西華大學(xué)化工原理下冊期末考試復(fù)習(xí)資料

1、化工原理 2 學(xué)習(xí)要求第 7 章 傳質(zhì)與分離過程概論1、掌握平衡分離與速率分離的概念（基本原理）及各自有哪些主要類型。 平衡分離：借助分離媒介（熱能、溶解、吸附 劑）使均相混合物變?yōu)閮上啵瑑上嘀?，各組 分達(dá)到某種平衡，以各組分在處于平衡的兩相中分配關(guān)系的差異為依據(jù)實(shí)現(xiàn)分離。 主要類型：（1）氣液傳質(zhì)過程（ 2）汽液傳質(zhì)過程（ 3）液液傳質(zhì)過程（ 4）液固傳質(zhì)過程（ 5） 氣固傳質(zhì)過程 速率分離：借助推動(dòng)力（壓力、溫度、點(diǎn)位差）的作用，利用各組擴(kuò)散速度的差異，實(shí)現(xiàn)分 離。主要類型：（ 1）膜分離：超濾、反滲透、滲析、電滲析（2）場分離：電泳、熱擴(kuò)散、高梯度磁場分離2、掌握質(zhì)量傳遞的兩者方式（分子

2、擴(kuò)散和對(duì)流擴(kuò)散） 。 分子擴(kuò)散：由于分子的無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)而形成的物質(zhì)傳遞現(xiàn)象 分子傳質(zhì)。 對(duì)流擴(kuò)散： 運(yùn)動(dòng)流體與固體表面之間， 或兩個(gè)有限互溶的運(yùn)動(dòng)流體之間的質(zhì)量傳遞過程 對(duì)流傳質(zhì)3、理解雙膜理論（雙膜模型）的論點(diǎn)（原理） 。（1）相互接觸的兩流體間存在著穩(wěn)定的相界面，界面兩側(cè)各存在著一個(gè)很薄（等效厚度分別 為 zG 和 zL ）的流體膜層（氣膜和液膜） 。溶質(zhì)以分子擴(kuò)散方式通過此兩膜層。（2）溶質(zhì)在相界面處的濃度處于相平衡狀態(tài)。無傳質(zhì)阻力。（3）在膜層以外的兩相主流區(qū)由于流體湍動(dòng)劇烈，傳質(zhì)速率高，傳質(zhì)阻力可以忽略不計(jì)，相 際的傳質(zhì)阻力集中在兩個(gè)膜層內(nèi)。4、理解對(duì)傳質(zhì)設(shè)備的性能要求、主要種類。性

3、能要求： 單位體積中，兩相的接觸面積應(yīng)盡可能大 兩相分布均勻，避免或抑制溝流、短路及返混等現(xiàn)象發(fā)生 流體的通量大，單位設(shè)備體積的處理量大 流動(dòng)阻力小，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)動(dòng)力消耗低 操作彈性大，對(duì)物料的適應(yīng)性強(qiáng)結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低廉，操作調(diào)節(jié)方便，運(yùn)行安全可靠 主要種類： 板式塔為逐級(jí)接觸式的氣液傳質(zhì)設(shè)備，它主要由圓柱形殼體、塔板、溢流堰、降液管及受液 盤等部件構(gòu)成。塔板的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)：生產(chǎn)能力大塔板效率高塔板壓降低 操作彈性大結(jié)構(gòu)簡單，制造維修方便，造價(jià)低 填料塔為連續(xù)接觸式的氣液傳質(zhì)設(shè)備，它主要由圓柱形殼體、液體分布器、填料支承板、塔 填料、填料壓板及液體再分布裝置等部件構(gòu)成。填料的性能評(píng)價(jià) ：生產(chǎn)能力大、

4、傳質(zhì)效率高、填料層壓降低、操作彈性大、造價(jià)低 填料的選用：傳質(zhì)效率要高，填料的通量要大，填料的壓降要低，填料抗污堵性能強(qiáng)，填料 便于拆裝、檢修第 8 章 吸收1、掌握吸收的概念、基本原理、推動(dòng)力，了解吸收的用途。吸收概念： 使混合氣體與適當(dāng)?shù)囊后w接觸， 氣體中的一個(gè)或幾個(gè)組分便溶解于液體內(nèi) 而形成溶液， 于是原混合氣體的組分得以分離。 這種利用各組組分溶解度不同而分離氣體混 合物的操作稱為吸收。吸收的基本原理： 當(dāng)氣相中溶質(zhì)的實(shí)際分壓高于與液相成平衡的溶質(zhì)分壓時(shí)， 溶質(zhì)便由 氣相向液相轉(zhuǎn)移， 即吸收。 利用混合氣體中各組分在液體中溶解度差異， 使某些易溶組分進(jìn) 入液相形成溶液，不溶或難溶組分仍

5、留在氣相，從而實(shí)現(xiàn)混合氣體的分離。吸收的推動(dòng)力 : 氣體吸收是混合氣體中某些組分在氣液相界面上溶解、在氣相和液相內(nèi) 由濃度差推動(dòng)的傳質(zhì)過程。2、掌握吸收劑、吸收液、解吸（脫吸） 、物理吸收、化學(xué)吸收的概念。 吸收劑：吸收操作中所用的溶劑，以S 表示。吸收液（溶液） ：吸收操作后得到的溶液，主要成分為溶劑 S 和溶質(zhì) A。 解吸或脫吸：與吸收相反的過程，即溶質(zhì)從液相中分離而轉(zhuǎn)移到氣相的過程。 物理吸收： 吸收過程溶質(zhì)與溶劑不發(fā)生顯著的化學(xué)反應(yīng)， 可視為單純的氣體溶解于液相的過 程。如用水吸收二氧化碳、用水吸收乙醇或丙醇蒸汽、用洗油吸收芳烴等?；瘜W(xué)吸收：溶質(zhì)與溶劑有顯著的化學(xué)反應(yīng)發(fā)生。如用氫氧化鈉

6、或碳酸鈉溶液吸收二氧化碳、 用稀硫酸吸收氨等過程。 化學(xué)反應(yīng)能大大提高單位體積液體所能吸收的氣體量并加快吸收速 率。但溶液解吸再生較難。3、理解相平衡關(guān)系在吸收中的應(yīng)用，理解溫度和壓力對(duì)吸收及解吸的影響。1）判斷傳質(zhì)的方向 2）確定傳質(zhì)的推動(dòng)力 3）指明傳質(zhì)進(jìn)行的極限2、了解亨利定律的表達(dá)式及物理意義。1）p-x關(guān)系：若溶質(zhì)在氣、液相中的組成分別以分壓P、摩爾分?jǐn)?shù)x表示，亨利定律為：p*=Ex（E 亨利系數(shù)， kPa）2）p-c關(guān)系：若溶質(zhì)在氣、液相中的組成分別以分壓p、摩爾濃度c（ kmol/m 3）表示，亨利定律為：p*=c/H（H-溶解度系數(shù)，kmol/（m 3 kPa）3）y-x關(guān)系：

7、若溶質(zhì)在氣、液相中的組成分別以摩爾分?jǐn)?shù)y、x表示，亨利定律為：y*= m x（m 相平衡常數(shù) ）4）Y -X 關(guān)系 （摩爾比） Y*=mX物理意義： 用來描述稀溶液（或難溶氣體） 在一定溫度下，當(dāng)總壓不高（通常不超過 500kP） 時(shí)，互成平衡的氣液兩相組成間的關(guān)系。4、了解亨利定律的表達(dá)式及物理意義。1）p-x關(guān)系：若溶質(zhì)在氣、液相中的組成分別以分壓p、摩爾分?jǐn)?shù)x表示，亨利定律為：p*=Ex（E 亨利系數(shù)， kPa）2）p-c關(guān)系：若溶質(zhì)在氣、液相中的組成分別以分壓p、摩爾濃度c （kmol/m 3）表示，亨利定律為：p*=c/H（H-溶解度系數(shù)，kmol/（m 3 kPa）3）y-x關(guān)系：

8、若溶質(zhì)在氣、液相中的組成分別以摩爾分?jǐn)?shù)y、x表示，亨利定律為：y*= m x（m 相平衡常數(shù) ）4）Y -X 關(guān)系 （摩爾比） Y*=mX物理意義： 用來描述稀溶液（或難溶氣體） 在一定溫度下，當(dāng)總壓不高（通常不超過 500kP） 時(shí)，互成平衡的氣液兩相組成間的關(guān)系。5、掌握液氣比的概念，其大小對(duì)吸收操作有何影響，若何確定（吸收劑用量）？ 液氣比：塔內(nèi)任一橫截面上的氣相組成 Y 與液相組成 X 成線性關(guān)系，直線的斜率 q n，L/q n, V ， 稱為液氣比。在吸收塔的計(jì)算中， 通常氣體處理量是已知的， 而吸收劑的用量需通過工藝計(jì)算來確定。 在氣量一定的情況下，確定吸收劑的用量也即確定液氣比

9、q n，L/q n, V ，液氣比 q n，L/q n, V 的 確定方法是，先求出吸收過程的最小液氣比（q n, L/q n, V ） min，然后再根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，確定適宜（操作）液氣比。6、理解填料塔的基本結(jié)構(gòu)、工作原理及特點(diǎn)。 特點(diǎn)：1. 填料塔的流體力學(xué)性能1）填料層的持液量 （m3液體/m3填料）：填料層的持液量是指在一定操作的條件下，在單位 體積填料層內(nèi)所積存的液體體積。2）填料層的壓降：填料層的壓降形成 -液膜與填料表面的摩擦、液膜與上升氣體的摩擦2. 填料塔的操作特性1 ）填料塔內(nèi)的氣液分布2）液體噴淋密度與填料表面的潤濕3）液泛：在泛點(diǎn)氣速下，持液量的增多使液相由分散相變?yōu)檫B

10、續(xù)相，而氣相則由連續(xù)相變 為分散相，此時(shí)氣體呈氣泡形式通過液層，氣流出現(xiàn)脈動(dòng)，液體被帶出塔頂，塔的操作極不 穩(wěn)定，甚至被破壞，此種情況稱為液泛。4）填料塔的返混 基本原理（無） 基本結(jié)構(gòu)：1+塔殼體；2. 液體分布器；3. 填料壓板；4填料；5：液體國分布器;6.填料支承板，7、掌握填料特性參數(shù)(比表面、空隙率、填料因子)的定義，了解常見填料形狀類型。(1) 比表面積：單位體積填料層的表面積稱為比表面積，以at表示，其單位為 m2/m3。(2) 空隙率：單位體積填料層的空隙體積稱為空隙率，以表示，其單位為 m3/m3,或以%表示。(3) 填料因子：填料的比表面積與空隙率三次方的比值稱為填料因子

11、，以表示，其單位為1/m。= at / 31散裝填料(1) 環(huán)形填料：拉西環(huán)、鮑爾環(huán)、階梯環(huán)、扁環(huán)(2) 鞍形填料與環(huán)鞍形填料：弧鞍填料、矩鞍填料、金屬環(huán)矩鞍填料(3) 球形填料與花環(huán)填料：多面球填料、TRI球形填料、花環(huán)填料、共軛環(huán)填料、海爾環(huán)填料、 納特環(huán)填料、塑料異型環(huán)矩鞍填料2規(guī)整填料(1) 格柵填料：木格柵填料、格里奇格柵填料(2) 波紋填料：金屬孔板波紋填料、金屬絲網(wǎng)波紋填料、陶瓷板波紋填料、塑料板波紋填料第9章蒸餾學(xué)習(xí)要求1、掌握蒸餾的特點(diǎn)、分類及原理。蒸餾：利用液體混合物中各組分揮發(fā)性的差異，以熱能為媒介使其部分氣化，從而在氣相富集輕組分(易揮發(fā)組分)，液相富集重組分(難揮發(fā)組

12、分)，使液體混合物得以分離的方法。(1) 按蒸餾方式分簡單蒸餾或平衡蒸餾： 一般用在混合物各組分揮發(fā)性相差大，對(duì)組分分離程度要求又不高的情況下。精餾：在混合物組分分離純度要求很高時(shí)采用。特殊精餾：混合物中各組分揮發(fā)性相差很小，或形成恒沸液(azeotrope)，難以或不能用普通精餾加以分離時(shí)，借助某些特殊手段進(jìn)行的精餾。(2) 按操作流程分間歇精餾：多用于小批量生產(chǎn)或某些有特殊要求的場合。連續(xù)精餾：多用于大批量工業(yè)生產(chǎn)中。2、理解簡單的蒸餾操作流程，原理及產(chǎn)品濃度特點(diǎn)。簡單蒸餾也稱微分蒸餾，為持續(xù)加熱，逐漸蒸餾的過程，是間歇非穩(wěn)態(tài)操作。加入蒸餾釜的原料液持續(xù)吸熱沸騰氣化，產(chǎn)生的蒸氣由釜頂連續(xù)引

13、入冷凝器得餾出液產(chǎn)品。釜內(nèi)任一時(shí)刻的氣、液兩相組成互成平衡。蒸餾過程中系統(tǒng)的溫度和氣、液相組成均隨時(shí)間改變。任一時(shí)刻，易揮發(fā)組分在蒸氣中的含量y始終大于剩余在釜內(nèi)的液相中的含量x,釜內(nèi)組分含量 x由原料的初始組成 xF-沿泡點(diǎn)線不斷下降直至終止蒸餾時(shí)組成xE，釜內(nèi)溶液的沸點(diǎn)溫度不斷升高，蒸氣相組成y也隨之沿露點(diǎn)線不斷降低。3、掌握恒沸混合液，理解相平衡常數(shù)、揮發(fā)度，相對(duì)揮發(fā)度的概念。恒沸液：平衡時(shí)氣相和液相組成相同，相圖中氣相線和液相線重合。相平衡常數(shù)：精餾計(jì)算中，通常用 Ki表示i組分的相平衡常數(shù)，其定義為 ： 式中yi和xi分別表示i組分在互為平衡的氣、液兩相中的摩爾分?jǐn)?shù)。對(duì)于易揮發(fā)組分，

14、Ki 1，即yi xi。Ki并非常數(shù)，當(dāng)p一定時(shí)，Ki隨溫度而變化。Ki值越大，組分在氣、 液兩相中的摩爾分?jǐn)?shù)相差越大，分離也越容易。揮發(fā)度：（ppt）溶液中各組份的揮發(fā)性由揮發(fā)度來衡量，其定義為組分在氣相中的平衡蒸氣壓（分壓）與在液相中的摩爾分?jǐn)?shù)的比值。對(duì)雙組分物系PaPbA B XaXb相對(duì)揮發(fā)度：（書）習(xí)慣上，用易揮發(fā)組分的揮發(fā)度與難揮發(fā)組分的揮發(fā)度之比來表示相對(duì)揮發(fā)度。以表示，即A Pa Xab Pb/ Xb4、掌握精餾分離原理（用 Tx y圖分析）和精餾操作連續(xù)進(jìn)行的必要條件。在一定壓力下，將混合蒸氣進(jìn)行連續(xù)部分冷凝，蒸氣相的組成沿t-x（y）相圖的露點(diǎn)線變化，結(jié)果可得到難揮發(fā)組分（

15、重組分）含量很低而易揮發(fā)組分（輕組分）摩爾分?jǐn)?shù)y很高的蒸氣。精餾過程正是這二者的有機(jī)結(jié)合。翅合議汽辛汝那井沖得真熬殛昭的號(hào)榨璇爼升mi o 濕汗竜七肚郃仲至扯.藩利純麻廉的第禪霍n師.發(fā)生質(zhì)熱交換，在每一釜中都實(shí)現(xiàn)部分氣 化和部分冷凝。一一精餾塔原理設(shè)有1、2、3三釜，每釜部分氣化，則有：xi v x2 v x3yi v y2v y3t1t2t3即釜數(shù)越多則頂上產(chǎn)品越純。缺點(diǎn)：收率低，能耗大。為此：（1）去掉冷凝器（2）從上到下引入回流 利用下一釜的高溫蒸氣與上一釜的低溫液體混合，5、理解精餾操作流程，精餾段，提餾段的概念及作用。原料液經(jīng)預(yù)熱器加熱到指定溫度后，送入精餾塔的進(jìn)料板， 在進(jìn)料板上

16、與自塔上部下降的回流液體匯合后，逐板溢流，最后流入塔底再沸器中。在每層板上，回流液體與上升蒸氣互相 接觸，進(jìn)行熱和質(zhì)的傳遞過程。操作時(shí)，連續(xù)地從再沸器取出部分液體作為塔底產(chǎn)品（釜?dú)?液），部分液體汽化，產(chǎn)生上升蒸氣，依次通過各層塔板。塔頂蒸氣浸入冷凝器中被全部冷 凝，并將部分冷凝液用泵送回塔頂作為回流液體，其余部分經(jīng)冷卻器后被送出作為塔頂產(chǎn)品（餾出液）。塔頂回流和塔底再沸器產(chǎn)生上升蒸汽是精餾得以連續(xù)穩(wěn)定操作的兩個(gè)必要條件。 精餾段一加料板以上的塔段氣相中的重組分向液相（回流液）傳遞，而液相中的輕組分向氣相傳遞，從而完成上升蒸氣的精制。提餾段一加料板以下的塔段下降液體（包括回流液和料液中的液體部

17、分）中的輕組分向氣相（回流）傳遞，而氣相中的重組分向液相傳遞，從而完成下降液體重組分的提濃。I w ,i.呼事打 ItUl 1 AM 4 dK tw (或tas) td飽和濕空氣 ： t = tw (或tas)= td絕熱飽和溫度t as和濕球溫度tw是兩完全不同的概念，但兩者均為空氣初始溫度和濕度H的函數(shù)，特別對(duì)水蒸氣一空氣系統(tǒng)，兩者在數(shù)值上近似相等，這樣就可用濕球溫度tw代替絕熱飽和溫度t as，簡化許多計(jì)算。3、理解濕空氣的H I圖的制成原理，包括了哪些參數(shù)，熟練應(yīng)用H I圖查找狀態(tài)點(diǎn)(由已知兩個(gè)狀態(tài)參數(shù)查狀態(tài)點(diǎn)的作圖法，如已知干濕球溫度查狀態(tài)點(diǎn)等)，查露點(diǎn)，分析狀態(tài)變化過程及相關(guān)的計(jì)算

18、(熟練間壁式加熱和冷卻以及冷卻減濕過程，不同狀態(tài)的混 合過程，絕熱過程)。H-1圖是在一定的總壓下制得，一般常壓P=101330Pa,縱坐標(biāo)為濕度H,橫坐標(biāo)為焓I，為表達(dá)清楚，橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)夾角為1350,橫坐標(biāo)為斜軸。(1 )等濕度線(等 H線)群：為平行于縱坐標(biāo)的線群(2) 等焓線(等I線)群：為平行于橫坐標(biāo)(斜軸)的線群(3) 等干球溫度線(等t線)(1.88t2491 )H 1.01t當(dāng)t為一定值時(shí),I和H為直線關(guān)系，不同的t直線斜率不同。理得其他等0線。(5)蒸氣分壓線PvHp0.622 H(4) 等相對(duì)濕度線(等$線)：當(dāng)0值為某一定值0 1時(shí)，H與ps成曲線，ps而又是 溫度t的

19、函數(shù)，算出若干組 H和t的對(duì)應(yīng)關(guān)系，描繪在 H- I坐標(biāo)中，即為等01線，同H I圖的說明與應(yīng)用根據(jù)空氣任意兩個(gè)獨(dú)立參數(shù)，先在H-1圖上確定空氣狀態(tài)點(diǎn)，然后查取其他狀態(tài)參數(shù)。如圖，只要知道任意兩參數(shù)，既可確定A位置，從而，得到其他參數(shù)。r(p=100HP、H若已知濕空氣的一對(duì)參數(shù) t tw t td、t 0 ，求濕空氣的狀態(tài)點(diǎn)，作圖方法 如下：ltQ 或、廠K1 t一一注11AVt=10Q% td已知t r妙4、掌握物料濕基水分，干基水分，平衡水分（平衡濕度）的定義。理解物料的平衡水分與 介質(zhì)的H、t、相對(duì)濕度等有何關(guān)系？物料所含液態(tài)濕份的質(zhì)量 州w濕基含水量 w：單位質(zhì)量的濕物料中所含液態(tài)濕

20、分的質(zhì)量。濕物料的質(zhì)量Gc WTF基水含量 X：單位質(zhì)量的絕干物料中所含液態(tài)濕分的質(zhì)量。X 物料所含液態(tài)濕份的質(zhì)量 Wt絕干物料的質(zhì)量Gc平衡水分：當(dāng)物料與一定狀態(tài)的空氣接觸后，物料將釋出或吸入水分，最終達(dá)到恒定的含水量，若空氣狀態(tài)恒定，則物料將永遠(yuǎn)維持這么多的含水量，不會(huì)因接觸時(shí)間延長而改變，這 種恒定的含水量稱為該物料在固定空氣狀態(tài)下的平衡水分關(guān)系（1）：空氣的相對(duì)濕度較小,平衡水分越低,能夠被干燥除去的水分越多,當(dāng)，=0時(shí),各種 物料的平衡水分都為零，即濕物料只有與絕干空氣相接觸才能被干燥成絕干物料（2）:物料的平衡含水量隨空氣溫度升高而略有減少 5、理解影響干燥速度的因素，掌握理論干燥

21、過程概念。干燥階段的理論解釋恒速干燥段：物料表面濕潤，X Xc ,汽化的是非結(jié)合水分。由物料內(nèi)部向表面輸送的濕份足以保持物料表面的充分濕潤，干燥速率由濕份汽化速率控制（取決于物料外部的干燥條件 ），故恒速干燥段又稱為表面汽化控制階段。此時(shí)，物料表面溫度接近濕球溫度，熱量全部用于汽化。對(duì)于空氣-水系統(tǒng)，tw100 C。當(dāng)氣體的濕度一定時(shí)，氣體的溫度越高，干、濕球溫度的差值越大。結(jié)論：當(dāng)物料充分濕潤時(shí)，可以使用高溫氣體做干燥介質(zhì)而不至于燒毀物料。例如，可以使用500C的氣體烘干淀粉。降速干燥段：X Xc物料實(shí)際汽化表面變?。ǔ霈F(xiàn)干區(qū)），第一降速段；汽化表面內(nèi)移，第二降速段； 平衡蒸汽壓下降（各種形

22、式的結(jié)合水）； 固體內(nèi)部水分?jǐn)U散速度極慢（非多孔介質(zhì)）。降速段干燥速率取決于濕份與物料的結(jié)合方式，以及物料的 結(jié)構(gòu)，物料外部的干燥條件對(duì)其影響不大。降速干燥段物料的溫度隨濕含量X的降低而升高。降速干燥段汽化的水份包括結(jié)合水分，其性質(zhì)與物料本性的關(guān)系十分復(fù)雜，故 X的變化規(guī)律通常需通過實(shí)驗(yàn)測定。臨界含水量Xc前述以臨界濕含量 Xc為界，干燥過程將由恒速干燥轉(zhuǎn)入降速干燥階段，從而使干燥速度 降低，于生產(chǎn)率不利，為此Xc越小應(yīng)好。通常Xc與物料的厚度、大小以及干燥速率有關(guān)，所以不是物料本身的性質(zhì)。一般需由實(shí)驗(yàn)測定。一般物料的厚度小，Xc越?。辉黾訑嚢枞缌骰驳纫部山档蚗c。Xc決定兩干燥段的相對(duì)長短

23、，是確定干燥時(shí)間和干燥器尺寸的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對(duì)制定干燥方案 和優(yōu)化干燥過程十分重要。影響干燥過程的主要因素1）物料尺寸和氣固接觸方式 物料尺寸：減小物料尺寸，干燥面積增大，干燥速率加快。氣固接觸方式：（a）干燥介質(zhì)平行掠過物料層表面（差）；（b）干燥介質(zhì)自上而下穿過物料層，不能形成流化床（中）；（c）干燥介質(zhì)自下而上穿過物料層，可形成流化床（好）。2）干燥介質(zhì)條件通過強(qiáng)化外部干燥條件（增大t, 減小H，增大u）來增加傳熱傳質(zhì)推動(dòng)力，減小氣膜阻力，可提高恒速段（表面汽化控制）的干燥速率，但對(duì)降速段（內(nèi)部擴(kuò)散控制）的改善不大。強(qiáng)化干燥條件將使 Xc增加，更多水分將在降速段汽化。氣體溫度的提高受熱源條件

24、和物料耐熱性的限制。增大u，減小H，需使用更大量的氣體，干燥過程能耗增加。3）物料本性物料本性不影響恒速段的干燥速率； 物料結(jié)構(gòu)不同，與水分的結(jié)合方式、結(jié)合力的強(qiáng)弱不同，降速段干燥速率差異很大。強(qiáng)化干燥速率時(shí)，須考慮物料本性。若恒速段速率太快，有些物料會(huì)變形、開裂或表面結(jié)硬 殼；而在降速段則應(yīng)考慮物料的耐熱性，如熱敏性物料不能采用過高溫度的氣體作為干燥介質(zhì)。6、理解干燥速度、干燥曲線、干燥速度曲線、恒速干燥、降速干燥的概念。干燥速率 U:干燥器單位時(shí)間內(nèi)在物料單位表面積上汽化的濕分量（ kg濕分/（m2s）。 微分形式為U dWG d式中：N干燥器的干燥速率，kg/（m2 s）；Sd S S

25、d物料表面積，即干燥面積，簾。干燥曲線：物料濕含量X及物料表面溫度與干燥時(shí)間的關(guān)系曲線。干燥速率曲線：干燥速率U或干燥通量 N與濕含量 X的關(guān)系曲線。干燥過程的特征在干燥速率曲線上更為直觀。恒速干燥段：物料溫度恒定在 tw, X變化呈直線關(guān)系，氣體傳給物料的熱量全部用于濕 份汽化，干燥速度為常數(shù)。降速干燥段：物料開始升溫，X變化減慢，氣體傳給物料的熱量僅部分用于濕份汽化，其 余用于物料升溫，當(dāng) X = X*，= t。干燥速度逐級(jí)降低。7、掌握熱風(fēng)干燥的各種操作流程及在H I圖上的表示。參見教材& 掌握熱風(fēng)干燥的有關(guān)計(jì)算（物料衡算、熱量衡算，并結(jié)合H I圖及濕空氣的有關(guān)狀態(tài)參數(shù)及狀態(tài)變化過程）。

26、物料衡算：（1）水分蒸發(fā)量 W W G ! G 2 G （ X ! X 2） L（H2 HJ（ Kg水/s）（2）絕干氣體消耗量：L WG（Xi X2）（ Kg絕干空氣/s）77 h2 hii l i單位空氣消耗量，絕干氣體比消耗：1 W（ Kg絕干空氣/kg水）G Gi（1 wi）（3）干燥產(chǎn)品流量 Ga：21 W2 （ Kg/s）熱量衡算：1） 空氣預(yù)熱器傳給氣體的熱量為Qp L（Ii Io），如果空氣在間壁換熱器中進(jìn)行加熱，則其 濕度不變，H）=H1，即Qp LcHo（t1 to）通過預(yù)熱器的熱量衡算，結(jié)合傳熱基本方程式，可以 求得間壁換熱空氣預(yù)熱器的傳熱面積。2） 向干燥器補(bǔ)充的熱量Q

27、 :在連續(xù)穩(wěn)定操作條件下，系統(tǒng)無熱量積累，單位時(shí)間內(nèi)（以1秒鐘為基準(zhǔn)）:LI1 GI1QdLI 2GJQiQdL（I2 I1）Gc（I2IJQi3）干燥系統(tǒng)消耗的總熱量汽化濕分所需要的熱量：Qw W(ro Cvt2 Cw 1)加熱固體產(chǎn)品所需要的熱量：QmGcCm2 ( 21 )放空熱損失：Q| LSo（t2 to）總熱量衡算 ：Q Qp Qd Qw Qm Qi Qi即干燥系統(tǒng)的總熱量消耗于： 1）加熱空氣；2）蒸發(fā)水分；3）加熱濕物料；4）損失于周圍 環(huán)境中。注意：參見教材9、理解干燥熱效率及影響干燥效率的因素。理解干燥器熱效率的計(jì)算。（1）物料尺寸和氣固接觸方式：1）物料尺寸：減小物料尺寸

28、，干燥面積增大，干燥速率加快。2）氣固接觸方式：（a）干燥介質(zhì)平行掠過物料層表面（差）；（b）干燥介質(zhì)自上而下穿過物料層，不能形成流化床（中）；（c）干燥介質(zhì)自下而上穿過物料層，可形成流化床（好）。（2）干燥介質(zhì)條件：1）通過強(qiáng)化外部干燥條件 （t， H, u）來增加傳熱傳質(zhì)推動(dòng)力，減小氣膜阻力，可 提高恒速段（表面汽化控制）的干燥速率，但對(duì)降速段（內(nèi)部擴(kuò)散控制）的改善不大。2）強(qiáng)化干燥條件將使 Xc增加，更多水分將在降速段汽化。3）氣體溫度的提高受熱源條件和物料耐熱性的限制。4） u， H，需使用更大量的氣體，干燥過程能耗增加。物料本性：1）物料本性不影響恒速段的干燥速率；2）物料結(jié)構(gòu)不同，

29、與水分的結(jié)合方式、結(jié)合力的強(qiáng)弱不同，降速段干燥速率差異很大。3）強(qiáng)化干燥速率時(shí)，須考慮物料本性。若恒速段速率太快，有些物料會(huì)變形、開裂或表面結(jié)硬殼；而在降速段則應(yīng)考慮物料的耐熱性，如熱敏性物料不能采用過高溫度的氣體作為干燥介質(zhì)。干燥熱效率的計(jì)算：蒸發(fā)水分所需的熱量向干燥系統(tǒng)輸入的總熱量因 Qw W(r0 qt2 cw 1) W(2490 1.8&2 4.187 1) W(2490 1.8&2)W(2490 1.88t2)Q100%10、了解常見干燥器類型，基本結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)。干燥器：實(shí)現(xiàn)物料干燥過程的機(jī)械設(shè)備。被干燥物料的特點(diǎn)：形狀：有板狀、塊狀、片狀、針狀、纖維狀、粒狀、粉狀，膏糊狀甚至液狀等；

30、結(jié)構(gòu)：多孔疏松型，緊密型；耐熱性：一般物料，熱敏性；結(jié)塊：易粘結(jié)成塊的濕物料在干燥過程中能逐步分散，散粒性很好的濕物料在干燥過程中可能會(huì)嚴(yán)重結(jié)塊。對(duì)干燥器的要求：（1）保證產(chǎn)品質(zhì)量要求：含水量、強(qiáng)度、形狀等；（2）干燥速度快、干燥時(shí)間短；（3 ）操作方便，勞動(dòng)條件好干燥器分類：按加熱方式可將干燥器分為：（1）對(duì)流干燥器，如：洞道式干燥器、轉(zhuǎn)筒干燥器、氣流干燥器、流化床干燥器、噴霧干燥器等；（2）傳導(dǎo)干燥器，如：滾筒式干燥器、耙式干燥器、間接加熱干燥器等；（3）輻射干燥器，如：紅外線干燥器；（4）介電加熱干燥器，如：微波干燥器。按氣流與物料的流動(dòng)方式可將干燥器分為：（1）并流干燥（2）逆流干燥（

31、3）錯(cuò)流干燥干燥器的選型應(yīng)考慮以下因素：（1）保證物料的干燥質(zhì)量，干燥均勻，不發(fā)生變質(zhì)，保持晶形完整，不發(fā)生龜裂變形；（2）干燥速率快，干燥時(shí)間短，單位體積干燥器汽化水分量大，能做到小設(shè)備大生產(chǎn)；（3）能量消耗低，熱效率高，動(dòng)力消耗低；（4）干燥工藝簡單，設(shè)備投資小，操作穩(wěn)定，控制靈活，勞動(dòng)條件好，污染環(huán)境小。常見干燥器：廂式 （室式）干燥器、洞道式干燥器、帶式干燥器、氣流干燥器、流化床干燥 器、沸騰制粒干燥器、振動(dòng)流化床干燥器、噴霧干燥器、轉(zhuǎn)筒干燥器、雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機(jī)、 旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機(jī)。1、廂式（室式）干燥器廂式干燥器的特點(diǎn)：對(duì)各種物料的適應(yīng)性強(qiáng)，但物料得不到分散，氣固兩相接觸不好， 干燥

32、時(shí)間長?？捎枚嗫椎装鍦\盤，使氣體自上而下穿流通過物料層（穿流型廂式干燥器），以提高干燥速率。優(yōu)點(diǎn)：對(duì)物料適應(yīng)性強(qiáng)，可以用于各種物料的干燥，適用于小規(guī)模多品種、干燥條件變 動(dòng)大的場合。缺點(diǎn)：熱效率較低，產(chǎn)品質(zhì)量不易均勻。2、帶式干燥器結(jié)構(gòu)及原理：將物料通過布料機(jī)構(gòu) （如星型布料器、擺動(dòng)帶、粉碎機(jī)或造粒機(jī)）分布在輸 送帶（多為網(wǎng)狀）上，輸送帶通過一個(gè)或幾個(gè)加熱單元組成的通道，每個(gè)加熱單元均配有空 氣加熱和循環(huán)系統(tǒng)，每一個(gè)通道有一個(gè)或幾個(gè)排濕系統(tǒng)，在輸送帶通過時(shí)，熱空氣從上往下或從下往上通過輸送帶上的物料，從而使物料能均勻干燥。傳送帶可以做成多層，帶寬1-3m， 長為4-50m，干燥時(shí)間為11-12

33、0分鐘.優(yōu)點(diǎn)：干燥過程中物料翻動(dòng)少， 對(duì)晶體形狀保持完好，適用于處理粒狀、塊狀和纖維狀物料； 缺點(diǎn)：熱效率較低，生產(chǎn)能力較小。3、氣流干燥器(1) 干燥速度快，固體物料分散懸浮在氣流中，氣固兩相間具有很大的傳熱傳質(zhì)面積。 熱氣體進(jìn)口速度高 (20-40m/s) ，氣固兩相間 (尤其是加速段 )相對(duì)速度很大，平均體積傳熱系 數(shù)ha為3000-7000 W/(m 3 K)，比其它類型干燥器高幾倍至幾十倍，同等生產(chǎn)能力條件下， 氣流干燥器的體積小得多。(2) 氣固并流操作，符合干燥基本規(guī)律，即在恒速段干燥條件十分強(qiáng)烈，而在降速段內(nèi) 擴(kuò)散控制時(shí)， 溫和的干燥條件正好與之相適應(yīng)， 可以使用高溫氣體作為干

34、燥介質(zhì)而不會(huì)燒壞 物料。(3) 干燥時(shí)間短，物料從進(jìn)入干燥器開始， 到氣固兩相脫離接觸，整個(gè)干燥過程不超過 1 秒鐘，因而氣流干燥又稱為快速干燥或閃蒸干燥，特別適合于熱敏性物料的干燥。(4) 氣流干燥器中，固體物料呈活塞流流動(dòng)，每一顆粒子經(jīng)歷的干燥時(shí)間大致相同，因 而干燥產(chǎn)品的濕含量均勻一致。(5) 結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備投資少，占地面積小，操作方便，性能穩(wěn)定，維修量小。 氣流干燥器的缺點(diǎn) :(1) 物料停留時(shí)間短，只適合于干燥非結(jié)合水分的干燥，故常被用作物料的預(yù)干燥；(2) 顆粒破碎現(xiàn)象比較嚴(yán)重，顆粒之間以及顆粒與器壁之間的碰撞與摩擦。故不適合于干燥 晶形不允許破壞的物料；(3) 氣固兩相分離任務(wù)很重，固體產(chǎn)品的放空損失較大，粉料排空對(duì)環(huán)境造成一定污染；(4) 氣固兩相接觸時(shí)間短，傳熱不充分，氣體放空損失大，熱效率較低；(5) 氣體通過干燥系統(tǒng)的流動(dòng)阻力較大，因而風(fēng)機(jī)的動(dòng)力消耗較高，故總