干燥(新修改)

1、第九章第九章 干燥干燥 DryingDrying 第九章第九章 干燥干燥 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 第二節(jié)第二節(jié) 濕空氣的性質(zhì)及濕焓圖濕空氣的性質(zhì)及濕焓圖 第三節(jié)第三節(jié) 固體物料干燥過程的相平衡固體物料干燥過程的相平衡 第四節(jié)第四節(jié) 恒定干燥條件下的干燥速率恒定干燥條件下的干燥速率 第五節(jié)第五節(jié) 干燥過程的計(jì)算干燥過程的計(jì)算 第六節(jié)第六節(jié) 干燥設(shè)備干燥設(shè)備 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 一、去濕及其方法一、去濕及其方法 二、干燥過程的分類二、干燥過程的分類 三、對(duì)流干燥的傳熱傳質(zhì)過程三、對(duì)流干燥的傳熱傳質(zhì)過程 一、去濕及其方法一、去濕及其方法 3.3.工業(yè)去濕工業(yè)去濕 機(jī)械去濕機(jī)械去濕+干燥干燥 2

2、2. .去濕方法去濕方法 機(jī)械去濕法：機(jī)械去濕法：擠壓（擰衣服、過濾）擠壓（擰衣服、過濾） 物理法：物理法：濃硫酸吸收濃硫酸吸收, , 分子篩吸附分子篩吸附, , 膜法脫濕膜法脫濕 化學(xué)法：化學(xué)法：利用化學(xué)反應(yīng)脫除濕分（利用化學(xué)反應(yīng)脫除濕分（CaOCaO） 干燥法：干燥法：借熱能使物料中的水分（或其它濕分）借熱能使物料中的水分（或其它濕分） 汽化，并將蒸氣排除以除去濕分的方法。汽化，并將蒸氣排除以除去濕分的方法。 1 1. .何為去濕？何為去濕？ 將固體物料中的將固體物料中的濕分濕分去除的過程去除的過程。 濕分：濕分：水和有機(jī)溶劑，不一定是水分！水和有機(jī)溶劑，不一定是水分！ 二、干燥過程的分類

3、二、干燥過程的分類 l 按操作壓力分有：常壓干燥和真空干燥。按操作壓力分有：常壓干燥和真空干燥。 l 按操作方式分有：連續(xù)式干燥和間歇式干燥。按操作方式分有：連續(xù)式干燥和間歇式干燥。 l 按熱能傳給濕物料的方式分有：按熱能傳給濕物料的方式分有：傳導(dǎo)干燥傳導(dǎo)干燥、對(duì)流、對(duì)流 干燥、輻射干燥和介電加熱干燥，以及由其中兩干燥、輻射干燥和介電加熱干燥，以及由其中兩 種或三種方式組合的聯(lián)合干燥。種或三種方式組合的聯(lián)合干燥。 l 目前，工業(yè)上應(yīng)用最普遍的是目前，工業(yè)上應(yīng)用最普遍的是對(duì)流干燥對(duì)流干燥。通常使。通常使 用的干燥介質(zhì)是空氣，被除去的濕分是水分。本用的干燥介質(zhì)是空氣，被除去的濕分是水分。本 章中主

4、要討論章中主要討論對(duì)流干燥對(duì)流干燥，且只限于以，且只限于以熱空氣熱空氣為干為干 燥介質(zhì)且除去的濕分為燥介質(zhì)且除去的濕分為水分水分的干燥。的干燥。 1 1. .傳導(dǎo)干燥傳導(dǎo)干燥 熱能通過傳熱壁面以熱能通過傳熱壁面以傳導(dǎo)的方式傳導(dǎo)的方式傳給濕物料，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)優(yōu)點(diǎn)：熱能利用較多：熱能利用較多 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：與傳熱壁面接觸的物料易局部過熱而變質(zhì)，：與傳熱壁面接觸的物料易局部過熱而變質(zhì)， 受熱不均勻。受熱不均勻。 2 2. .輻射干燥輻射干燥 熱能以熱能以電磁波的形式電磁波的形式由輻射器發(fā)射到濕物料表由輻射器發(fā)

5、射到濕物料表 面，被物面，被物料吸收轉(zhuǎn)化為熱能，而將水分加熱汽化。料吸收轉(zhuǎn)化為熱能，而將水分加熱汽化。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)能力強(qiáng)，干燥產(chǎn)物均勻：生產(chǎn)能力強(qiáng)，干燥產(chǎn)物均勻 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：能耗大：能耗大 3 3. .介電加熱干燥介電加熱干燥 將需干燥的物料置于交頻電場(chǎng)內(nèi)，利用將需干燥的物料置于交頻電場(chǎng)內(nèi)，利用高頻電高頻電 場(chǎng)的交變作用場(chǎng)的交變作用將濕物料加熱，水分汽化，物料被干將濕物料加熱，水分汽化，物料被干 燥。燥。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：干燥時(shí)間短，干燥產(chǎn)品均勻而潔凈。：干燥時(shí)間短，干燥產(chǎn)品均勻而潔凈。 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：費(fèi)用大。：費(fèi)用大。 4 4. .對(duì)流干燥對(duì)流干燥 熱能以熱能以對(duì)流給熱的方式對(duì)流給熱的方式由熱干燥介

6、質(zhì)（通常熱由熱干燥介質(zhì)（通常熱 空氣）傳給濕物料，使物料中的水分汽化?？諝猓﹤鹘o濕物料，使物料中的水分汽化。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：受熱均勻，所得產(chǎn)品的含水量均勻。：受熱均勻，所得產(chǎn)品的含水量均勻。 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：熱利用率低。：熱利用率低。 物物 料料 Q N T tw pw p 干燥介質(zhì)：干燥介質(zhì)：載熱體、載濕體載熱體、載濕體 干燥過程：干燥過程：物料的去濕過程物料的去濕過程 介質(zhì)的降溫增濕過程介質(zhì)的降溫增濕過程 三、對(duì)流干燥的傳熱傳質(zhì)過程三、對(duì)流干燥的傳熱傳質(zhì)過程 對(duì)流干燥中，對(duì)流干燥中，傳熱和傳質(zhì)同時(shí)發(fā)生傳熱和傳質(zhì)同時(shí)發(fā)生 1 1. .傳熱過程傳熱過程 干燥介質(zhì)干燥介質(zhì) Q 濕物料表面濕物料表面 Q 濕

7、物料內(nèi)部濕物料內(nèi)部 2 2. .傳質(zhì)過程傳質(zhì)過程 濕物料內(nèi)部濕物料內(nèi)部 濕分濕分 濕物料表面濕物料表面 濕分濕分 干燥介質(zhì)干燥介質(zhì) 一、濕空氣的性質(zhì)一、濕空氣的性質(zhì) 二、濕焓圖及其應(yīng)用二、濕焓圖及其應(yīng)用 第第二二節(jié)節(jié) 濕空氣的性質(zhì)和濕焓圖濕空氣的性質(zhì)和濕焓圖 一、濕空氣的性質(zhì)一、濕空氣的性質(zhì) l濕空氣：指絕干空氣與水蒸汽的混合物。濕空氣：指絕干空氣與水蒸汽的混合物。 l濕空氣的性質(zhì)濕空氣的性質(zhì) 濕度性質(zhì)濕度性質(zhì)(濕度、相對(duì)濕度百分?jǐn)?shù)、飽和濕度濕度、相對(duì)濕度百分?jǐn)?shù)、飽和濕度) 溫度性質(zhì)溫度性質(zhì)(干球溫度、濕球溫度、露點(diǎn)溫度、絕干球溫度、濕球溫度、露點(diǎn)溫度、絕 熱飽和冷卻溫度熱飽和冷卻溫度) 容積

8、性質(zhì)容積性質(zhì)(濕容積濕容積) 比熱性質(zhì)比熱性質(zhì)(比熱容、焓比熱容、焓) l研究濕空氣，就是研究濕空氣的四大性質(zhì)。研究濕空氣，就是研究濕空氣的四大性質(zhì)。 為了研究方便，假設(shè)：為了研究方便，假設(shè)： 1.1.干燥過程的濕空氣，可以作為理想氣體處理，滿干燥過程的濕空氣，可以作為理想氣體處理，滿 足理想氣體方程式、道爾頓分壓定律。足理想氣體方程式、道爾頓分壓定律。 2.2.因?yàn)楦煽諝庵蛔鳛檩d熱體，它的質(zhì)量在干燥過程因?yàn)楦煽諝庵蛔鳛檩d熱體，它的質(zhì)量在干燥過程 中始終保持不變，所以濕空氣的有關(guān)參數(shù)都以單中始終保持不變，所以濕空氣的有關(guān)參數(shù)都以單 位質(zhì)量的干空氣為基準(zhǔn)。位質(zhì)量的干空氣為基準(zhǔn)。 3.3.系統(tǒng)總壓

9、系統(tǒng)總壓P=101.33kPaP=101.33kPa。 1 1. .濕度濕度H H（ humidity） 濕空氣中水汽的質(zhì)量與絕干空氣的質(zhì)量之比濕空氣中水汽的質(zhì)量與絕干空氣的質(zhì)量之比 。 量量濕空氣中絕干空氣的質(zhì)濕空氣中絕干空氣的質(zhì) 濕空氣中水汽的質(zhì)量濕空氣中水汽的質(zhì)量 H gg ww Mn Mn 對(duì)于水蒸氣對(duì)于水蒸氣空氣系統(tǒng)：空氣系統(tǒng)： g w n n H 29 18 g w n n622. 0 w w g w pP p n n w w pP p H 622. 0 w pPfH, 當(dāng)濕空氣中水汽分壓當(dāng)濕空氣中水汽分壓pw等于該空氣溫度下的飽和蒸等于該空氣溫度下的飽和蒸 汽壓汽壓ps時(shí)，其濕度

10、稱為時(shí)，其濕度稱為飽和濕度飽和濕度，用，用Hs表示。表示。 s s S pP p H 622. 0 ),(tPfH S 2 2. .相對(duì)濕度百分?jǐn)?shù)相對(duì)濕度百分?jǐn)?shù)（ relative humidity） 在總壓在總壓P一定的條件下，濕空氣中水蒸氣分壓一定的條件下，濕空氣中水蒸氣分壓 pw與同溫度下的飽和蒸汽壓與同溫度下的飽和蒸汽壓ps之比。之比。 %100 s w p p 相對(duì)濕度代表濕空氣的不飽和程度相對(duì)濕度代表濕空氣的不飽和程度，愈低，愈低， 表明該空氣偏離飽和程度越遠(yuǎn)，干燥能力越大。表明該空氣偏離飽和程度越遠(yuǎn)，干燥能力越大。 =1=1，濕空氣達(dá)到飽和，不能作為干燥介質(zhì)。濕空氣達(dá)到飽和，不能

11、作為干燥介質(zhì)。 將將 %100 s w p p 代入代入 w w pP p H 622. 0 s s pP p H 622. 0 在總壓一定時(shí)在總壓一定時(shí) HTf, 3 3. .比容比容 H v 在濕空氣中，在濕空氣中，1 1kgkg絕干空氣體積和相應(yīng)水汽體積絕干空氣體積和相應(yīng)水汽體積 之和，又稱濕容積之和，又稱濕容積。 絕干氣絕干氣 水汽水汽絕干空氣絕干空氣 kg mm vH 33 P tH vH 5 10013. 1 273 273 4 .22 1829 1 P t H 5 10013. 1 273 273 244. 1772. 0 4 4. .比熱比熱 H c 常壓下，將濕空氣常壓下，將

12、濕空氣1 1KgKg絕干空氣及相應(yīng)水汽的溫絕干空氣及相應(yīng)水汽的溫 度升高（或降低）度升高（或降低）11所需要（或放出）的熱量，稱所需要（或放出）的熱量，稱 為濕比熱。為濕比熱。 vgH Hccc Hc H 88.101.1 Hfc H 5 5. .濕空氣的焓濕空氣的焓 H I 濕空氣中濕空氣中1 1 kgkg絕干空氣的焓與相應(yīng)水汽的焓之和。絕干空氣的焓與相應(yīng)水汽的焓之和。 VgH HIII 0 HrtHCtCI vgH 0 HrtHCC vg HtH2490)88. 101. 1 ( 6 6. .干球溫度干球溫度t t和濕球溫度和濕球溫度 t （1 1）干球溫度）干球溫度 用普通溫度計(jì)測(cè)得的用

13、普通溫度計(jì)測(cè)得的濕空氣的真實(shí)溫度濕空氣的真實(shí)溫度 （2 2）濕球溫度）濕球溫度 濕球溫度計(jì)在溫度為濕球溫度計(jì)在溫度為t t，濕度為濕度為H H的不飽和空的不飽和空 氣流中，達(dá)到平衡或穩(wěn)定時(shí)所顯示的溫度。氣流中，達(dá)到平衡或穩(wěn)定時(shí)所顯示的溫度。 t 大量的大量的 濕空氣濕空氣 t, Ht, H 水水 表面水的表面水的 分壓高分壓高 N,kH 水向空氣水向空氣 主體傳遞主體傳遞 Q, 蒸發(fā)時(shí)蒸發(fā)時(shí) 需要吸熱需要吸熱 tw 自身降溫自身降溫 )( ttSQ SHHkN tsH )( , t NrQ )( , HH rk tt ts tH 對(duì)于空氣對(duì)于空氣 水蒸氣系統(tǒng)而言水蒸氣系統(tǒng)而言 09. 1 H

14、k Htft, 當(dāng)當(dāng) tt 時(shí)時(shí)， ts HH , 在一定的總壓下，已知在一定的總壓下，已知t、tw能否能否確定確定H? 7 7. .絕熱飽和冷卻溫度絕熱飽和冷卻溫度 as t 水分向空水分向空 氣中汽化氣中汽化 空氣降空氣降 溫增濕溫增濕 飽和飽和 as t 絕熱絕熱 焓不焓不 變變 對(duì)絕熱飽和器作焓衡算，即可求出絕熱飽和溫度對(duì)絕熱飽和器作焓衡算，即可求出絕熱飽和溫度 01 )(HrtHccI vg 02 )(rHtcHcI asasvasg 21 II 00 )()(rHtcHcHrtHcc asasvasgvg Hvasgvg ccHcHcc 一般一般H及及Has值均很小值均很小 )(

15、0 HH c r tt as H as )( 0 HH c r tt as H as Htftas, 是濕空氣在絕熱、冷卻、增濕過程是濕空氣在絕熱、冷卻、增濕過程 中達(dá)到的極限冷卻溫度。中達(dá)到的極限冷卻溫度。 對(duì)于空氣對(duì)于空氣水系統(tǒng)，水系統(tǒng)， H H k c ttas 注意：絕熱飽和溫度于濕球溫度的區(qū)別和聯(lián)系！注意：絕熱飽和溫度于濕球溫度的區(qū)別和聯(lián)系！ 8 8. .露點(diǎn)露點(diǎn) d t 將不飽和空氣將不飽和空氣等濕冷卻等濕冷卻到飽和狀態(tài)時(shí)的溫度到飽和狀態(tài)時(shí)的溫度 相應(yīng)的濕度稱為飽和濕度相應(yīng)的濕度稱為飽和濕度 d ts H , d d d ts ts ts pP p H , , , 622. 0 d

16、 d d ts ts ts H PH p , , , 622. 0 H HP 622. 0 對(duì)于水蒸汽對(duì)于水蒸汽空氣系統(tǒng)，干球溫度、絕熱飽和空氣系統(tǒng)，干球溫度、絕熱飽和 溫度和露點(diǎn)間的關(guān)系為：溫度和露點(diǎn)間的關(guān)系為： 不飽和空氣：不飽和空氣： das tttt )( 飽和空氣：飽和空氣： das tttt )( 例例9-19-1已知濕空氣的總壓為已知濕空氣的總壓為101.325101.325 kPakPa，相對(duì)濕度相對(duì)濕度 為為50%50%，干球溫度為，干球溫度為2020。試求：。試求： (1) (1)濕度；濕度； (2) (2)水蒸氣分壓水蒸氣分壓p;p; ( (3)3)露點(diǎn)露點(diǎn)t td d；

17、 (4) (4)焓焓I I； ( (5)5)如將如將500500kg/hkg/h干空氣預(yù)熱至干空氣預(yù)熱至117117，求所需熱，求所需熱 量量Q Q； ( (6)6)每小時(shí)送入預(yù)熱器的濕空氣體積每小時(shí)送入預(yù)熱器的濕空氣體積V V。 絕干氣絕干氣 濕度濕度 。時(shí)的飽和蒸氣壓為時(shí)的飽和蒸氣壓為水在水在 得得，由飽和水蒸氣表查，由飽和水蒸氣表查，解：解： kgkg pP p H kPap tkPaP s s s /00757. 0 34. 25 . 033.101 34. 25 . 0622. 0622. 0 H)1( 34. 220 2033.101 kPapp sv 17. 134. 25 .

18、0 )2( 水汽分壓水汽分壓 。度度表，得到對(duì)應(yīng)的飽和溫表，得到對(duì)應(yīng)的飽和溫 查飽和水蒸氣查飽和水蒸氣以可由以可由達(dá)到飽和時(shí)的溫度。所達(dá)到飽和時(shí)的溫度。所 不變的情況下，冷卻不變的情況下，冷卻或水汽分壓或水汽分壓露點(diǎn)是空氣在濕度露點(diǎn)是空氣在濕度 露點(diǎn)露點(diǎn) 9 17. 1 H )3( d v t kPaP p )/(6 .38 00727. 0249020)00727. 088. 101. 1( 2490)88. 101. 1( )4( 絕干氣絕干氣 焓焓 kgkJ HtHI I kWhkJ tHWtWcQ Q H 8 .13/4966 )20117()00727. 088. 101. 1(50

19、0 )88. 101. 1( )5( 熱量熱量 3 5 5 5 7 .419 1001. 1 100133. 1 273 20273 )00272. 0224. 1722. 0(500 100133. 1 273 273 )224. 1722. 0( m P t HWWvV H V)6(濕空氣體積濕空氣體積 等濕線等濕線 1.1.濕焓圖。濕焓圖。 等焓線等焓線 等溫線等溫線 等相對(duì)等相對(duì) 濕度線濕度線 水蒸氣水蒸氣 分壓線分壓線 二、濕焓圖及其應(yīng)用二、濕焓圖及其應(yīng)用 2 2. .濕焓圖的應(yīng)用濕焓圖的應(yīng)用 (1)(1)由測(cè)出的參數(shù)確定濕空氣的狀態(tài)由測(cè)出的參數(shù)確定濕空氣的狀態(tài) 水與空氣系統(tǒng)，已知空

20、氣的干球溫度水與空氣系統(tǒng)，已知空氣的干球溫度t t和濕球溫和濕球溫 度度t tw w，確定該空氣的狀態(tài)點(diǎn)確定該空氣的狀態(tài)點(diǎn)A(t,H)A(t,H)。 水與空氣系統(tǒng)中，已知水與空氣系統(tǒng)中，已知t t和和t td d，求原始狀態(tài)點(diǎn)求原始狀態(tài)點(diǎn) A(t,H)A(t,H)。 水與空氣系統(tǒng)中，已知水與空氣系統(tǒng)中，已知t t和和，求原始狀態(tài)點(diǎn)求原始狀態(tài)點(diǎn)A A的的 位置位置 (2)(2)已知濕空氣某兩個(gè)可確定狀態(tài)的獨(dú)立變量，求已知濕空氣某兩個(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)該濕空氣的其他參數(shù)和性質(zhì) A td A % A 例例9-29-2已知濕空氣的干球溫度已知濕空氣的干球溫度t t=30

21、=30，相對(duì)濕度相對(duì)濕度 =0.6=0.6，求濕空氣的濕度求濕空氣的濕度H H，露點(diǎn)露點(diǎn)t td d、t tas as。 。 %100 6 . 0 t=30 A H=0.016kg/kgH=0.016kg/kg干氣干氣 D td=21 等焓線 C tas=23 一、濕物料中含水量的表示方法一、濕物料中含水量的表示方法 二、二、干燥平衡曲線干燥平衡曲線 三、物料中所含水分的性質(zhì)三、物料中所含水分的性質(zhì) 四、平衡曲線的應(yīng)用四、平衡曲線的應(yīng)用 第第三三節(jié)節(jié) 固體物料干燥過程的相平衡固體物料干燥過程的相平衡 一、濕物料中含水量的表示方法一、濕物料中含水量的表示方法 1 1. .濕基含水量濕基含水量W

22、W 濕物料的總質(zhì)量濕物料的總質(zhì)量 水分質(zhì)量水分質(zhì)量 2 2. .干基含水量干基含水量X X 濕物料中絕干氣的質(zhì)量濕物料中絕干氣的質(zhì)量 濕物料中水分的質(zhì)量濕物料中水分的質(zhì)量 X 3 3. .換算關(guān)系換算關(guān)系 X X 1 1 X 溫度一定，對(duì)于一定的濕物料長(zhǎng)時(shí)間接觸濕空氣，達(dá)到平衡狀態(tài)。溫度一定，對(duì)于一定的濕物料長(zhǎng)時(shí)間接觸濕空氣，達(dá)到平衡狀態(tài)。 平衡蒸氣壓平衡蒸氣壓：平衡狀態(tài)下濕物料表面的蒸氣壓。平衡狀態(tài)下濕物料表面的蒸氣壓。 平衡含水量平衡含水量：平衡狀態(tài)下物料的含水量。平衡狀態(tài)下物料的含水量。 二、干燥平衡曲線二、干燥平衡曲線 1. p-X* (或或p*-X)線線 平衡含水量平衡含水量= =f

23、 ( ( 物料的性質(zhì)，空氣的狀態(tài)物料的性質(zhì)，空氣的狀態(tài)) ) 可見：可見： pV =0 X=0 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)，pV X s XX 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)， s XX sv pp S S D T E B C O A p pS p*A XS p1 pC p*C X* XAXB 平衡含水量曲線（平衡含水量曲線（ t =常數(shù)）常數(shù)） 2. -X線線 -X 圖受溫度的影響相對(duì)較小圖受溫度的影響相對(duì)較小 754 2 10 3 8 9 1 12 6 11 060402080100 4 8 12 16 20 24 28 / % X X* */kg/kg（水）水）/100kg/100kg（絕對(duì)干燥物料）絕對(duì)干燥物料） 某

24、些物料的平衡含水量（常溫下）某些物料的平衡含水量（常溫下） 1 1新聞紙新聞紙 2 2羊毛羊毛 3 3消化纖維消化纖維 4 4絲絲 5 5皮革皮革 6 6陶土陶土 7 7煙葉煙葉 8 8肥皂肥皂 9 9牛皮膠牛皮膠 1010木材木材 1111玻璃絲玻璃絲 1212棉花棉花 三、三、 物料中所含水分的性質(zhì)物料中所含水分的性質(zhì) 1.自由水分和平衡水分自由水分和平衡水分 平衡水分平衡水分：用一定狀態(tài)的濕空氣，干燥某濕物料，物料用一定狀態(tài)的濕空氣，干燥某濕物料，物料 能夠達(dá)到的極限含水量。能夠達(dá)到的極限含水量。 即：即：X X* 可能被空氣干燥的水分可能被空氣干燥的水分 。 2.2.結(jié)合水分和非結(jié)合水

25、分結(jié)合水分和非結(jié)合水分 結(jié)合水分結(jié)合水分：固、液之間結(jié)合力較強(qiáng)的水分，存在固、液之間結(jié)合力較強(qiáng)的水分，存在 于物料細(xì)胞壁內(nèi)或毛細(xì)管內(nèi)。于物料細(xì)胞壁內(nèi)或毛細(xì)管內(nèi)。 注：結(jié)合水產(chǎn)生的蒸汽壓小于同溫度下純水的蒸汽壓。注：結(jié)合水產(chǎn)生的蒸汽壓小于同溫度下純水的蒸汽壓。 非結(jié)合水分非結(jié)合水分：固液之間結(jié)合力較弱的水分，如物料固液之間結(jié)合力較弱的水分，如物料 表面的附著水分，或物料表面大孔內(nèi)的水分。表面的附著水分，或物料表面大孔內(nèi)的水分。 注：非結(jié)合水產(chǎn)生的蒸汽壓等于同溫度下純水的蒸汽壓。注：非結(jié)合水產(chǎn)生的蒸汽壓等于同溫度下純水的蒸汽壓。 （2 2）非結(jié)合水分是在干燥中容易除去的水分，而結(jié)）非結(jié)合水分是在干

26、燥中容易除去的水分，而結(jié) 合水分較難除去。是結(jié)合水還是非結(jié)合水僅決定于固合水分較難除去。是結(jié)合水還是非結(jié)合水僅決定于固 體物料本身的性質(zhì)，與空氣狀態(tài)無(wú)關(guān)。體物料本身的性質(zhì)，與空氣狀態(tài)無(wú)關(guān)。 注意：注意： （1 1）自由水分是在干燥中可以除去的水分，而平衡）自由水分是在干燥中可以除去的水分，而平衡 水分是不能除去的，自由水分和平衡水分的劃分除與水分是不能除去的，自由水分和平衡水分的劃分除與 物料有關(guān)外，還決定于空氣的狀態(tài)。物料有關(guān)外，還決定于空氣的狀態(tài)。 四、平衡曲線的應(yīng)用四、平衡曲線的應(yīng)用 1.1.確定過程進(jìn)行的方向確定過程進(jìn)行的方向 物料脫水而被干燥；物料脫水而被干燥； 物料吸水而增濕物料吸

27、水而增濕 ； 相平衡。相平衡。 2.2.確定過程的推動(dòng)力確定過程的推動(dòng)力 傳質(zhì)推動(dòng)力：傳質(zhì)推動(dòng)力： 濕份的傳遞方向，視推動(dòng)力的方向而定，或增濕或濕份的傳遞方向，視推動(dòng)力的方向而定，或增濕或 干燥。干燥。 傳熱推動(dòng)力：空氣的溫度與濕物料表面溫度之差。傳熱推動(dòng)力：空氣的溫度與濕物料表面溫度之差。 ppp * HHH * 水分的種類 100 0 結(jié)合水份 非結(jié)合水份 自由水份 平衡 水份 XSX* / % X100 3.3.確定在給定干燥介質(zhì)的條件下，濕物料中可能去確定在給定干燥介質(zhì)的條件下，濕物料中可能去 除的水分及干燥后物料的最低含水量除的水分及干燥后物料的最低含水量 。 一、干燥速率曲線一、干

28、燥速率曲線 二、濕分在濕物料中的傳遞機(jī)理二、濕分在濕物料中的傳遞機(jī)理 第四節(jié)第四節(jié) 恒定干燥條件下的干燥速率恒定干燥條件下的干燥速率 干燥速率定義干燥速率定義： 以濕度差表示以濕度差表示: : )(HHkU WH 以溫度差表示以溫度差表示: : )( w w tt r h U 一、干燥速率曲線一、干燥速率曲線 1.干燥曲線與干燥速率曲線干燥曲線與干燥速率曲線 Sd GdX Sd dW U 恒定干燥條件恒定干燥條件 干燥過程中，空氣的干燥過程中，空氣的濕度濕度、溫度溫度、速度速度及與濕物及與濕物 料的料的接觸狀態(tài)接觸狀態(tài)不變。不變。 例：少量濕物料與大量濕空氣相接觸。例：少量濕物料與大量濕空氣相

29、接觸。 干燥曲線及干燥速率曲線干燥曲線及干燥速率曲線 干燥曲線：干燥曲線： X 關(guān)系；關(guān)系； 干燥速率曲線：干燥速率曲線： U X 之間的關(guān)系。之間的關(guān)系。 A A C B D E X 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.7 0.6 246810121416 / h 干燥曲線干燥曲線 X* X* E D C B A A 恒速階段恒速階段降速階段降速階段 XC X U 0 典型的干燥速率曲線典型的干燥速率曲線(恒定干燥條件恒定干燥條件) AB（或（或AB）段：段： A點(diǎn)代表時(shí)間為零時(shí)的情況點(diǎn)代表時(shí)間為零時(shí)的情況, AB為濕物料不為濕物料不 穩(wěn)定的加熱過程。穩(wěn)定的加熱過程。 曲線分析：

30、曲線分析： BC段：段：在在BCBC段內(nèi)干燥速率保持恒定，稱為恒速干燥階段段內(nèi)干燥速率保持恒定，稱為恒速干燥階段。 C點(diǎn)：由恒速階段轉(zhuǎn)為降速階段的點(diǎn)稱為臨界點(diǎn)，所對(duì)應(yīng)濕物料點(diǎn)：由恒速階段轉(zhuǎn)為降速階段的點(diǎn)稱為臨界點(diǎn)，所對(duì)應(yīng)濕物料 的含水量稱為臨界含水量，用的含水量稱為臨界含水量，用Xc表示。表示。 CDE段：隨著物料含水量的減少，干燥速率下降，段：隨著物料含水量的減少，干燥速率下降，CDE段稱為段稱為 降速干燥階段。不同類型物料結(jié)構(gòu)不同，降速階段速率曲線的形降速干燥階段。不同類型物料結(jié)構(gòu)不同，降速階段速率曲線的形 狀也不同。狀也不同。 E點(diǎn)：點(diǎn)：E點(diǎn)的干燥速率為零，點(diǎn)的干燥速率為零，X*即為操作

31、條件下的平衡含水量。即為操作條件下的平衡含水量。 注意：注意：干燥曲線或干燥速率曲線是在恒定的空氣條件下獲得的，對(duì)干燥曲線或干燥速率曲線是在恒定的空氣條件下獲得的，對(duì) 指定的物料，空氣的溫度、濕度不同，速率曲線的位置也不同。指定的物料，空氣的溫度、濕度不同，速率曲線的位置也不同。 二、濕分在濕物料中的傳遞機(jī)理二、濕分在濕物料中的傳遞機(jī)理 1.1.濕物料分類濕物料分類 多孔性物料多孔性物料，如催化劑顆粒，砂子等。主要特征：，如催化劑顆粒，砂子等。主要特征： 水分存在于物料內(nèi)部大小不同的細(xì)孔和通道中；水分存在于物料內(nèi)部大小不同的細(xì)孔和通道中； 濕分移動(dòng)主要靠毛細(xì)管作用力；濕分移動(dòng)主要靠毛細(xì)管作用力

32、； 這類物料的臨界含水量較低，降速段一般分為兩個(gè)階段。這類物料的臨界含水量較低，降速段一般分為兩個(gè)階段。 非多孔性物料非多孔性物料，如肥皂、漿糊、骨膠等。主要特征：，如肥皂、漿糊、骨膠等。主要特征： 結(jié)合水與固相形成了單相溶液；結(jié)合水與固相形成了單相溶液； 濕分靠物料內(nèi)部存在的濕分差以擴(kuò)散的方式進(jìn)行遷移；濕分靠物料內(nèi)部存在的濕分差以擴(kuò)散的方式進(jìn)行遷移； 這類物料的干燥曲線的特點(diǎn)是恒速階段短，臨界含水量；這類物料的干燥曲線的特點(diǎn)是恒速階段短，臨界含水量； 較高，降速段為一平滑曲線。較高，降速段為一平滑曲線。 2.2.液體擴(kuò)散理論液體擴(kuò)散理論 主要論點(diǎn)：主要論點(diǎn)： 在降速干燥階段中，濕物料內(nèi)部的水

33、分不均勻，形成了濃度在降速干燥階段中，濕物料內(nèi)部的水分不均勻，形成了濃度 梯度，使水分由含水量較高的物料內(nèi)部向含水量較低的表面擴(kuò)梯度，使水分由含水量較高的物料內(nèi)部向含水量較低的表面擴(kuò) 散，然后水分在表面蒸發(fā)，進(jìn)入干燥介質(zhì)。散，然后水分在表面蒸發(fā)，進(jìn)入干燥介質(zhì)。 干燥速率完全決定于物料內(nèi)部的擴(kuò)散速率。此時(shí)，除了空氣干燥速率完全決定于物料內(nèi)部的擴(kuò)散速率。此時(shí)，除了空氣 的濕度影響表面上的平衡值外，干燥介質(zhì)的條件對(duì)干燥速率已的濕度影響表面上的平衡值外，干燥介質(zhì)的條件對(duì)干燥速率已 無(wú)影響。無(wú)影響。 非多孔性濕物料的降速干燥過程較符合擴(kuò)散理論。非多孔性濕物料的降速干燥過程較符合擴(kuò)散理論。 3.3.毛細(xì)管

34、理論毛細(xì)管理論 主要論點(diǎn)：主要論點(diǎn)： 多孔性物料具有復(fù)雜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的孔道，水分在多孔性物多孔性物料具有復(fù)雜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的孔道，水分在多孔性物 料中的移動(dòng)主要依靠毛細(xì)管力。料中的移動(dòng)主要依靠毛細(xì)管力。 多孔性物料的干燥過程較好地符合這一理論。多孔性物料的干燥過程較好地符合這一理論。 E D C B X R O 多孔性陶制平板的干燥速率曲線多孔性陶制平板的干燥速率曲線 E C B X R O 非多孔性粘土板的干燥速率曲線非多孔性粘土板的干燥速率曲線 第五節(jié)第五節(jié) 干燥過程的計(jì)算干燥過程的計(jì)算 一、干燥系統(tǒng)的物料衡算一、干燥系統(tǒng)的物料衡算 二、干燥系統(tǒng)的熱量衡算二、干燥系統(tǒng)的熱量衡算 三、干燥時(shí)間計(jì)算

35、三、干燥時(shí)間計(jì)算 一、干燥系統(tǒng)的物料衡算一、干燥系統(tǒng)的物料衡算 1 1. .水分蒸發(fā)量水分蒸發(fā)量 以單位時(shí)間為基準(zhǔn)，對(duì)水分作物料衡算以單位時(shí)間為基準(zhǔn)，對(duì)水分作物料衡算 2211 GXLHGXLH 2112 XXGHHLW 2 2. .空氣消耗量空氣消耗量L L 12 21 HH XXG L 12 HH W 每蒸發(fā)每蒸發(fā)1 1kgkg水分時(shí)，消耗的絕干空氣數(shù)量水分時(shí)，消耗的絕干空氣數(shù)量l l W L l 12 1 HH 3 3. .干燥產(chǎn)品流量干燥產(chǎn)品流量G G2 2 對(duì)干燥器作絕干物料的衡算對(duì)干燥器作絕干物料的衡算 1122 11 GG 2 11 2 1 1 G G 例例9-39-3在連續(xù)干燥

36、器中用熱空氣作介質(zhì)對(duì)物在連續(xù)干燥器中用熱空氣作介質(zhì)對(duì)物 料進(jìn)行干燥。濕物料的處理量為料進(jìn)行干燥。濕物料的處理量為1600kg/h1600kg/h，進(jìn)、，進(jìn)、 出干燥器的濕基含水量分別為出干燥器的濕基含水量分別為0.120.12和和0.020.02，空氣，空氣 進(jìn)、出干燥器的濕度分別為進(jìn)、出干燥器的濕度分別為0.010.01和和0.0280.028。試求水。試求水 分蒸發(fā)量、單位空氣消耗量和新鮮空氣消耗量、分蒸發(fā)量、單位空氣消耗量和新鮮空氣消耗量、 干燥產(chǎn)品量。干燥產(chǎn)品量。 hkgWGGor XGG G hkgHLL hkg HH W L kgkg HH l Ll hkgW x x X x x

37、X hkgwGG XXGW W /7 .14363 .1631600 7 .1436)0204. 01(1408)1( 3 /9170)01. 01(9079)1( /9079 01. 0028. 0 3 .163 /6 .55 01. 0028. 0 11 )2( /3 .1630204. 01364. 01408 0204. 0 02. 01 02. 0 1 1364. 0 12. 01 12. 0 1 /1408)12. 01(1600)1( )( 1 12 22 2 11 12 12 1 2 2 2 1 1 1 11 21 ： ）干燥產(chǎn)品量）干燥產(chǎn)品量（ 新鮮氣新鮮氣 絕干氣絕干氣 水

38、分水分絕干氣絕干氣 和新鮮空氣消耗量和新鮮空氣消耗量單位空氣消耗量單位空氣消耗量 水水）（ 絕干料絕干料其中：其中： ）水分蒸發(fā)量）水分蒸發(fā)量解：（解：（ 二、干燥系統(tǒng)的熱量衡算二、干燥系統(tǒng)的熱量衡算 1 1. .熱量衡算的基本方程熱量衡算的基本方程 忽略預(yù)熱器的熱損失，對(duì)預(yù)熱器進(jìn)行熱量衡算：忽略預(yù)熱器的熱損失，對(duì)預(yù)熱器進(jìn)行熱量衡算： 10 LIQLI p 單位時(shí)間內(nèi)預(yù)熱器消耗的熱量為：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)預(yù)熱器消耗的熱量為： 01 IILQ p 以以1 1s s為基準(zhǔn)，對(duì)干燥器進(jìn)行熱量衡算：為基準(zhǔn)，對(duì)干燥器進(jìn)行熱量衡算： LD QIGLIQIGLI 2211 單位時(shí)間內(nèi)向干燥器補(bǔ)充的熱量為：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)

39、向干燥器補(bǔ)充的熱量為： LD QIIGIILQ 1212 單位時(shí)間內(nèi)干燥系統(tǒng)消耗的總熱量為：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)干燥系統(tǒng)消耗的總熱量為： Dp QQQ L QIIGIIL 1202 連續(xù)干燥系統(tǒng)熱量衡算的基本方程式連續(xù)干燥系統(tǒng)熱量衡算的基本方程式 假設(shè)新鮮干空氣中水汽的焓等于離開干燥器廢假設(shè)新鮮干空氣中水汽的焓等于離開干燥器廢 氣中水汽的焓氣中水汽的焓 20VV II 濕空氣進(jìn)出干燥器時(shí)的焓分別為：濕空氣進(jìn)出干燥器時(shí)的焓分別為： 0000 HItcI Vg 2222 HItcI Vg 0220202 HHIttcII Vg 0222002 HHtcrttcg 02202 88. 1249001. 1HH

40、ttt 濕物料進(jìn)出干燥器的焓分別為：濕物料進(jìn)出干燥器的焓分別為： 222 m cI 1212 m cII Dp QQQ L QIIGIIL 1202 Lm QGc HHtttL 12 02202 88. 1249001. 1 111 m cI 假設(shè)濕物料進(jìn)出干燥器時(shí)的比熱取平均值假設(shè)濕物料進(jìn)出干燥器時(shí)的比熱取平均值 m c 12 HH W L 02 HH W Q 022 02 02 88. 1249001. 1HHt HH W ttL Lm QGc 12 Lm QGctWttL 12202 88. 1249001. 1 可見：向干燥系統(tǒng)輸入的熱量用于：可見：向干燥系統(tǒng)輸入的熱量用于：加熱空氣加

41、熱空氣；加加 熱物料熱物料；蒸發(fā)水分蒸發(fā)水分；熱損失熱損失 。 Xccc sm 其中：其中： 2 2. .干燥系統(tǒng)的熱效率干燥系統(tǒng)的熱效率 %100 量量向向干干燥燥系系統(tǒng)統(tǒng)輸輸入入的的總總熱熱 蒸蒸發(fā)發(fā)水水分分所所需需的的熱熱量量 蒸發(fā)水分所需的熱量為：蒸發(fā)水分所需的熱量為： WtWQV 12 187. 488. 12490 忽略物料中水分帶入的焓忽略物料中水分帶入的焓 2 88. 12490tWQV %100 88. 12490 2 Q tW 3.3.理想干燥過程和非理想干燥過程理想干燥過程和非理想干燥過程 (1)(1)理想干燥過程理想干燥過程 不向干燥器中補(bǔ)充熱量不向干燥器中補(bǔ)充熱量 Q

42、D=0=0； 忽略干燥器向周圍散失的熱量忽略干燥器向周圍散失的熱量 QL=0=0； 物料進(jìn)出干燥器的焓相等物料進(jìn)出干燥器的焓相等 0 12 IIG DDp QIILQQQ )( 01 L QIIGIIL 1202 21 II 理想干燥過程為等焓過程，近似絕熱飽和過程。理想干燥過程為等焓過程，近似絕熱飽和過程。 H0 t0 A I H t1B t2 C 21 II 理想干燥過程在濕焓圖上的表示方法理想干燥過程在濕焓圖上的表示方法 (2)(2)非理想干燥過程非理想干燥過程 非理想干燥過程為非等焓干燥過程；非理想干燥過程為非等焓干燥過程； 空氣狀態(tài)不是沿絕熱飽和線變化空氣狀態(tài)不是沿絕熱飽和線變化 ；

43、 實(shí)際的干燥過程大多為非理想干燥過程。實(shí)際的干燥過程大多為非理想干燥過程。 I H t1B t2 C 21 II C1 C2 C3 例例9-4在常壓絕熱干燥器中將在常壓絕熱干燥器中將1500kg濕物料濕物料 從原始含水量從原始含水量18降至降至1.5(濕基濕基)。空氣溫度為?？諝鉁囟葹?25、濕度為、濕度為0.01，在預(yù)熱器升溫至，在預(yù)熱器升溫至90后進(jìn)入后進(jìn)入 干燥器，離開干燥器的溫度為干燥器，離開干燥器的溫度為50。試計(jì)算：完。試計(jì)算：完 成任務(wù)所需新鮮空氣量、預(yù)熱器的熱負(fù)荷。成任務(wù)所需新鮮空氣量、預(yù)熱器的熱負(fù)荷。 222111 21 2 2 2 1 1 1 11 0 2490)88. 1

44、01. 1(2490)88. 101. 1( 3 .25101523. 02195. 01230)( 01523. 0 015. 01 015. 0 1 2195. 0 18. 01 18. 0 1 1230)18. 01(1500)1( 1 HtHHtH kgXXGW w w X w w X kgwGG L ，即即：進(jìn)進(jìn)出出干干燥燥器器的的焓焓值值相相等等對(duì)對(duì)絕絕熱熱干干燥燥過過程程，空空氣氣 水水）（ 絕絕干干料料 ）新新鮮鮮空空氣氣消消耗耗量量解解：（ kJ ttHLIILQ Q kgHLL kg HH W L H HH p p 64 01001 44 00 4 02 2 22 1005

45、5. 12590)01. 088. 101. 1(10578. 1 )(88. 101. 1()( 2 10594. 1)01. 01(10578. 1)1( 10578. 1 01. 0002593. 0 3 .251 02593. 0 249050)88. 101. 1( 01. 0249090)01. 088. 101. 1( ）（ ）預(yù)熱器的熱負(fù)荷）預(yù)熱器的熱負(fù)荷（ 新鮮氣新鮮氣 絕干氣絕干氣 求得：求得： 例例9-59-5：某種濕物料在常壓氣流干燥器中進(jìn)行干某種濕物料在常壓氣流干燥器中進(jìn)行干 燥，濕物料的流量為燥，濕物料的流量為1 1kg/skg/s，初始濕基含水量為初始濕基含水量為

46、3.5%3.5%， 干燥產(chǎn)品的濕基含水量為干燥產(chǎn)品的濕基含水量為0.5%0.5%?？諝鉅顩r為：初始。空氣狀況為：初始 溫度為溫度為2525，濕度為，濕度為0.005kg/kg0.005kg/kg干空氣，經(jīng)預(yù)熱后干空氣，經(jīng)預(yù)熱后 進(jìn)干燥器的溫度為進(jìn)干燥器的溫度為140140，若離開干燥器的溫度選定，若離開干燥器的溫度選定 為為6060和和4040，試分別計(jì)算需要的空氣消耗量及預(yù)，試分別計(jì)算需要的空氣消耗量及預(yù) 熱器的傳熱速率。熱器的傳熱速率。 又若空氣在干燥器的后續(xù)設(shè)備中溫度下降了又若空氣在干燥器的后續(xù)設(shè)備中溫度下降了 1010，試分析以上兩種情況下物料是否返潮？假設(shè)，試分析以上兩種情況下物料是

47、否返潮？假設(shè) 干燥器為理想干燥器干燥器為理想干燥器。 解：解：因在干燥器內(nèi)經(jīng)歷等焓過程，因在干燥器內(nèi)經(jīng)歷等焓過程， 21HH II 222111 249088. 101. 1249088. 101. 1HtHHtH 140 1 t 干空氣干空氣kgkgHH/005. 0 01 60 2 t 24906088. 1 6001. 1005. 02490 24906088. 1 140005. 088. 101. 1 2 H 干空氣干空氣kgkg/0363. 0 絕干物料量絕干物料量 ： 11 1 GGC 035. 011 skg/965. 0 1 1 1 1 X絕干料絕干料水水 kgkg/0363

48、. 0 5 .96 5 . 3 絕干料絕干料水水 kgkgX/00503. 0 5 . 01 5 . 0 2 絕干空氣量絕干空氣量 12 22 HH XXG L C 005. 00363. 0 00503. 00363. 0965. 0 skg/964. 0 預(yù)熱器的傳熱速率預(yù)熱器的傳熱速率 )( 01 ttLcQ Hp 010 88. 101. 1ttHL 25140005. 088. 101. 1964. 0 skJ /113 40 2 t 干空氣干空氣kgkgH/0447. 0 2 skgL/76. 0 skJQ p /89 分析物料的返潮情況分析物料的返潮情況 當(dāng)當(dāng)t t2 2=60=

49、60時(shí)，干燥器出口空氣中水汽分壓為時(shí)，干燥器出口空氣中水汽分壓為 2 2 2 622. 0H PH p 0363. 0622. 0 0363. 033.101 kPa59. 5 t t=50=50時(shí)，飽和蒸汽壓時(shí)，飽和蒸汽壓p ps s=12.34kPa=12.34kPa， 2 pps 即此時(shí)空氣溫度尚未達(dá)到氣體的露點(diǎn)，即此時(shí)空氣溫度尚未達(dá)到氣體的露點(diǎn)，不會(huì)返潮不會(huì)返潮。 當(dāng)當(dāng)t t2 2=40=40時(shí)，干燥器出口空氣中水汽分壓為時(shí)，干燥器出口空氣中水汽分壓為 kPap79. 6 0447. 0622. 0 0447. 033.101 2 t t=30=30時(shí)，飽和蒸汽壓時(shí)，飽和蒸汽壓p ps s=4.25kPa=4.25kPa， s pp 2 物料可能返潮。物料可能返潮。 三、干燥時(shí)間的計(jì)算三、干燥時(shí)間的計(jì)算