸氣分壓愈大，水分含量就愈高，根據(jù)氣體分壓定律，則有2、絕對濕度(humidity)

它以每立方米濕空氣中所含水蒸氣的質(zhì)量來表，使用符號rw，其單位為：kg/m3或g/m3。絕對濕度在數(shù)值上就是水蒸氣在其分壓及濕空氣溫度下的密度。

在飽和狀態(tài)時，濕空氣中絕對濕度rs3、

相對濕度

φ當pv=0時，φ=0，表示濕空氣不含水分，即為絕干空氣。當pv=ps時，φ=1，表示濕空氣為飽和濕空氣。當pv<ps時，φ<1，表示濕空氣為未飽和濕空氣。

在一定溫度及總壓下，濕空氣的水汽分壓pv

與同溫度下水的飽和蒸汽壓pS

之比的百分數(shù)，稱為相對濕度(relativehumidity)，用符號φ表示，即

相對濕度（Relativehumidity）若t<總壓下濕空氣的沸點，0100%；若t>總壓下濕空氣的沸點，濕份ps>P，最大(空氣全為水汽)<100%。故工業(yè)上常用過熱蒸汽做干燥介質(zhì)；若t>濕份的臨界溫度，氣體中的濕份已是真實氣體，此時=0，理論上吸濕能力不受限制。=f(r,t)

ps隨溫度的升高而增加，

rw

不變提高t，，氣體的吸濕能力增加，故空氣用作干燥介質(zhì)應先預熱。rw不變而降低t，，空氣趨近飽和狀態(tài)。當空氣達到飽和狀態(tài)而繼續(xù)冷卻時，空氣中的水份將呈液態(tài)析出。

4、

濕含量(humidity)x----容納水分的能力

又稱為比濕度。它以濕空氣中所含水蒸汽的質(zhì)量與絕對干空氣的質(zhì)量之比表示，使用符號X，其單位為：kg/kg干空氣。常溫下，濕空氣可視為理想氣體，則有5.熱含量I

(Totalenthalpy)熱含量：1kg絕干空氣的熱含量與相應水汽的熱含量之和，以I表示，單位為KJ/kg干空氣。由于熱含量是相對值，計算熱含量值時必須規(guī)定基準狀態(tài)和基準溫度，一般以0℃為基準，且規(guī)定在0℃時絕干空氣和水汽的熱含量值均為零，則對于空氣-水系統(tǒng)：顯熱項汽化潛熱項6.干燥過程中的物料溫度

(1)干球溫度td：濕空氣的真實溫度，簡稱溫度(℃或K)。將溫度計直接插在濕空氣中即可測量。(2)空氣的濕球溫度（Wet-bulbtemperature）

qN對流傳熱hkH氣體t,X氣膜對流傳質(zhì)液滴表面tw,Xw液滴氣體ttw對于某一定溫度的濕空氣，其濕含量X越大，濕球溫度值tw越高。對于飽和濕空氣而言，其濕球溫度與干球溫度相等。在穩(wěn)定狀態(tài)時，空氣向濕紗布表面的傳熱速率為：Q=αA（t-tw）氣膜中水氣向空氣的傳遞速率為：N=kH（Xw-X）A在穩(wěn)定狀態(tài)下，傳熱速率和傳質(zhì)速率之間的關系為：Q=Nrw濕球溫度實際上是濕紗布中水分的溫度，而并不代表空氣的真實溫度，由于此溫度由濕空氣的溫度、濕度所決定，故稱其為濕空氣的濕球溫度，所以它是表明濕空氣狀態(tài)或性質(zhì)的一種參數(shù)。強調(diào)：——

濕球溫度tw定義式

飽和氣體:X=Xw=Xs，tw=td，即飽和空氣的干、濕球溫度相等。不飽和氣體:X<Xs，tw<td。對于空氣-水系統(tǒng)：

結論：

tw=f(t,X)，氣體的t和X一定，tw為定值。

——

濕球溫度tw定義式(3)絕熱飽和冷卻溫度tas絕熱飽和冷卻溫度：不飽和的濕空氣等焓降溫到飽和狀態(tài)時的溫度。高溫不飽和空氣與水在絕熱條件下進行傳熱、傳質(zhì)并達到平衡狀態(tài)的過程。達到平衡時，空氣與水溫度相等，空氣被水的蒸汽所飽和。由于ras和Xas是tas的函數(shù)，故絕熱飽和溫度tas是氣體溫度t和濕度X的函數(shù)。已知t和X，可以試差求解tas。絕熱飽和過程(Adiabaticsaturationprocess)：絕熱飽和溫度tas

空氣tas，Xas，I2空氣t，X，I1補充水

tas水tas絕熱降溫增濕過程及等焓過程

在空氣絕熱增濕過程中，空氣失去的是顯熱，而得到的是汽化水帶來的潛熱，空氣的溫度和濕度雖隨過程的進行而變化，但其焓值不變。形成原理：

絕熱增濕過程進行到空氣被水汽所飽和，則空氣的溫度不再下降，而等于循環(huán)水的溫度，稱此溫度為該空氣的絕熱飽和溫度，用符號tas

表示，其對應的飽和濕度為Xas，此刻水的溫度亦為tas。

實驗測定表明，對于在湍流狀態(tài)下的空氣－水蒸氣系統(tǒng)而言，a/kX≈CX

，同時r00≈rw，故在一定溫度t和濕含量X下，有強調(diào)：絕熱飽和溫度tas與濕球溫度tw是兩個完全不的概念。但是兩者都是濕空氣狀態(tài)(t和X)的函數(shù)。特別是對空氣－水氣系統(tǒng)，兩者在數(shù)值上近似相等，對其他系統(tǒng)而言，不存在此關系。參數(shù)濕球溫度絕熱飽和溫度空氣特點空氣多，水分少空氣一定，大量水水汽化所需熱來自水溫下降來自空氣（氣溫下降）物理含義熱、質(zhì)速率達到動態(tài)平衡絕熱冷卻增濕至飽和空氣性質(zhì)溫度，濕度不變溫度下降，濕度增大性質(zhì)空氣狀態(tài)函數(shù)空氣狀態(tài)函數(shù)聯(lián)系對空氣--水汽系統(tǒng)，當空氣流速較大時，二者相等(4)露點td，p

露點：不飽和空氣等濕冷卻到飽和狀態(tài)時的溫度，以td,p表示；相應的濕含量為飽和濕含量，以Xs表示。處于露點溫度的濕空氣的相對濕度=

1，空氣濕含量達到飽和濕含量，濕空氣中水汽分壓等于露點溫度下水的飽和蒸氣壓，則水蒸氣-空氣系統(tǒng)：不飽和空氣t>tas

（或

tw）>td；飽和空氣t=tas=td

分析：⑴相對濕度Φ1----由X求Φ1（查20℃時水的飽和蒸汽壓ps=2.334kpa）空氣中的水氣分壓為：

⑵Φ2-----溫度提高后，Ps提高，X不變且pw不變，即空氣中水汽分壓未變。【例7-1】濕空氣在總壓101.3kpa、干球溫度為20℃下，濕含量為0.01kg/Kg絕干空氣,求：⑴相對濕度⑵溫度提高到50℃，計算相對濕度⑶總壓提高到125kpa，溫度為20℃，計算相對濕度⑷如總壓提高到250kpa，溫度維持20℃不變，計算每100m3原來濕空氣所冷凝出來的水分量。⑵Φ2-----溫度提高后-----Φ減小查附錄ps=14.99kPa,

φ2=pw/ps=1.603/14.99=10.7%⑶Φ3---溫度不變，H不變，總壓改變，則水汽分壓為：總壓增大，相對濕度增大，吸收水分的能力降低。⑷總壓P增大----求Xs----析出的水量。當總壓為101.3kPa時，空氣中水氣分壓為1.603kPa，現(xiàn)總壓為250kPa，約為原總壓的2.5倍，因pw與p成正比，則理論上水氣分壓可達到pw=2.5×1.603=4.01kPa，但實際上20℃下水的飽和蒸汽壓ps=2.334kPa，因此在加壓中必有水析出，空氣中水氣分壓保持不變，空氣濕含量變?yōu)轱柡蜐窈?，即：Xs=0.622ps/(p-ps)=0.622×2.334/(259-2.334)=0.00586加壓前空氣濕含量X=0.01kg水/kg干空氣加壓后每kg干空氣所冷凝水分量為：△X=X-Xs=0.01-0.00586=0.00414kg水/kg干空氣原空氣比容為：

vX=(0.772+1.244X)(273+T)/273=0.842m3/kg干空氣則100m3原濕空氣所冷凝水分量為：

W＝100×0.00414/0.842=0.492kg[結論]1·當總壓一定時，氣體溫度越高，其容納水分的最大能力越大。（為何預熱）2·溫度一定時，總壓增大，空氣容納水分的最大能力下降，從而干燥多在常壓或真空條件下進行。二、濕度圖（Humiditychart）濕空氣參數(shù)的計算比較繁瑣，甚至需要試差。為了方便和直觀，通常使用濕度圖。等濕線等熱含量線等溫線飽和空氣線p-H線空氣濕度圖的繪制（Humiditychart）對于空氣-水系統(tǒng)，tas

tw，等tas線可近似作為等tw線。每一條絕熱冷卻線上所有各點都具有相同的tas。物理意義：以絕熱冷卻線上所有各點為始點，經(jīng)過絕熱飽和過程到達終點時，所有各狀態(tài)的氣體的溫度都變?yōu)橥粶囟?。橫坐標：空氣的濕度，所有的豎線為等濕含量線。右側縱坐標：空氣的干球溫度，所有縱線為等溫線。(1)等濕含量線(等X線)對給定的tas：t=f(X)在同一條等濕含量線上不同點所代表的濕空氣狀態(tài)不同，但X相同，露點是將濕空氣等X冷卻至=1時的溫度。(2)等干球溫度線(等t線)

I與X呈直線關系，t越高，等t線的斜率越大，讀數(shù)0-250oC。(4)等相對濕度線(等線)總壓P一定，對給定的：因

ps=f(t)，故

X=f(t)。(5)蒸氣分壓線總壓P一定，

ps=f(X)，p-X近似為直線關系。(3)等熱含量線（等I線）AEDFBCtwtd,p

φ=1XpI

干球溫度td、露點td,p、濕球溫度tw（或絕熱飽和溫度tas）都是由等t線確定的。

根據(jù)濕空氣任意兩個獨立的參數(shù)，就可以在I-X圖上確定該空氣的狀態(tài)點，然后查出空氣的其他性質(zhì)。

非獨立的參數(shù)如：td,p~X，p~X，td,p~p，tw~I，tas~I等，它們均在同一等X線或等I線上。三、濕焓圖的應用舉例1、確定濕空氣的參數(shù)

通常根據(jù)下述已知條件之一來確定濕空氣的狀態(tài)點，已知條件是：0HA

φ=1ttwI1230HA

φ=1tTd,PI1230HA

φ=1tIφ12（１）濕空氣的干球溫度t和濕球溫度tw；（２）濕空氣的干球溫度t和露點td,P

；（３）濕空氣的干球溫度t和相對濕度φ。2、冷熱空氣的混合設n為每千克干熱空氣需要混合的干冷空氣的千克數(shù)0B(I1,t1,X1)

φ=1t1t0It2M(I2,t2,X2)A(I0,t0,X0)X1X2X0【例7-2】已知濕空氣的總壓為101.3kN/m2,濕度為X=0.02kg/kg干空氣，干球溫度為70oC。試用I-X圖求解：(a)水蒸汽分壓pw；(b)相對濕度φ

；(c)熱焓Ｉ；(d)露點td,p

；(e)濕球溫度tw

；解由已知條件：Ｐ＝101.3kN/m2，X=0.02kg/kg干空氣，t=20oC，在I-X圖上定出濕空氣的狀態(tài)點Ａ點。

pw=3kN/m2

φ=10%

I＝122kJ/kg干空氣

td,p=24oC

tw=33oC第三節(jié)干燥過程的物料衡算和熱量衡算

干燥過程的計算中應通過干燥器的物料衡算和熱量衡算計算出濕物料中水分蒸發(fā)、空氣用量和所需熱量，再依此選擇適宜型號的鼓風機、設計或選擇換熱器等。干燥流程如下圖所示

空氣I0,X0,t0熱空氣I1,X1,t1Qp

廢氣I2,X2,t2預熱器干燥器濕物料G1,q1,w1干物料G2,q2,w2一、物料含水量的表示方法

1相對水分量w以濕物料為計算基準的物料中水分的質(zhì)量分率或質(zhì)量百分數(shù)。2絕對水分

不含水分的物料通常稱為絕對干物料或稱干料。以絕對干物料為基準的濕物料中含水量，稱為絕對水分，亦即濕物料中水分質(zhì)量與絕對干料的質(zhì)量之比，單位為kg水分/kg絕干料。

兩種含水量之間的換算關系為注：工業(yè)上常采用相對含水量。二、干燥過程的物料衡算（Massbalance）

G1—濕物料進口的物料量，kg/h；G2—產(chǎn)品出口的物料量，kg/h；

Gd

—絕干物料的物料量，kg/h；

M1,M2—進出干燥器物料中含水量，kg/h；

wr’,wr’’

—進出干燥器物料的相對水分，％；Wa’,wa’’—進出干燥器物料的絕對水分，％；濕物料G1,

wr’干燥產(chǎn)品G2,

wr’熱空氣L1

,

X1濕廢氣體L2

,

X2水分蒸發(fā)量：

干燥器以每小時進出的質(zhì)量為基準。假定進入干燥器的物料沒有損失，干燥介質(zhì)也沒有漏逸，則進入干燥器的物質(zhì)的量應等于出干燥器物質(zhì)的量L1、L2----進出干燥器干空氣量，kg/hX1,X2---進出干燥器空氣（干燥介質(zhì)）的濕含量，kg/kgG1,G2---進出干燥器的物料量，kg/h每蒸發(fā)1千克水所消耗的干空氣量l表示，則【例7-3】在一連續(xù)干燥器中，每小時處理濕物料1000kg，經(jīng)干燥后物料的含水量有10%降至2%（ｗｂ）。以熱空氣為干燥介質(zhì)，初始濕度Ｘ1=0.008kg/kg絕干氣，離開干燥器時濕度為Ｘ2=0.05kg/kg絕干氣，假設干燥過程中無物料損失，試求：水分蒸發(fā)量、空氣消耗量以及干燥產(chǎn)品量。進入干燥器的絕干物料為Gd=G1（1-wr'）=1000（1-0.1）=900kg絕干料/h解：（1）水分蒸發(fā)量：將物料的相對水分換算為絕對水分，即水分蒸發(fā)量為W=Gd（wa'-wa''）=900（0.111-0.0204）=81.5kg水/h例題（2）空氣消耗量原濕空氣的消耗量為：L1=L（1+X1）=1940（1+0.008）=1960kg/h（3）干燥產(chǎn)品量單位空氣消耗量（比空氣用量）為：三、熱量衡算（Heatbalance）

空氣I0,X0,t0熱空氣I1,X1,t1Qp

廢氣I2,X2,t2預熱器干燥器濕物料G1,q1,w1干物料G2,q2,w21.干燥器收入熱量

（取0度為基準溫度，以每蒸發(fā)1千克水所消耗的熱量為計算單位）（1）每千克水分帶入熱量G0--絕干物料質(zhì)量，kg/hC0,CW---絕對干物料及水的比熱q1----如干燥器物料溫度（2）濕物料代入顯熱（4）每千克水在干燥器中補充的熱量

Gtr---托板或運輸設備質(zhì)量Ctr---托板或運輸設備比熱t(yī)1----托板或運輸設備入干燥器溫度（3）托板或運輸設備代入的熱量Qad-----在干燥器中補充的熱量（2）干物料帶走顯熱2、干燥器支出熱量（1）、空氣離開干燥器帶走熱量（3）托板或運輸設備代走的熱量F---干燥器外表面積，m2tw、ta---干燥器壁面及環(huán)境溫度列出熱量平衡方程式（4）散失到干燥器周圍的熱量使離開干燥器的空氣溫度降低，濕度增加（注意吸濕性物料）；提高熱空氣進口溫度（注意熱敏性物料）；部分廢氣循環(huán)操作，回收利用其預熱冷空氣或冷物料；注意干燥設備和管路的保溫隔熱，減少干燥系統(tǒng)的熱損失。提高熱效率的措施【例7-4】某糖廠的回轉干燥器的生產(chǎn)能力為4030kg/h（產(chǎn)品），濕糖含水量為1.27%，于310C進入干燥器，離開干燥器時的溫度為360C，含水量為0.18%，此時糖的比熱為1.26kJ/kg絕干料?0C。干燥用空氣的初始狀況為：干球溫度200C，濕球溫度170C，預熱至970C后進入干燥室?？諝庾愿稍锸遗懦鰰r，干球溫度為400C，濕球溫度為320C，試求：（1）蒸發(fā)的水分量；（2）新鮮空氣用量；（3）預熱器蒸氣用量，加熱蒸氣壓為200kPa（絕壓）；（4）干燥器的熱損失，Qad=0；（5）熱效率。t0=200Ctw0=170Ct1=970CQpQad=0G2=4030kg/hwr''=0.18%

θ2=360Ct2=400Ctw2=320C

θ1=310C

wr'=1.27%QL預熱器干燥器例題解：進入干燥器的絕干物料為Gd=G2（1-wa''）=4030（1-0.18%）=4022.7kg/h水分蒸發(fā)量為W=Gd（wa'-wa''）=4022.7（0.0129-0.0018）=44.6kg/h（1）水分蒸發(fā)量：將物料的濕基含水量換算為干基含水量，即（2）新鮮空氣用量：首先計算絕干空氣消耗量。絕干空氣消耗量為：新鮮空氣消耗量為：L?=L（1+X0）=2877.4（1+0.011）=2909kg/h由圖查得：當t0=200C，tw0=170C時，X0=0.011kg水/kg絕干料；當t2=400C，tw2=320C時，X2=0.0265kg水/kg絕干料。查H-I圖，得（3）預熱器中的蒸氣用量

查飽和蒸氣壓表得：200kPa（絕壓）的飽和水蒸氣的潛熱為2204.6kJ/kg，L'=L(I1-I0)=2877.4（127-48）=2.27×105kJ/h故蒸氣消耗量為：

2.27×105/2204.6=103kg/hI0=48kJ/kg干空氣；I1=127kJ/kg干空氣；I2=110kJ/kg干空氣（4）干燥器的熱損失（5）熱效率若忽略濕物料中水分帶入系統(tǒng)中的焓，則有1.自由水物料直接與水接觸而吸收的水分，存在于物料的大毛細管（f>0.1mm）中。具有和獨立存在的水相同的蒸汽壓和汽化能力。第三節(jié)干燥過程濕含量WWh相對濕度自由水大氣吸附水01.00.5一.物料中水分的結合形式物理水：不與物料中任何成分相化合，隨溫度升高從物料中排出?；瘜W結合水：和組成中某些成分相化合，在干燥過程中不可能從物料中排出。粘土質(zhì)物料中自由水分排除時，物料相互靠攏，從而產(chǎn)生收縮。濕含量wwh相對濕度自由水大氣吸附水01.00.52.大氣吸附水

存在于物料微細毛細管中及物料細分散的膠體顆粒表面的水，被固體表面吸附，與物料結合較牢。表面的水蒸氣分壓小于同溫度下的飽和水蒸汽壓。粘土質(zhì)物料中大氣吸附水分排除時，物料不產(chǎn)生收縮。當物料表面水蒸氣分壓等于周圍介質(zhì)水蒸氣分壓時，水分不能夠再排除，此時物料中的水分稱平衡水分。平衡水分屬于大氣吸附水，其值取決于空氣的溫度和相對濕度。吸濕過程：若w<wh

，則物料將吸收飽和氣體中的水分使?jié)窈吭黾又翝窈縲h，即最大吸濕濕含量，物料不可能通過吸收飽和氣體中的濕份使?jié)窈砍^wh。欲使物料增濕超過wh，必須使物料與液態(tài)水直接接觸。干燥過程：當濕物料與不飽和空氣接觸時，w向w*接近，干燥過程的極限為w*。物料的w*與濕空氣的狀態(tài)有關，空氣的溫度和濕度不同，物料的w*不同。欲使物料減濕至絕干，必須與絕干氣體接觸。

濕含量wwh相對濕度自由水大氣吸附水可排除的水分平衡水分w*01.00.5大氣吸附水分最高點二、對流干燥過程對一定干燥任務，干燥器尺寸取決于干燥時間和干燥速率。由于干燥過程的復雜性，通常干燥速率不是根據(jù)理論進行計算，而是通過實驗測定的。為了簡化影響因素，干燥實驗都是在恒定干燥條件下進行的，即在一定的氣－固接觸方式下，固定空氣的溫度、濕度和流過物料表面的速度進行實驗。為保證恒定干燥條件，采用大量空氣干燥少量物料，以使空氣的溫度、濕度和流速在干燥器中恒定不變。實驗為間歇操作，物料的溫度和含水量隨時間連續(xù)變化。

干燥曲線和干燥速率曲線Dryingcurveanddrying-ratecurve第四節(jié)干燥設備

一、干燥器的主要型式

干燥器的主要型式歸納起來可分為10種，每種型式的干燥器都有其各自的特點，為了便于比較，討論時則重以下幾個方面。

1.設備簡圖并流、逆流、錯流干燥器的特點并流：含水量高的物料與溫度最高而濕度最低的介質(zhì)相接觸，在進口端的干燥推動力大，在出口端的推動力小。適用情況：（1）干物料不耐高溫而濕物料允許快速干燥；在干燥第一階段，物料溫度始終維持在濕球溫度，到第二階段，物料溫度才逐漸上升，但此時介質(zhì)溫度已下降，物料不致于過熱。（2）物料的吸濕性小或最終水分要求不很低；物料在出口處與溫度最低、濕度最高（即相對濕度最大）的介質(zhì)接觸，其平衡水分高。逆流：物料與干燥介質(zhì)的運動方向相反，干燥推動力在干燥器中分布較均勻。適用情況：（1）濕物料不宜快干而干物料能耐高溫；（2）物料的吸濕性強或最終含水量要求低；注：在逆流時，濕物料進入的溫度不應低于干燥介質(zhì)在此處的露點，否則濕度高的干燥介質(zhì)中有一部分水蒸氣會冷凝在濕物料上，從而增加干燥時間。錯流：高溫介質(zhì)與物料運動方向相垂直，如果物料表面都與濕度小、溫度高的介質(zhì)接觸，可獲得較高的推動力，但介質(zhì)的用量和熱量的消耗也較大。適用情況：（1）物料在干燥的始、終都允許快速干燥和高溫；（2）要求設備緊湊（過程速度大）而允許較多的介質(zhì)和能耗。(一)廂式干燥器又稱盤式干燥器

一、常用對流干燥器

氣固流動方式：熱空氣水平流過盛入淺盤的濕物料表面

操作特征物料移動方式：裝料車輸送，干燥時濕物料保持靜止不動

結構簡單優(yōu)點設備投資少操作彈性強優(yōu)點與缺點勞動強度大缺點熱量損失大產(chǎn)品質(zhì)量不均勻

（二）噴霧干燥器

氣固流動方式：逆流操作操作特征

物料移動方式：噴霧輸送

直徑設備參數(shù)高度速度氣相參數(shù)濕度含水量

主要參數(shù)固相參數(shù)霧滴直徑停留時間時間參數(shù)干燥時間干燥速率速率參數(shù)速率曲線

原理：用噴霧器將稀料液噴成細霧滴分散于熱氣流中，使水分迅速蒸發(fā)而達到干燥的目的。通常霧滴直徑為10~60um，每升溶液具有100~600m2的蒸發(fā)面積。噴霧器的類型：離心噴霧器、壓力噴霧器、氣流噴霧器。優(yōu)點：干燥時間短，適于熱敏性物料；所得產(chǎn)品為空心顆粒，溶解性好，質(zhì)量高；操作穩(wěn)定；能連續(xù)、自動化生產(chǎn)；由料液直接獲得粉末產(chǎn)品，省去了蒸發(fā)、結晶、分離和粉碎操作。缺點：體積傳熱系數(shù)低；設備體積龐大；操作彈性較小，熱利用律低、能耗大。噴霧干燥器（spraydryer）（三）