化工原理固體干燥知識(shí)點(diǎn)

14章固體枯燥學(xué)問(wèn)要點(diǎn)以空氣為枯燥介質(zhì)濕分為水的聯(lián)系圖如以下圖所示?？菰镞^(guò)程枯燥過(guò)程物料衡算濕空氣的性質(zhì)枯燥速率與枯燥時(shí)間枯燥過(guò)程熱量衡算物料中水分性質(zhì)枯燥器枯燥過(guò)程強(qiáng)化14-1枯燥一章主要學(xué)問(wèn)點(diǎn)聯(lián)系圖概述對(duì)流枯燥的特點(diǎn)：熱、質(zhì)反向傳遞過(guò)程傳熱：固相←氣相 推動(dòng)力：溫度差傳質(zhì)：固相→氣相 推動(dòng)力：水汽分壓差枯燥靜力學(xué)濕空氣的狀態(tài)參數(shù)①空氣中水分含量的表示方法確定濕度(濕度) H0.622

p水汽pp水汽飽和濕度相對(duì)濕度

H 0.622 pss ppsp

p /p水汽

(pp)s 水汽 =肯定溫度、壓力下空氣中水汽分壓可能到達(dá)的最大值

/p(p

p)水汽 s②濕空氣溫度的表示方法干球溫度t：簡(jiǎn)稱(chēng)溫度，指空氣的真實(shí)溫度，可直接用一般溫度計(jì)測(cè)量。t：在總壓不變的條件下，不飽和濕空氣等濕降溫至飽和狀態(tài)時(shí)的溫度。dtas

．．．．：指少量空氣與大量水經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間絕熱接觸后到達(dá)的穩(wěn)定溫度。dtdw

：指大量空氣與少量水經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間絕熱接觸后到達(dá)的穩(wěn)定溫度。e.濕空氣的四種溫度間的關(guān)系ttW

(t )tasdttW

(t )tasdpH③濕空氣的比熱容(濕比熱容)c ：將1kg干空氣和其所帶的Hkg水汽的溫度上升1℃所需的熱量，單位kJ/(kg℃)。pHc 1.011.88HpHI：1kgHkg水汽所占的總體積，單位m3/kg干氣。I(1.011.88H)t2500H1kg干氣及所帶的Hkg水汽所占的總體積，單位m3/kg干氣。常壓下溫度為tH的濕空氣的比體積為v (2.831034.56103H)(t273)H濕度圖濕空氣的各種性質(zhì)之間存在著肯定的函數(shù)關(guān)系IHtH圖。水分在氣固兩相間的平衡①濕物料中水分含量的表示方法濕基含水量 w濕物料中水分的質(zhì)量濕物料總質(zhì)量

kg水/kg濕料干基含水量 X 濕物料中水分的質(zhì)量濕物料中絕干物料的質(zhì)量

kg水/kg絕干料二者關(guān)系 w X

X w②相對(duì)濕度曲線(xiàn)1.0

1X 1w結(jié)合水分非結(jié)合水分結(jié)合水分非結(jié)合水分平衡水分自由水分度濕對(duì)相0 X* Xmax Xt14-2相對(duì)濕度曲線(xiàn)③平衡水分、自由水分、結(jié)合水分、非結(jié)合水分間的差異(14-1)14-1物料中四種水分間的差異枯燥速率與枯燥過(guò)程計(jì)算物料在定態(tài)條件下的枯燥速率①枯燥速率：指單位時(shí)間、單位面積(氣固接觸界面)被汽化的水量，即N dW

GdXA Ad Ad式中G ——試樣中確定枯燥物料的質(zhì)量，kg；cA——試樣暴露于氣流中的外表積，m2；XXXtW——汽化的水重量，kg。②枯燥速率曲線(xiàn)

X*，kg水/kg干料；降速段恒速段預(yù)熱段CB A降速段恒速段預(yù)熱段CB AADEXCs-2.-mA(AN率速燥干0

自由含水量X③各階段特點(diǎn)恒速段

14-3枯燥速率曲線(xiàn) (N )AC

(ttr w

)k (HH

H＝常量工程工程區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)平衡水分自由水分能否被枯燥除去結(jié)合水分能被枯燥除去不能被枯燥除去難p pes非結(jié)合水分枯燥的難易程度簡(jiǎn)潔p pe s影響因素備注濕空氣的性質(zhì)、物料性質(zhì)平衡水分肯定是結(jié)合水分物料本身的性質(zhì)非結(jié)合水分肯定是自由水分物料外表溫度濕空氣的濕球溫度tw；恒速枯燥階段為外表汽化掌握；在該階段除去的水分為非結(jié)合水分；恒速枯燥階段的枯燥速率與空氣的狀態(tài)有關(guān)，與物料的種類(lèi)無(wú)關(guān)。降速段X物料外表溫度大于濕空氣的濕球溫度；除去的水分既有非結(jié)合水，也有結(jié)合水；降速枯燥階段的枯燥速率與物料種類(lèi)、構(gòu)造、外形及尺寸有關(guān)，而與空氣狀態(tài)關(guān)系不大。④臨界含水量由恒速階段轉(zhuǎn)為降速階段的點(diǎn)稱(chēng)為臨界點(diǎn)Xc↓；物料越細(xì)，Xc↑；c等速枯燥階段的枯燥速率(NA)C越大，X↑。c間歇枯燥過(guò)程的計(jì)算恒速段

G c

XX1 c1 A (N)AC降速段

G dXX c 2X2 A X Nc A降速段的近似計(jì)算法G X X* (N) c ln

K AC2 AKX

X X*2

X X X*c G X (N) cX2 AKXX

ln c (X——自由含水量) KX2

ACXc枯燥過(guò)程的物料衡算與熱量衡算

L預(yù)熱器空氣L預(yù)熱器空氣V,t1,H1,I1廢氣t,H,IQD0 00V,t,2QPV, H2,I2物料1G,X,θ,I1c

產(chǎn)品G,X,θ,I①物料衡算

1 114-4枯燥流程示意圖

c 2 2 2絕干物料量 G

(1w)c或 Gc

11G11X1

1 2 2G21X22蒸發(fā)水重量

WG(XX)GwGwGGc 1 2 1 1 2 2 1 2或 WV(H H)V(H H)2 1 2 0干空氣質(zhì)量流量 V W WH H2 1

H H2 0比空氣用量 lV 1 1W H H2 1

H H2 0實(shí)際空氣(穎空氣)質(zhì)量流量

VV(1H) kg濕空氣/s0風(fēng)機(jī)的風(fēng)量qV

VvH

V(0.7731.244H)

273t101.3 m3濕空氣/s273 p式中tH是風(fēng)機(jī)所在位置空氣的干球溫度與濕度。G2

1

/(1w)2②預(yù)熱器的熱量衡算

Q V(IP 1

I)Vc (t0 pH 1

t)0I (1.011.88H)t1 1

2500H1I (1.011.88H )t0 0

2500H0③枯燥器的熱量衡算

H H c c101 0，pH pH10VI G1 c

IQ1

VI2

GIQc 2 L或 VI

Gc Q VI Gc Q1 cp,X11 D 2 c p,X2 2 L式中c

——濕物料的比熱容，kJ/(kg干物料.℃) c

c c

X，對(duì)于水c =4.18p,XkJ/(kg.℃)

p,X

p,s

p,L

p,L④抱負(fù)枯燥過(guò)程，又稱(chēng)為等焓枯燥過(guò)程，即I I1 2⑤枯燥系統(tǒng)的熱量衡算Q Q V(I I)G(II)QP D 2 1 c 2 1 LQ QP DW(rQ QP DW(rc t c )0 pV2 pL1c

(pm2

)Vc1

(tpH0

t)QLQL參加枯燥系統(tǒng)的熱量

蒸發(fā)水20%~30%

物料升5%~30%QQ

加熱空15%~40%

熱損失QL8%~30%⑥枯燥過(guò)程的熱效率

1 2Q Qp DQ Q Q Q無(wú)視熱損失

P D 31 3 抱負(fù)枯燥過(guò)程提高熱效率的措施

Q QP D2t1t2ttt1 0

Q QP Dt2，但t220~50℃，以避開(kāi)枯燥的產(chǎn)品返潮。提高空氣的預(yù)熱溫度t1，但以考慮熱源能位的限制與物料的耐高溫性。對(duì)不能經(jīng)受高溫的物料，承受中間加熱的方式。削減枯燥過(guò)程的各項(xiàng)熱損失。承受局部廢氣循環(huán)操作，一般廢氣循環(huán)量為總氣量的20%~3