中山大學(xué)化工原理課件 第9章-干燥

中山大學(xué)化工原理課件第9章-干燥,YOURLOGO時間：20XX-XX-XX匯報人：目錄01添加標(biāo)題02干燥的基本概念03干燥動力學(xué)04干燥過程的熱力學(xué)基礎(chǔ)05干燥過程的傳熱傳質(zhì)機理06干燥過程的設(shè)計與優(yōu)化單擊添加章節(jié)標(biāo)題PART1干燥的基本概念PART2干燥的定義和分類干燥的定義：通過加熱、減壓等方式，使物料中的水分或其他溶劑蒸發(fā)，達到降低物料含水量的目的。干燥的分類：根據(jù)干燥方式、干燥介質(zhì)、干燥設(shè)備等不同，可以分為自然干燥、機械干燥、真空干燥、冷凍干燥等。自然干燥：利用自然條件，如陽光、空氣等，使物料中的水分蒸發(fā)。機械干燥：利用機械設(shè)備，如干燥器、干燥機等，使物料中的水分蒸發(fā)。真空干燥：在真空狀態(tài)下，利用加熱、減壓等方式，使物料中的水分或其他溶劑蒸發(fā)。冷凍干燥：在低溫狀態(tài)下，利用冷凍、減壓等方式，使物料中的水分或其他溶劑蒸發(fā)。干燥原理干燥過程：通過加熱、減壓等方式，使物料中的水分蒸發(fā)，達到干燥的目的干燥方法：包括自然干燥、機械干燥、化學(xué)干燥等干燥設(shè)備：包括干燥箱、干燥塔、干燥機等干燥效果：影響因素包括物料的性質(zhì)、干燥條件、干燥設(shè)備等干燥設(shè)備干燥設(shè)備類型：包括熱風(fēng)干燥、真空干燥、冷凍干燥等干燥設(shè)備特點：高效、節(jié)能、環(huán)保、安全干燥設(shè)備應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于化工、食品、醫(yī)藥、電子等行業(yè)干燥設(shè)備發(fā)展趨勢：智能化、自動化、節(jié)能化干燥技術(shù)的應(yīng)用食品工業(yè)：干燥食品，如餅干、糖果、奶粉等制藥工業(yè)：干燥藥品，如片劑、膠囊、粉劑等化工工業(yè)：干燥化工原料，如樹脂、顏料、催化劑等農(nóng)業(yè)：干燥農(nóng)產(chǎn)品，如谷物、水果、蔬菜等環(huán)保行業(yè)：干燥污泥、廢氣、廢水等建筑行業(yè)：干燥建筑材料，如石膏、水泥、砂漿等干燥動力學(xué)PART3干燥動力學(xué)方程干燥動力學(xué)方程：描述干燥過程中物料水分蒸發(fā)速率與物料表面水分濃度的關(guān)系干燥動力學(xué)方程的推導(dǎo)：基于物料表面水分濃度的變化率與物料表面水分蒸發(fā)速率的關(guān)系干燥動力學(xué)方程的應(yīng)用：預(yù)測物料干燥過程中的水分蒸發(fā)速率，優(yōu)化干燥工藝參數(shù)干燥動力學(xué)方程的局限性：只適用于物料表面水分濃度較低的情況，對于高濃度情況需要引入其他因素進行修正干燥動力學(xué)曲線干燥動力學(xué)曲線是描述干燥過程中物料水分蒸發(fā)速率與物料含水量關(guān)系的曲線干燥動力學(xué)曲線可以分為恒速干燥階段、降速干燥階段和臨界點三個階段恒速干燥階段：物料含水量較高，水分蒸發(fā)速率與物料含水量成正比降速干燥階段：物料含水量較低，水分蒸發(fā)速率與物料含水量成反比臨界點：物料含水量達到一定值時，水分蒸發(fā)速率開始下降，標(biāo)志著干燥過程的結(jié)束干燥動力學(xué)模型半經(jīng)驗?zāi)Ｐ停航Y(jié)合理論與實驗數(shù)據(jù)建立的模型，如Henderson-Smart模型、Nielsen模型等理論模型：基于物理化學(xué)原理建立的模型，如Fick擴散模型、Kozeny-Carman模型等模型選擇：根據(jù)物料性質(zhì)、干燥條件等因素選擇合適的模型干燥動力學(xué)模型：描述干燥過程中物料水分蒸發(fā)的規(guī)律模型分類：包括經(jīng)驗?zāi)Ｐ?、半?jīng)驗?zāi)Ｐ秃屠碚撃Ｐ徒?jīng)驗?zāi)Ｐ停夯趯嶒灁?shù)據(jù)擬合得到的模型，如Lewis模型、Page模型等干燥動力學(xué)參數(shù)的測定測定方法：實驗法、理論計算法、模擬法等測定步驟：樣品制備、參數(shù)設(shè)定、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理等測定設(shè)備：干燥箱、恒溫恒濕箱、熱重分析儀等測定參數(shù)：干燥速率、干燥時間、干燥溫度、干燥壓力等干燥過程的熱力學(xué)基礎(chǔ)PART4熱力學(xué)第一定律和第二定律在干燥中的應(yīng)用熱力學(xué)第一定律：能量守恒定律，在干燥過程中，物料吸收的熱量等于物料蒸發(fā)水分所需的熱量熱力學(xué)第二定律：熵增原理，在干燥過程中，物料的熵增加，表示物料狀態(tài)的變化干燥過程的熱力學(xué)模型：根據(jù)熱力學(xué)第一定律和第二定律，可以建立干燥過程的熱力學(xué)模型，用于分析和優(yōu)化干燥過程干燥過程的熱力學(xué)優(yōu)化：根據(jù)熱力學(xué)第一定律和第二定律，可以優(yōu)化干燥過程的參數(shù)，如溫度、濕度、風(fēng)速等，以提高干燥效率和降低能耗。濕空氣的性質(zhì)濕空氣的飽和度：飽和濕度、未飽和濕度濕空氣的焓值：濕焓、干焓、總焓濕空氣的組成：水蒸氣、空氣濕空氣的濕度：相對濕度、絕對濕度濕空氣的焓濕圖及應(yīng)用焓濕圖的定義：表示濕空氣狀態(tài)參數(shù)的圖形焓濕圖的組成：包括溫度、濕度、焓值、濕球溫度等參數(shù)焓濕圖的應(yīng)用：用于分析干燥過程的熱力學(xué)特性，如干燥速率、干燥溫度等焓濕圖的局限性：不能完全反映干燥過程的實際情況，需要結(jié)合實際數(shù)據(jù)進行修正和優(yōu)化。干燥過程的熱量平衡和熱效率熱量平衡：干燥過程中，物料吸收的熱量等于物料蒸發(fā)水分所需的熱量熱效率：干燥過程中，物料吸收的熱量與干燥器輸入的熱量之比影響因素：物料的性質(zhì)、干燥器的結(jié)構(gòu)、操作條件等提高熱效率的方法：優(yōu)化干燥器的結(jié)構(gòu)、控制操作條件等干燥過程的傳熱傳質(zhì)機理PART5傳熱過程分析傳熱速率：與物料性質(zhì)、熱源溫度、傳熱面積等因素有關(guān)干燥過程：物料與熱源之間的熱量傳遞傳熱方式：傳導(dǎo)、對流、輻射傳熱效果：影響干燥效率和品質(zhì)傳質(zhì)過程分析干燥過程：物料與干燥介質(zhì)之間的傳熱傳質(zhì)過程傳熱方式：對流、傳導(dǎo)、輻射傳質(zhì)方式：擴散、對流、吸附影響因素：溫度、濕度、壓力、氣流速度、物料性質(zhì)等傳熱傳質(zhì)協(xié)同機制傳質(zhì)方式：擴散、吸附、解吸協(xié)同機制：傳熱和傳質(zhì)相互影響，共同決定干燥過程的效率和效果傳熱傳質(zhì)過程：熱量和物質(zhì)在干燥過程中的傳遞和交換傳熱方式：對流、傳導(dǎo)、輻射傳熱傳質(zhì)系數(shù)及其測定方法影響因素：溫度、壓力、濕度、氣流速度等傳熱傳質(zhì)系數(shù)：描述傳熱傳質(zhì)過程的重要參數(shù)測定方法：實驗測定、理論計算、數(shù)值模擬等應(yīng)用：優(yōu)化干燥工藝、提高干燥效率、降低能耗等干燥過程的設(shè)計與優(yōu)化PART6干燥過程的設(shè)計原則和流程設(shè)計原則：保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、降低能耗和成本標(biāo)題流程：原料準(zhǔn)備、干燥設(shè)備選擇、干燥工藝參數(shù)設(shè)定、干燥過程控制、干燥后處理標(biāo)題設(shè)備選擇：根據(jù)物料性質(zhì)、干燥要求、生產(chǎn)規(guī)模等因素選擇合適的干燥設(shè)備標(biāo)題工藝參數(shù)設(shè)定：根據(jù)物料性質(zhì)、干燥要求、設(shè)備性能等因素設(shè)定合適的干燥溫度、濕度、風(fēng)速等參數(shù)標(biāo)題過程控制：根據(jù)干燥過程中物料的狀態(tài)和參數(shù)變化進行實時調(diào)整和控制，保證干燥效果和效率標(biāo)題后處理：根據(jù)物料性質(zhì)和干燥要求進行適當(dāng)?shù)暮筇幚?，如冷卻、包裝等，保證產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定性。標(biāo)題干燥過程的模擬與優(yōu)化優(yōu)化策略：調(diào)整干燥參數(shù)、優(yōu)化干燥設(shè)備、改進干燥工藝等優(yōu)化效果：提高干燥效率、降低能耗、減少污染等模擬方法：CFD模擬、實驗?zāi)M等優(yōu)化目標(biāo)：提高干燥效率、降低能耗、減少污染等干燥過程的節(jié)能減排技術(shù)低溫干燥技術(shù)：降低干燥溫度，減少能源消耗和排放熱泵干燥技術(shù)：利用熱泵回收廢熱，提高能源利用率太陽能干燥技術(shù)：利用太陽能進行干燥，減少化石能源消耗干燥過程優(yōu)化：優(yōu)化干燥工藝參數(shù)，提高干燥效率，降低能耗和排放新型干燥技術(shù)及其應(yīng)用前景超臨界流體干燥技術(shù)：利用超臨界流體的物理特性進行干燥，具有高效、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點微波干燥技術(shù)：利用微波加熱原理進行干燥，具有快速、均勻、節(jié)能等優(yōu)點真空冷凍干燥技術(shù)：利用真空冷凍原理進行干燥，具有保持食品原有風(fēng)味、營養(yǎng)成分等優(yōu)點噴霧干燥技術(shù)：利用噴霧原理進行干燥，具有高效、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點超聲波干燥技術(shù)：利用超聲波原理進行干燥，具有快速、均勻、節(jié)能等優(yōu)點應(yīng)用前景：隨著科技的發(fā)展，新型干燥技術(shù)在食品、醫(yī)藥、化工等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。干燥過程的控制與檢測技術(shù)PART7干燥過程的自動控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)的作用：實現(xiàn)干燥過程的自動化控制，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量單擊此處添加項標(biāo)題自動控制系統(tǒng)的組成：傳感器、控制器、執(zhí)行器、被控對象等單擊此處添加項標(biāo)題自動控制系統(tǒng)的工作原理：通過傳感器檢測干燥過程中的參數(shù)，控制器根據(jù)設(shè)定值和實際值進行比較，發(fā)出控制信號，執(zhí)行器根據(jù)控制信號進行調(diào)節(jié)，實現(xiàn)對干燥過程的自動控制單擊此處添加項標(biāo)題自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于各種干燥設(shè)備，如熱風(fēng)干燥、真空干燥、冷凍干燥等單擊此處添加項標(biāo)題干燥過程的質(zhì)量檢測與控制檢測方法：溫度、濕度、壓力等參數(shù)的實時監(jiān)測控制技術(shù)：自動調(diào)節(jié)干燥溫度、濕度、壓力等參數(shù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)產(chǎn)品要求設(shè)定干燥質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)檢測設(shè)備：干燥箱、濕度計、溫度計等檢測設(shè)備現(xiàn)代檢測技術(shù)在干燥過程中的應(yīng)用紅外線測溫技術(shù)：實時監(jiān)測干燥過程中的溫度變化濕度傳感器：檢測干燥過程中的濕度變化壓力傳感器：監(jiān)測干燥過程中的壓力變化氣體