化工原理干燥課件

第七章干燥第七章干燥本章主要內容

7.1概述7.2濕空氣的性質7.3干燥過程的物料衡算和熱量衡算7.4干燥速率與干燥時間本章主要內容

7.1概述去濕方法:機械去濕法熱能去濕法干燥分類:操作壓強：常壓干燥,真空干燥；操作方式：連續(xù)操作，間歇操作；傳熱方式：傳導干燥，對流干燥，輻射干燥,介電加熱干燥。

7.1概述去濕方法:機械去濕法熱能去濕法7.1概述對流干燥傳質傳熱過程pi-p水氣

傳質推動力piθitp水氣對流干燥傳質傳熱過程pi-p水氣傳質推動力piθ7.2濕空氣的性質1.濕度H和相對濕度2.濕空氣的比熱容cH和焓I

3.溫度：露點td

干球溫度t

濕球溫度tw

絕熱飽和溫度tas4.濕空氣的比容υH

7.2濕空氣的性質1.濕度H(濕含量)水氣-空氣體系：飽和空氣：

1.濕度H(濕含量)水氣-空氣體系：飽和空氣：相對濕度絕干空氣飽和空氣相對濕度越小，空氣的吸濕能力越強，其反映了空氣的干燥能力對于一定濕物料，絕干空氣的吸濕能力最強，而飽和空氣則不能作為干燥介質。相對濕度絕干空氣飽和空氣相對濕度越小，空氣的吸濕能力越強，其2.濕空氣的比熱容cH

cg=絕干氣比熱容，1.01kJ/(kg絕干空氣·℃

)；cv=水氣比熱容，1.88kJ/(kg絕干空氣·℃

)以1kg的絕干空氣為基準（含Hkg水氣）：2.濕空氣的比熱容cH

cg=絕干氣比熱容，1.01kJ/濕空氣（絕干空氣和水汽）的焓I

（干空氣及液態(tài)水在0℃時焓為零作基準）溫度為t及濕度為Ｈ的濕空氣以1kg的絕干空氣為基準：I=Ig+IvHI=(cg+Hcv)t+Hr0

=(1.01+1.88H)t+2490Hr0—0℃時水的汽化潛熱（kJ/kg）濕空氣（絕干空氣和水汽）的焓I

（干空氣及液態(tài)水在0℃時濕球溫度3.溫度：濕球溫度由濕空氣的溫度、濕度所決定；是大量空氣和少量水接觸后水的溫度。不飽和空氣:濕球溫度tW低于t飽和濕空氣:tW=tppi傳熱傳質濕球溫度3.溫度：濕球溫度由濕空氣的溫度、濕度所決定；是大當空氣溫度不太高，相對濕度不太低時，空氣－水系統(tǒng)可認為:tw=tas

。不飽和濕空氣:t>tw(或tas)>td

飽和的濕空氣:t＝tw(或tas)＝td絕熱飽和溫度tas:

絕熱飽和過程為等焓過程，是大量水和少量空氣接觸后空氣的溫度。露點溫度td；當空氣溫度不太高，相對濕度不太低時，空氣－水系統(tǒng)可認為:tw4.濕空氣的比容vH4.濕空氣的比容vH（1）等濕線（2）等焓線（3）等溫線（4）等相對濕度線（5）水氣分壓線焓濕圖（1）等濕線（2）等焓線（3）等溫為什么空氣進干燥器前要預熱？化工原理干燥課件H-I圖的用法：1.已知狀態(tài)點A，確定空氣性質對一定狀態(tài)空氣，溫度越高，相對濕度越小，焓值越高。H-I圖的用法：1.已知狀態(tài)點A，確定空氣性質對一定狀態(tài)空氣2.H-I圖中濕空氣狀態(tài)點的確定已知濕空氣的干球溫度t和濕球溫度tW

2.H-I圖中濕空氣狀態(tài)點的確定已知濕空氣的干球溫度t和濕空氣的干球溫度t和露點td；濕空氣的干球溫度t和相對濕度，見

濕空氣的干球溫度t和露點td；，見7.3干燥過程的物料衡算和熱量衡算

7.3干燥過程的物料衡算和熱量衡算7.3.1濕物料中含水量的表示方法濕基含水量w干基含水量XX－濕物料的干基含水量，kg水/kg絕干料

7.3.1濕物料中含水量的表示方法濕基含水量w7.3.2物料衡算示意圖

G——濕物料質量流量，kg/s；Gc——濕物料中絕對干料質量流量，kg/s;L——濕空氣中絕干空氣的質量流量，kg/s。

G1,X1

L,H0

預熱器

H1

干燥室

H2

G2,X2

7.3.2物料衡算示意圖

G——濕物料質量流量，kg/s；一、水分蒸發(fā)量W（kg/s）對干燥器中水分作物料衡算：進入空氣中的水分＝濕物料失去的水分絕干物料Gc在干燥前后質量流量不變，即

Gc＝G1（1－w1）＝G2（1－w2）

G2＝G1（1－w1）/（1－w2）W＝L（H2－H0）＝Gc（X1－X2）空氣預熱前后，濕度不變，因此H0=H1。一、水分蒸發(fā)量W（kg/s）對干燥器中水分作物料衡算：絕干二、干空氣消耗量單位空氣消耗量:蒸發(fā)1kg水分所消耗的干空氣量，kg絕干空氣/kg水分單位空氣消耗量僅與空氣初態(tài)和終態(tài)濕度有關，與路徑無關。

W＝L（H2－H0）＝Gc（X1－X2）二、干空氣消耗量單位空氣消耗量:蒸發(fā)1kg水分所消耗的干空氣對同一干燥過程，夏天的空氣消耗量l

大還是冬天的消耗量l大？對同一干燥過程，夏天的空氣消耗量l大還是冬天的消耗量l大？7.3.3干燥過程熱量衡算Qp=L（I1-I0）=L(1.01+1.88H0)(t1-t0)1.預熱器的熱量衡算L，t1，H1，I1L，t0，H0，I0

QP7.3.3干燥過程熱量衡算Qp=L（I1-I0）=L(1.2.干燥器的熱量衡算

LI1+GcI1′+QD=LI2+GcI2′+QL

L（I1-I2）+QD=Gc（I2′-I1′）+QL

I′=cmθcm=cs+Xcw

水的比熱容，4.187kJ/(kg水·℃)cm為濕物料的比熱容，kJ/（kg干物料·℃)2.干燥器的熱量衡算LI1+GcI1′+QD=LI2+干燥系統(tǒng)消耗的總熱量Q(kW)

Q＝Qp＋QD＝L(I2－I0)＋Gc(I2′-I1′)+QL熱量用途:加熱空氣;蒸發(fā)水分;加熱物料;熱損失L（I1-I2）+QD=Gc（I2′-I1′）+QL干燥系統(tǒng)消耗的總熱量Q(kW)Q＝Qp＋QD＝L(I2－I7.3.4干燥系統(tǒng)的熱效率ηQV＝W(2490+1.88t2)-4.187θ1W7.3.4干燥系統(tǒng)的熱效率ηQV＝W(2490+1.88t7.3.5干燥器出口狀態(tài)的確定

1.等焓干燥（I1=I2）A→B:預熱過程；B→C:干燥過程

I1=I27.3.5干燥器出口狀態(tài)的確定

1.等焓干燥（I1=I22.實際干燥過程A→B：預熱過程B→C1：I1<I，無補充熱量，物料升溫、熱損失等能量由空氣供給；或補充熱量不足以抵上損失能量。B→C2：

I2>I，補充熱量大于物料升溫、熱損失等能量之和。I1I2I2.實際干燥過程A→B：預熱過程I1I2I7.4.1物料中所含水分的性質結合水分與非結合水分（根據(jù)水分與固體物料的結合方式）結合水分：以化學力或物理化學力與固體物料相結合的水分；蒸氣壓低于同溫度下純水的飽和蒸氣壓。非結合水分：通過機械方式附著在固體物料上的水分，蒸氣壓等于同溫度下純水的飽和蒸氣壓。7.4干燥速率與干燥時間7.4.1物料中所含水分的性質7.4干燥速率與干燥時平衡水分與自由水分（按水分能否用干燥方法除去的原則）平衡水分：干燥推動力?p=p-pi=0時，物料中存在的水分。在一定空氣狀態(tài)（t，φ）下，平衡水分是濕物料干燥的極限。自由水分：總水分－平衡水分平衡水分與自由水分（按水分能否用干燥方法除去的原則）物料中所含水分的性質X/kg水·(kg絕干料)-1

對于同種物料，在一定溫度下，空氣的相對濕度越大，平衡水分含量越高。若要得到絕干產(chǎn)品，只能用絕干空氣作為干燥介質。物料中所含水分的性質X/kg水·(kg絕干料)-1對于同種7.4.2恒定干燥條件下的干燥速率濕空氣的狀態(tài)（溫度、相對濕度）不變、

空氣流速不變、與物料的接觸方式不變7.4.2恒定干燥條件下的干燥速率濕空氣的狀態(tài)（溫度、相干燥速率：單位時間內在單位干燥面積上氣化的水分量。U——干燥速率（kg/（m2·s））；W′——氣化水分量（kg）；

S——干燥面積（m2）

；τ——干燥時間（s）。干燥速率：單位時間內在單位干燥面積上氣化的水分量。U——干降速第一階段降速第二階段X，kg水/kg絕干料干燥時間

物料溫度降速第一階段降速第二階段X，kg水/kg絕干料干燥時間物臨界含水量表面汽化控制；溫度等于空氣的濕球溫度

X/kg水·(kg絕干料)-1U/kg水·(m2·h)-1臨界含水量表面汽化控制；溫度等于空氣的濕球溫度X/kg干燥降速階段不飽和表面干燥水分氣化平面由物料表面移向內部干燥降速階段不飽和表面干燥水分氣化平面由物料表面?p=p-pi=0水分為平衡水?p=p-pi=0

在降速階段，干燥速率主要取決于水分在物料內部的遷移速率，即取決于物料的結構、形狀和尺寸，與空氣性質關系不大

。降速階段為內部遷移控制階段。在降速階段，干燥速率主要取決于水分在物料內部的遷移速率7.4.3恒定干燥條件下干燥時間的計算恒速干燥階段降速干燥階段7.4.3恒定干燥條件下干燥時間的計算恒速干燥階段降速第七章干燥第七章干燥本章主要內容

7.1概述7.2濕空氣的性質7.3干燥過程的物料衡算和熱量衡算7.4干燥速率與干燥時間本章主要內容

7.1概述去濕方法:機械去濕法熱能去濕法干燥分類:操作壓強：常壓干燥,真空干燥；操作方式：連續(xù)操作，間歇操作；傳熱方式：傳導干燥，對流干燥，輻射干燥,介電加熱干燥。

7.1概述去濕方法:機械去濕法熱能去濕法7.1概述對流干燥傳質傳熱過程pi-p水氣

傳質推動力piθitp水氣對流干燥傳質傳熱過程pi-p水氣傳質推動力piθ7.2濕空氣的性質1.濕度H和相對濕度2.濕空氣的比熱容cH和焓I

3.溫度：露點td

干球溫度t

濕球溫度tw

絕熱飽和溫度tas4.濕空氣的比容υH

7.2濕空氣的性質1.濕度H(濕含量)水氣-空氣體系：飽和空氣：

1.濕度H(濕含量)水氣-空氣體系：飽和空氣：相對濕度絕干空氣飽和空氣相對濕度越小，空氣的吸濕能力越強，其反映了空氣的干燥能力對于一定濕物料，絕干空氣的吸濕能力最強，而飽和空氣則不能作為干燥介質。相對濕度絕干空氣飽和空氣相對濕度越小，空氣的吸濕能力越強，其2.濕空氣的比熱容cH

cg=絕干氣比熱容，1.01kJ/(kg絕干空氣·℃

)；cv=水氣比熱容，1.88kJ/(kg絕干空氣·℃

)以1kg的絕干空氣為基準（含Hkg水氣）：2.濕空氣的比熱容cH

cg=絕干氣比熱容，1.01kJ/濕空氣（絕干空氣和水汽）的焓I

（干空氣及液態(tài)水在0℃時焓為零作基準）溫度為t及濕度為Ｈ的濕空氣以1kg的絕干空氣為基準：I=Ig+IvHI=(cg+Hcv)t+Hr0

=(1.01+1.88H)t+2490Hr0—0℃時水的汽化潛熱（kJ/kg）濕空氣（絕干空氣和水汽）的焓I

（干空氣及液態(tài)水在0℃時濕球溫度3.溫度：濕球溫度由濕空氣的溫度、濕度所決定；是大量空氣和少量水接觸后水的溫度。不飽和空氣:濕球溫度tW低于t飽和濕空氣:tW=tppi傳熱傳質濕球溫度3.溫度：濕球溫度由濕空氣的溫度、濕度所決定；是大當空氣溫度不太高，相對濕度不太低時，空氣－水系統(tǒng)可認為:tw=tas

。不飽和濕空氣:t>tw(或tas)>td

飽和的濕空氣:t＝tw(或tas)＝td絕熱飽和溫度tas:

絕熱飽和過程為等焓過程，是大量水和少量空氣接觸后空氣的溫度。露點溫度td；當空氣溫度不太高，相對濕度不太低時，空氣－水系統(tǒng)可認為:tw4.濕空氣的比容vH4.濕空氣的比容vH（1）等濕線（2）等焓線（3）等溫線（4）等相對濕度線（5）水氣分壓線焓濕圖（1）等濕線（2）等焓線（3）等溫為什么空氣進干燥器前要預熱？化工原理干燥課件H-I圖的用法：1.已知狀態(tài)點A，確定空氣性質對一定狀態(tài)空氣，溫度越高，相對濕度越小，焓值越高。H-I圖的用法：1.已知狀態(tài)點A，確定空氣性質對一定狀態(tài)空氣2.H-I圖中濕空氣狀態(tài)點的確定已知濕空氣的干球溫度t和濕球溫度tW

2.H-I圖中濕空氣狀態(tài)點的確定已知濕空氣的干球溫度t和濕空氣的干球溫度t和露點td；濕空氣的干球溫度t和相對濕度，見

濕空氣的干球溫度t和露點td；，見7.3干燥過程的物料衡算和熱量衡算

7.3干燥過程的物料衡算和熱量衡算7.3.1濕物料中含水量的表示方法濕基含水量w干基含水量XX－濕物料的干基含水量，kg水/kg絕干料

7.3.1濕物料中含水量的表示方法濕基含水量w7.3.2物料衡算示意圖

G——濕物料質量流量，kg/s；Gc——濕物料中絕對干料質量流量，kg/s;L——濕空氣中絕干空氣的質量流量，kg/s。

G1,X1

L,H0

預熱器

H1

干燥室

H2

G2,X2

7.3.2物料衡算示意圖

G——濕物料質量流量，kg/s；一、水分蒸發(fā)量W（kg/s）對干燥器中水分作物料衡算：進入空氣中的水分＝濕物料失去的水分絕干物料Gc在干燥前后質量流量不變，即

Gc＝G1（1－w1）＝G2（1－w2）

G2＝G1（1－w1）/（1－w2）W＝L（H2－H0）＝Gc（X1－X2）空氣預熱前后，濕度不變，因此H0=H1。一、水分蒸發(fā)量W（kg/s）對干燥器中水分作物料衡算：絕干二、干空氣消耗量單位空氣消耗量:蒸發(fā)1kg水分所消耗的干空氣量，kg絕干空氣/kg水分單位空氣消耗量僅與空氣初態(tài)和終態(tài)濕度有關，與路徑無關。

W＝L（H2－H0）＝Gc（X1－X2）二、干空氣消耗量單位空氣消耗量:蒸發(fā)1kg水分所消耗的干空氣對同一干燥過程，夏天的空氣消耗量l

大還是冬天的消耗量l大？對同一干燥過程，夏天的空氣消耗量l大還是冬天的消耗量l大？7.3.3干燥過程熱量衡算Qp=L（I1-I0）=L(1.01+1.88H0)(t1-t0)1.預熱器的熱量衡算L，t1，H1，I1L，t0，H0，I0

QP7.3.3干燥過程熱量衡算Qp=L（I1-I0）=L(1.2.干燥器的熱量衡算

LI1+GcI1′+QD=LI2+GcI2′+QL

L（I1-I2）+QD=Gc（I2′-I1′）+QL

I′=cmθcm=cs+Xcw

水的比熱容，4.187kJ/(kg水·℃)cm為濕物料的比熱容，kJ/（kg干物料·℃)2.干燥器的熱量衡算LI1+GcI1′+QD=LI2+干燥系統(tǒng)消耗的總熱量Q(kW)

Q＝Qp＋QD＝L(I2－I0)＋Gc(I2′-I1′)+QL熱量用途:加熱空氣;蒸發(fā)水分;加熱物料;熱損失L（I1-I2）+QD=Gc（I2′-I1′）+QL干燥系統(tǒng)消耗的總熱量Q(kW)Q＝Qp＋QD＝L(I2－I7.3.4干燥系統(tǒng)的熱效率ηQV＝W(2490+1.88t2)-4.187θ1W7.3.4干燥系統(tǒng)的熱效率ηQV＝W(2490+1.88t7.3.5干燥器出口狀態(tài)的確定

1.等焓干燥（I1=I2）A→B:預熱過程；B→C:干燥過程

I1=I27.3.5干燥器出口狀態(tài)的確定

1.等焓干燥（I1=I22.實際干燥過程A→B：預熱過程B→C1：I1<I，無補充熱量，物料升溫、熱損失等能量由空氣供給；或補充熱量不足以抵上損失能量。B→C2：

I2>I，補充熱量大于物料升溫、熱損失等能量之和。I1I2I2.實際干燥過程A→B：預熱過程I1I2I7.4.1物料中所含水分的性質結合水分與非結合水分（根據(jù)水分與固體物料的結合方式）結合水分：以化學力或物理化學力與固體物料相結合的水分；蒸氣壓低于同溫度下純水的飽和蒸氣壓。非結合水分：通過機械方式附著在固體物料上的水分，蒸氣壓等于同溫度下純水的飽和蒸氣壓。7.4干燥速率與干燥時間7.4.1物料中所含水分的性質7.4干燥速率與干燥時平衡水分與