第九章 固體干燥

第九章固體干燥第1頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2干燥器第五節(jié)干燥速率及干燥時(shí)間第四節(jié)濕空氣的性質(zhì)和焓濕圖第二節(jié)概述第一節(jié)干燥過(guò)程的物料衡算和熱量衡算第三節(jié)第九章固體干燥第2頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三3概述一、物料的去濕方法二、固體干燥的定義和分類三、對(duì)流干燥的原理第一節(jié)第3頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三4第九章固體干燥利用過(guò)濾、離心、壓榨等物理機(jī)械方法去除固體物料中大部分的濕性成分，以節(jié)省能量。一物料的去濕方法機(jī)械去濕干燥去濕在機(jī)械去濕的基礎(chǔ)上進(jìn)一步去除濕性成分達(dá)到要求。干燥目的就是要去除固體物料中的“濕性”成分。水、有機(jī)溶劑等液態(tài)物質(zhì)吸附方法化學(xué)去濕加熱方法冷凍干燥繁瑣、不經(jīng)濟(jì)、氣體去濕第4頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三5利用加熱的方法去除物料中濕性成分的單元操作。操作壓力：常壓干燥、真空干燥二固體干燥的定義及分類1、定義2、分類操作方式：間歇干燥、連續(xù)干燥加熱方式：傳導(dǎo)干燥、對(duì)流干燥、輻射干燥等傳導(dǎo)干燥：熱量以傳導(dǎo)方式通過(guò)金屬壁面?zhèn)鹘o物料汽化水分。對(duì)流干燥：以熱空氣等為干燥介質(zhì)將熱量以對(duì)流方式傳給物料汽化水分并帶走水分的過(guò)程。輻射干燥：熱量以紅外線、遠(yuǎn)紅外線形式被物料吸收，汽化水分。微波干燥：利用高頻交變電磁場(chǎng)對(duì)濕物料進(jìn)行加熱。家用微波爐第5頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三6三對(duì)流干燥的機(jī)理通過(guò)載熱介質(zhì)（熱空氣等）將熱量以對(duì)流方式傳遞給固體物料汽化其中水分，又將汽化水分帶走的干燥方法。干燥過(guò)程的傳熱、傳質(zhì)。

傳熱傳質(zhì)方向從氣相到固體從固體到氣相推動(dòng)力溫度差水蒸汽分壓差第6頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三7風(fēng)機(jī)預(yù)熱器干燥器空氣蒸氣濕物料干燥產(chǎn)品

對(duì)流干燥流程示意圖對(duì)流干燥的機(jī)理三第7頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三8干燥過(guò)程進(jìn)行的必要條件：空氣的作用：

載熱體載濕體①濕物料表面水蒸汽壓力大于干燥介質(zhì)水汽分壓；②干燥介質(zhì)能將汽化的水蒸汽及時(shí)帶走。

本章主要討論以熱空氣為干燥介質(zhì)，除去物料中的濕分是水分的對(duì)流干燥過(guò)程。第8頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三9濕空氣的性質(zhì)一、水蒸汽的分壓六、濕空氣的焓二、濕度七、干球溫度和濕球溫度三、相對(duì)濕度八、絕熱飽和溫度四、濕空氣的比容九、露點(diǎn)五、濕空氣的比熱第二節(jié)第9頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三10濕空氣＝絕干空氣+水蒸汽

水蒸氣分壓即濕空氣中水蒸汽所產(chǎn)生的壓力,單位用表示。一、水蒸氣的分壓在一定的總壓下，水蒸汽分壓越大，說(shuō)明空氣中水蒸汽含量越大，實(shí)際上通常用水蒸氣的分壓表示濕空氣中水蒸汽的含量。第10頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三11濕空氣＝絕干空氣+水蒸汽以1kg絕干空氣為基準(zhǔn)濕空氣的性質(zhì)二、空氣濕度H（濕含量）濕空氣中水蒸汽質(zhì)量與絕干空氣的質(zhì)量之比。H

=Kg水蒸汽Kg絕干空氣=nwMwng

Mg=18.02nw28.95ngnw：濕空氣中水蒸汽的摩爾數(shù)，kmol；

ng：濕空氣中絕干空氣的摩爾數(shù)，kmol；Mw：水蒸汽的分子量，kg/kmol；Mg：空氣的平均分子量，kg/kmol。第11頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三12pw－空氣中水蒸汽分壓PaP－總壓Pa當(dāng)總壓P為定值時(shí)，可見(jiàn)意義：表示濕空氣中水蒸汽絕對(duì)含量的多少。濕度越大，水蒸汽含量越多；反之水蒸汽含量越多，濕度越大。第12頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三13三、相對(duì)濕度φ（濕度相對(duì)百分?jǐn)?shù)）一定總壓下，濕空氣中的水蒸汽分壓與同溫度下水的飽和蒸汽壓的百分比。φ=1pw=ps，濕空氣達(dá)飽和，不可作為干燥介質(zhì)；φ越小，濕空氣偏離飽和程度越遠(yuǎn)，再容納水蒸汽能力越強(qiáng)，干燥能力越大。φ<1pw<ps，濕空氣未達(dá)飽和，可作為干燥介質(zhì)；φ＝0pw

＝0，絕對(duì)干空氣，不存在；第13頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三14結(jié)論：

濕度H只能表示出水蒸汽含量的絕對(duì)值，而相對(duì)濕度表示相對(duì)含量，反映濕空氣吸收水蒸汽的能力高低。當(dāng)H一定時(shí)，t↑，φ↓，吸收水蒸汽能力↑。所以濕空氣進(jìn)入干燥器前須先經(jīng)預(yù)熱，以提高溫度和焓值有利于載熱，同時(shí)也降低相對(duì)濕度有利于載濕。即：相對(duì)濕度φ與濕度H關(guān)系：第14頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三15結(jié)論1、濕度H、總壓P一定，溫度t升高，則相對(duì)濕度φ降低因此，提高濕空氣溫度t，不僅提高了濕空氣的焓值，使其作為載熱體外，也降低了相對(duì)濕度使其作為載濕體。2、濕度H、溫度t一定，總壓P增加，則相對(duì)濕度φ增加加壓不利于干燥操作。干燥過(guò)程一般在常壓或真空狀態(tài)下進(jìn)行。第15頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三16濕空氣中水的蒸汽分壓pw=17.5mmHg，總壓P=760mmHg，（1）求20℃時(shí)的相對(duì)濕度；（2）若空氣分別被加熱到50℃和120℃，求值。例題第16頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三17單位質(zhì)量的絕干空氣所具有的濕空氣（1kg絕干空氣和所帶水蒸汽）的體積。四、濕空氣的比容υH第17頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三18當(dāng)總壓力P為一定值時(shí)，濕空氣密度第18頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三19五、濕比熱CH（比熱）

將含有1kg絕干空氣的濕空氣溫度升高1℃所需要的熱量。或?qū)?kg絕干空氣和其中Hkg水蒸汽溫度升高1℃需要的熱量總和。：干空氣比熱=1.01kJ/（kg絕對(duì)干空氣?℃）：水蒸汽比熱=1.88kJ/（kg水蒸汽?℃）式中第19頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三20六、濕空氣的焓IH1kg絕干空氣的焓與所含Hkg水蒸汽的焓之和。計(jì)算基準(zhǔn)：

0℃絕干空氣0℃液態(tài)水

因此，對(duì)于溫度為t、濕度為H濕空氣，其焓值包括1、0℃水變?yōu)閠℃水蒸汽所需的顯熱和潛熱2、絕干空氣由0℃升溫至t℃所需的顯熱焓值為0。第20頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三210℃水t℃水蒸汽0℃水0℃水蒸汽t℃水蒸汽r00℃絕干空氣

t℃絕干空氣所以第21頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三22七、干、濕球溫度（t和tw）干球溫度t：普通溫度計(jì)測(cè)得的濕空氣的真實(shí)溫度。濕球溫度tw：溫度計(jì)的感溫球用紗布包裹，紗布用水保持濕潤(rùn)，測(cè)定的溫度。意義：在實(shí)際生產(chǎn)中，常常利用干、濕球溫度計(jì)來(lái)測(cè)量空氣的濕度，從而確定空氣其它性質(zhì)。第22頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三23七、干、濕球溫度（t和tw）測(cè)量原理濕球溫度實(shí)質(zhì)上是濕紗布中水分的溫度，并不是空氣的真實(shí)溫度，大小由空氣的溫度和濕度決定的。pwP當(dāng)空氣向濕紗布的傳熱速率等于濕紗布汽化水分所需的傳熱速率時(shí)，濕紗布中的水溫保持恒定。第23頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三24傳熱傳質(zhì)空氣向濕紗布傳熱速率：水蒸汽向空氣傳質(zhì)速率：因?yàn)樗缘?4頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三25*物系性質(zhì)：與α、kH有關(guān)的物性；*

空氣狀態(tài)：t、H；*

流動(dòng)條件：α/kH

。實(shí)驗(yàn)表明，α與kH都與Re的0.8次冪成正比，故kH/α與流速無(wú)關(guān)，只與物性有關(guān)。當(dāng)物系已確定，則物系性質(zhì)就不再改變，此時(shí)，濕球溫度只與氣相狀態(tài)有關(guān)，即影響濕球溫度tw的因素：溫度一定時(shí)，濕度越高，濕球溫度也越高；濕空氣達(dá)到飽和時(shí)，干、濕球溫度相等。第25頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三26八、絕熱飽和溫度tas在絕熱飽和器中，利用增濕降溫使不飽和空氣達(dá)到飽和時(shí)的溫度。第26頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三27在空氣絕熱增濕過(guò)程中，空氣降溫失去的顯熱被汽化的水分以潛熱形式帶回，焓值不變，為“等焓”過(guò)程。進(jìn)入絕熱飽和器空氣的焓值I1：流出絕熱飽和器空氣的焓值I2：因?yàn)榈?7頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三28濕球溫度tw與絕熱飽和溫度tas的關(guān)系：空氣—水體系所以tw：大量空氣與少量水接觸，空氣t、H不變；是傳熱與傳質(zhì)速率均衡的結(jié)果。tas：大量水與一定量空氣接觸，空氣降溫、增濕。由熱量與物料衡算導(dǎo)出。第28頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三29

九、露點(diǎn)td在總壓P和濕度H保持不變的條件下，通過(guò)降溫使不飽和空氣達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)所對(duì)應(yīng)的溫度。濕度H與露點(diǎn)td的關(guān)系：Pd－－td下水的飽和蒸汽壓。Hd－－濕空氣的飽和濕度

露點(diǎn)形成過(guò)程是“等濕降溫”，干燥中應(yīng)使空氣溫度始終高于露點(diǎn)。第29頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

四個(gè)溫度之間的關(guān)系

濕空氣的四個(gè)溫度可用來(lái)確定空氣狀態(tài)。對(duì)于一定狀態(tài)的空氣，它們之間的關(guān)系是：

不飽和空氣：

t>tw

=tas

>td飽和空氣：t=tw

=tas

=td第30頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三31小結(jié)1、與空氣中水蒸汽含量有關(guān)的性質(zhì)水蒸汽分壓pw：濕空氣中的水蒸汽所產(chǎn)生的壓力，表示濕空氣中的水蒸汽含量。濕度：相對(duì)濕度：第31頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三322、與空氣的熱有關(guān)的性質(zhì)3、與溫度相關(guān)的性質(zhì)不飽和空氣：ttw(tas)td；飽和空氣：t

=tw(tas)=td。濕比熱：焓：干球溫度t濕球溫度tw

露點(diǎn)td

絕熱飽和溫度ts第32頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三33濕空氣的焓濕圖一、焓濕圖的繪制原理二、濕焓圖的應(yīng)用第三節(jié)第33頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三34一濕空氣的濕焓圖繪制原理－－濕空氣性質(zhì)間的相互關(guān)聯(lián)圖（1）等H線（等濕度線）一系列平行于縱軸的直線。（2）等I線（等焓線）一系列平行于斜軸直線135°H（斜軸）I（縱軸）（輔助水平軸）第34頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三35（3）等t線（等溫線）一系列斜向上彼此不平行的直線（4）等φ線（等相對(duì)濕度線）

一系列近原點(diǎn)出發(fā)的曲線

HI斜率2490+1.88t，截距1.01t的直線φ=30%t1=10℃→ps1→H1

t2=20℃→ps2→H2

t3=30℃→ps3→H3

t4=40℃→ps4→H4…………第35頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三36（4）等φ線（等相對(duì)濕度線）①φ=100%線稱為飽和曲線。線上各點(diǎn)空氣為水蒸汽所飽和，即飽和空氣。線上方為未飽和區(qū)（φ<1），可作為干燥介質(zhì)。線下方為過(guò)飽和區(qū)域，不能作為干燥介質(zhì)。②H-I圖是在P=101.3kPa下繪制，因此當(dāng)φ一定，

t≥100℃時(shí)，ps=101.3kPa=P，H=常數(shù)，等φ線垂直向上為直線與等H線重合。第36頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三37（5）水蒸汽分壓線一條過(guò)原點(diǎn)的近似直線的曲線。HIP（pa）上式可視為線性方程第37頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三38不飽和區(qū)過(guò)飽和區(qū)第38頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三39第39頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三40第40頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三41二濕焓圖的應(yīng)用在總壓一定的條件下，已知濕空氣的兩個(gè)獨(dú)立性質(zhì)參數(shù)，就可在圖中確定其狀態(tài)點(diǎn)A，進(jìn)而得到空氣的其它狀態(tài)參數(shù)。第41頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三42舉例1已知干、濕球溫度，確定空氣狀態(tài)點(diǎn)A2已知干球溫度及露點(diǎn)，確定空氣狀態(tài)點(diǎn)AIHttwΦ＝100％AIHttdΦ＝100％A第42頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三43練習(xí)1、已知pw和I，確定空氣狀態(tài)點(diǎn)A。2、已知td和tas，確定空氣狀態(tài)點(diǎn)A。3、已知td

和φ，確定空氣狀態(tài)點(diǎn)A。4、已知t和pw，確定空氣狀態(tài)點(diǎn)A。5、已知tw和H，確定空氣狀態(tài)點(diǎn)A。6、已知t和φ，確定空氣狀態(tài)點(diǎn)A。7、已知tw和φ，確定空氣狀態(tài)點(diǎn)A。第43頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三44利用焓濕圖描述干燥過(guò)程空氣狀態(tài)的變化。t0=25℃tw=20℃t1=80℃t2=60℃H2=?干燥器IHt0twΦ＝100％A0Ht1A1t2A2預(yù)熱器H2第44頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三45tas、tw、I、不是彼此獨(dú)立的參數(shù)，不能確定空氣的狀態(tài)點(diǎn)A。結(jié)論

td、H、pw三者不是彼此獨(dú)立的參數(shù)，不能確定空氣的狀態(tài)點(diǎn)A。第45頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三46干燥過(guò)程的計(jì)算第四節(jié)一、物料中的含水量二、干燥過(guò)程的物料衡算三、干燥過(guò)程的熱量衡算四、干燥器出口空氣狀態(tài)的確定五、干燥器的熱效率第46頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三47一濕物料含水量的表示方法濕基含水量干基含水量?jī)烧哧P(guān)系第47頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三48預(yù)熱器L

t0,H0L,t1,H1干燥器L,t2,H2濕物料G1,w1,(X1),θ1產(chǎn)品G2,w2,(X2),θ2新鮮空氣廢氣二干燥過(guò)程的物料衡算L——絕干空氣質(zhì)量流量，kg絕干空氣/h；G1、G2——濕物料進(jìn)、出干燥器總量，kg濕物料/h；Gc——絕干物料的質(zhì)量流量，kg濕物料/h；X1、X2——物料進(jìn)、出干燥器干基含水量，Kg水/kg干物料w1、w2——物料進(jìn)、出干燥器濕基含水量，Kg水/kg濕物料第48頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三49水分汽化量＝濕物料中水分減少量＝濕空氣中水分增加量汽化水分量W所以水分衡算第49頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三50

比干空氣用量：每汽化1kg水所需干空氣的量。

（單位干空氣消耗量）：絕干空氣的消耗量L意義：選擇適宜的氣體輸送機(jī)械新鮮空氣消耗量第50頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三51產(chǎn)品的產(chǎn)量G2

或者第51頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三52Q3I1,L,t1,H1產(chǎn)品G2,w2,(X2),θ2濕物料G1,w1,(X1),θ1I2,L,t2,H2廢空氣I0,L,t0,H0新鮮空氣干燥器三干燥過(guò)程的熱量衡算Q2Q4Q1Q0預(yù)熱器Q0：預(yù)熱器的加入熱量，kW；Q1：氣化水分所需的熱量，kW。Q2：物料升溫所需的熱量，kW。Q3：干燥器的熱損失，kW。Q4：廢空氣帶走的熱量，kW輸入熱量消耗（輸出）熱量W第52頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三53預(yù)熱器的熱量衡算1若忽略熱損失，則I1,L,t1,H1Q0預(yù)熱器I0,L,t0,H0新鮮空氣

輸入熱量為預(yù)熱器將Wkg新空氣從t0加熱到t1所需熱量。且其中（等濕過(guò)程）第53頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三54干燥器的熱量衡算2Q3I1,L,t1,H1濕物料G1,w1,(X1),θ1I2,L,t2,H2廢空氣干燥器Q4Q1產(chǎn)品G2,w2,(X2),θ2Q2干燥系統(tǒng)加入的熱量主要用于加熱空氣、加熱物料、汽化水分、補(bǔ)充干燥系統(tǒng)的熱損失等。第54頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三55（1）氣化水分所需的熱量Q1物料中溫度θ1液態(tài)水廢空氣中溫度t2水蒸汽第55頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三56（2）升溫物料所需的熱量Q2濕物料G2由干燥前θ1加熱至干燥后的θ2所需熱量。其中（3）干燥器的熱損失Q3（4）廢空氣帶走的廢熱Q4?新鮮空氣I0,t0,H0廢空氣I2,t2,H0近似認(rèn)為變化不大需根據(jù)操作現(xiàn)場(chǎng)具體情況計(jì)算。一般第56頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三57空氣在干燥器中釋放的熱量主要用于汽化水分、升高物料溫度和補(bǔ)充干燥設(shè)備熱損失。第57頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三58意義：表示恒定干燥條件下，濕空氣溫、濕度的相互變化關(guān)系。

可用來(lái)確定非等焓過(guò)程下空氣出口處的狀態(tài)。

（1）熱量的利用途徑。

（2）確定干燥操作所需的各項(xiàng)熱量及分配，為設(shè)計(jì)預(yù)熱器面積、

干燥器尺寸、加熱介質(zhì)消耗量等提供理論依據(jù)。

分析：第58頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三591、等焓干燥過(guò)程.等焓干燥過(guò)程（理想干燥過(guò)程）.非等焓干燥過(guò)程（實(shí)際干燥過(guò)程）干燥器出口狀態(tài)的確定濕空氣進(jìn)出干燥器時(shí)焓值不發(fā)生變化的干燥過(guò)程。即第59頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三60t0IHt1t2Φ＝100％等焓過(guò)程的條件1、干燥器內(nèi)不補(bǔ)充熱量。2、干燥器的熱損失忽略不計(jì)。3、物料進(jìn)出干燥器的熱量不變。A0A1A2H0第60頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三61空氣放出的顯熱完全用于水分蒸發(fā)所需的潛熱，而水蒸汽又把這部分潛熱帶回到空氣中，所以空氣焓值不變。以上兩種干燥過(guò)程均為等焓干燥過(guò)程(絕熱干燥過(guò)程）又稱理論干燥過(guò)程。濕物料中水分帶入的熱量及干燥器補(bǔ)充的熱量正好與熱損失及物料升溫所需的熱量相抵，此時(shí)，空氣的焓值也保持不變。第61頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三622、非等焓干燥過(guò)程（非絕熱干燥過(guò)程）根據(jù)物料衡算和干燥器熱量衡算，計(jì)算法確定H2、I2(H2、I2)t0IHt1t2第62頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三63定義：四干燥器的熱效率對(duì)不采用中間加熱器的干燥器而言對(duì)氣化W水分的干燥過(guò)程而言第63頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三64影響熱效率的因素1、t0，t1一定時(shí)，降低t2或提高H2，熱效率增加一般規(guī)定t2比進(jìn)入干燥器時(shí)空氣的tas高20~30℃。3.回收廢氣中熱量4.加強(qiáng)管道、設(shè)備保溫，減少熱損失2、t0，t2一定時(shí)，提高t1，熱效率增加第64頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三65五干燥時(shí)間的計(jì)算（一）物料中水分的性質(zhì)物料中不能被干燥方法除去的水分。物料中能夠被干燥方法除去的水分。1、平衡水分X*與自由水分平衡水分（X*）自由水分（X－X*）平衡水分指在一定空氣狀態(tài)下（t、φ）物料的干燥極限，與物料的種類和空氣的狀態(tài)有關(guān)，干燥過(guò)程中無(wú)法去除的水分第65頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三661、平衡水分X*與自由水分平衡水分表明干燥過(guò)程進(jìn)行的限度和方向。意義水分可向空氣轉(zhuǎn)移，進(jìn)行干燥過(guò)程無(wú)凈水分的轉(zhuǎn)移、達(dá)到干燥平衡水分向物料轉(zhuǎn)移、物料吸濕、吸潮X＞X*X=X*X＜X*第66頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三67X*=f（物料種類、空氣性質(zhì)）相同空氣狀態(tài)，不同物料的平衡水分不同。同一種物料，空氣狀態(tài)不同，平衡水分也不相同。平衡水分隨空氣相對(duì)濕度φ增加、溫度t降低而增加。第67頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三68相對(duì)濕度φ物料干基含水量X100%30%X*X2X1平衡水分自由水分剩余水分除去水分由于干燥平衡難達(dá)到，所以自由水分部分被干燥去除，物料中剩余的是平衡水分和自由水分，汽化去除肯定都是自由水分。第68頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三69水與物料結(jié)合力強(qiáng)，pw<ps。水與物料結(jié)合力弱，pw＝ps。結(jié)合水分與非結(jié)合水分只與物料的性質(zhì)有關(guān)，而與空氣的狀態(tài)無(wú)關(guān)，這是與平衡水分的主要區(qū)別。平衡水分一定是結(jié)合水分。2、結(jié)合水分和非結(jié)合水分結(jié)合水分非結(jié)合水分

干燥過(guò)程中，非結(jié)合水分一定能去除，結(jié)合水分去除部分，物料中剩余的都是結(jié)合水分。第69頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三70相對(duì)濕度φ物料干基含水量X100%30%X*X2X1平衡水分自由水分剩余水分除去水分結(jié)合水分非結(jié)合水分3、濕物料中的總水分與各水分之間的關(guān)系總水分=結(jié)合水分+非結(jié)合水分=平衡水分+自由水分只與物料本身性質(zhì)有關(guān)與物料性質(zhì)，空氣狀態(tài)有關(guān)（干燥條件）第70頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三71常壓25℃，水分在ZnO與空氣間的平衡關(guān)系為：φ＝100%，平衡含水量X*＝0.02kg水/kg干料，φ＝40%，平衡含水量X*＝0.007kg水/kg干料，現(xiàn)ZnO含水量為0.25kg水/kg干料，與25℃，φ＝40%的空氣接觸。求：物料自由水分、平衡水分、結(jié)合水分和非結(jié)合水分。例題解：φ＝100%，平衡含水量X*＝0.02kg水/kg干料,即是此物料的結(jié)合水分0.02kg水/kg干料，非結(jié)合水分0.25-0.02=0.23kg水/kg干料自由水分為0.25-0.007=0.243kg水/kg干料平衡水分0.007kg水/kg干料第71頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三72上次課主要內(nèi)容：空氣在干燥器中釋放的熱量主要用于汽化水分、升高物料溫度和補(bǔ)充干燥設(shè)備熱損失。第72頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三73t0IHt1t2Φ＝100％等焓過(guò)程的條件1、干燥器內(nèi)不補(bǔ)充熱量。2、干燥器的熱損失忽略不計(jì)。3、物料進(jìn)出干燥器的熱量不變。A0A1A2H0第73頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三74非等焓干燥過(guò)程（非絕熱干燥過(guò)程）根據(jù)物料衡算和干燥器熱量衡算，計(jì)算法確定H2、I2(H2、I2)t0IHt1t2第74頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三75相對(duì)濕度φ物料干基含水量X100%30%X*X2X1平衡水分自由水分剩余水分除去水分結(jié)合水分非結(jié)合水分濕物料中的總水分與各水分之間的關(guān)系總水分=結(jié)合水分+非結(jié)合水分=平衡水分+自由水分只與物料本身性質(zhì)有關(guān)與物料性質(zhì)，空氣狀態(tài)有關(guān)（干燥條件）第75頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三76單位時(shí)間內(nèi)、單位面積上汽化水分量的多少。[kg/m2?s]恒定干燥條件：空氣的溫度、濕度、流速及與物料的接觸方式等不變。干燥速率u（二）干燥曲線與干燥速率曲線第76頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三77

影響干燥速率的因素：1、空氣的狀態(tài)空氣溫度t、濕度H，流速u及與物料的接觸方式。溫度t升高濕度H降低流速u增加干燥速率u增加2、物料的種類、大小、堆積方式及水分的性質(zhì)等第77頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三78

描述物料含水量X、物料表面溫度θ與干燥時(shí)間τ的關(guān)系曲線。干燥曲線BC段：恒速干燥段AB段：預(yù)熱段CDE段：降速干燥段物料溫度上升到tw，含水量降低，時(shí)間短物料溫度等于tw

，含水量近直線下降，干燥速度不變。物料溫度升高，干燥速率隨含水量降低而減小。第78頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三79干燥速率曲線臨界點(diǎn)臨界含水量Xc平衡點(diǎn)平衡水分第79頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三80

恒速干燥段特點(diǎn)：1.U＝UC＝const.2.物料表面溫度保持濕球溫度tw3.去除的水分為非結(jié)合水分4.影響U的因素：恒速干燥階段——表面汽化控制階段

內(nèi)部水分遷移速率＞表面水分汽化速率

僅與空氣的狀態(tài)有關(guān)，而與物料無(wú)關(guān)第80頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三81

降速干燥段特點(diǎn)1.2.物料表面溫度3.除去的水分為非結(jié)合、結(jié)合水分4.影響u的因素：內(nèi)部水分遷移速率＜表面水分汽化速率與物料種類、尺寸、形狀有關(guān)，而與空氣狀態(tài)關(guān)系不大，空氣溫度升高，水遷移速度增加。第81頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三821.吸水性物料Xc大于不吸水性物料

Xc2.物料層越薄、分散越細(xì)，Xc

越低3.恒速干燥u0

越大，Xc

越高。臨界含水量第82頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三83由干燥速率定義式：恒速干燥：u＝u0＝const.－－恒速干燥段的時(shí)間1、恒速干燥段的干燥時(shí)間τ11干燥曲線查取2傳熱傳質(zhì)過(guò)程計(jì)算恒定干燥條件下的干燥時(shí)間的計(jì)算第83頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三842、降速干燥段的干燥時(shí)間τ2當(dāng)時(shí)，進(jìn)入降速干燥段。由干燥速率定義式：（1）圖解積分法(須事先用利用實(shí)驗(yàn)獲得相應(yīng)的干燥速率曲線)（2）近似計(jì)算法（解析法）第84頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三85解析法求降速段干燥時(shí)間條件：降速干燥段為直線或近似直線直線方程：斜率為k，延長(zhǎng)則過(guò)點(diǎn)（X*,0)（u－0）＝k（X－X*)直線還過(guò)點(diǎn)（Xc，u0）u0＝k（Xc－X*)X*X2XCX1干燥過(guò)程u0τ1τ2CEuX第85頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三86u0＝k（Xc－X*)總干燥時(shí)間：連續(xù)操作t＝τ1+τ2間歇操作t＝τ1+τ2+輔助時(shí)間－－降速干燥段時(shí)間第86頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三87干燥器第五節(jié)第87頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三88分類傳導(dǎo)干燥器對(duì)流干燥器輻射干燥器1.保證產(chǎn)品質(zhì)量2.干燥速率大，干燥時(shí)間短3.熱效率高4.干燥介質(zhì)流動(dòng)阻力小5.勞動(dòng)強(qiáng)度低基本要求：雙錐回轉(zhuǎn)干燥器、滾筒干燥器、冷凍干燥器等。氣流干燥器、流化床干燥器、噴霧干燥器、廂式干燥器等。紅外線干燥器、微波干燥器等。第88頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三89氣流干燥器干燥管濕物料口空氣入口旋風(fēng)分離器廢空氣物料出口顆粒懸浮高速上升氣流第89頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三90旋風(fēng)分離器：利用離心力分離凈制含塵氣體的分離設(shè)備。第90頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三91第91頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三92氣流干燥器第92頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三93第93頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三94

優(yōu)點(diǎn)1、生產(chǎn)能力大，單位時(shí)間汽化水分多。（1）顆粒直徑小，傳熱接觸面積大（2）濕物料與空氣的相對(duì)速度大，對(duì)流傳熱系數(shù)大。（3）顆粒直徑小，臨界含水量低，恒速段干燥時(shí)間長(zhǎng)，干燥能力大。2、濕物料與熱空氣同向流動(dòng)，適合熱敏性物質(zhì)干燥。（1）干燥管入口，恒速段，物料溫度等于濕球溫度。降速段，空氣溫度已降低，物料溫度升高不大。（2）干燥管入口，物料與空氣的溫差大，傳熱推動(dòng)力大。（3）空氣流速大，時(shí)間短。3、適應(yīng)性廣、設(shè)備簡(jiǎn)單、熱損失少、占地面積少。第94頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三95

1、設(shè)備主體細(xì)高，安裝維修困難。2、難以維持物料顆粒的晶形。3、若物料含水大，易產(chǎn)生粘壁現(xiàn)象,與干料混合一部分。干燥管高度分析：干燥管入口1-3m效率高，占50-75％。缺點(diǎn)

原因1、入口物料與空氣間的溫度差較大。2、物料與空氣間的相對(duì)速度大，加速段。而后相對(duì)速度逐漸減小，等速段。第95頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三961、多級(jí)氣流干燥管2、變徑氣流干燥管3、脈沖式氣流干燥管4、套管氣流干燥管5、旋風(fēng)式干燥管氣流干燥器的改進(jìn)第96頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三97流化床干燥器汽化室物料入口空氣入口旋風(fēng)分離器物料出口顆粒懸浮上升氣流，但不被氣體帶走。第97頁(yè)，共117頁(yè)，2023年，2月20日，星期三98流化床干燥器第98頁(yè)