中山大學化工原理課件 第9章-干燥

中山大學化工原理課件第9章-干燥,YOURLOGO時間：20XX-XX-XX匯報人：目錄01添加標題02干燥的基本概念03干燥動力學04干燥過程的熱力學基礎05干燥過程的傳熱傳質機理06干燥過程的設計與優(yōu)化單擊添加章節(jié)標題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、干燥設備等不同，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、化學干燥等干燥設備：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、干燥條件、干燥設備等干燥設備干燥設備類型：包括熱風干燥、真空干燥、冷凍干燥等干燥設備特點：高效、節(jié)能、環(huán)保、安全干燥設備應用：廣泛應用于化工、食品、醫(yī)藥、電子等行業(yè)干燥設備發(fā)展趨勢：智能化、自動化、節(jié)能化干燥技術的應用食品工業(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、催化劑等農業(yè)：干燥農產品，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PART3干燥動力學方程干燥動力學方程：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系干燥動力學方程的推導：基于物料表面水分濃度的變化率與物料表面水分蒸發(fā)速率的關系干燥動力學方程的應用：預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曲線干燥動力學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系的曲線干燥動力學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，標志著干燥過程的結束干燥動力學模型半經驗模型：結合理論與實驗數(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、干燥條件等因素選擇合適的模型干燥動力學模型：描述干燥過程中物料水分蒸發(fā)的規(guī)律模型分類：包括經驗模型、半經驗模型和理論模型經驗模型：基于實驗數(shù)據(jù)擬合得到的模型，如Lewis模型、Page模型等干燥動力學參數(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)設定、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理等測定設備：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基礎PART4熱力學第一定律和第二定律在干燥中的應用熱力學第一定律：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模型：根據(jù)熱力學第一定律和第二定律，可以建立干燥過程的熱力學模型，用于分析和優(yōu)化干燥過程干燥過程的熱力學優(yōu)化：根據(jù)熱力學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、風速等，以提高干燥效率和降低能耗。濕空氣的性質濕空氣的飽和度：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)焓濕圖的應用：用于分析干燥過程的熱力學特性，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、干燥器的結構、操作條件等提高熱效率的方法：優(yōu)化干燥器的結構、控制操作條件等干燥過程的傳熱傳質機理PART5傳熱過程分析傳熱速率：與物料性質、熱源溫度、傳熱面積等因素有關干燥過程：物料與熱源之間的熱量傳遞傳熱方式：傳導、對流、輻射傳熱效果：影響干燥效率和品質傳質過程分析干燥過程：物料與干燥介質之間的傳熱傳質過程傳熱方式：對流、傳導、輻射傳質方式：擴散、對流、吸附影響因素：溫度、濕度、壓力、氣流速度、物料性質等傳熱傳質協(xié)同機制傳質方式：擴散、吸附、解吸協(xié)同機制：傳熱和傳質相互影響，共同決定干燥過程的效率和效果傳熱傳質過程：熱量和物質在干燥過程中的傳遞和交換傳熱方式：對流、傳導、輻射傳熱傳質系數(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系數(shù)：描述傳熱傳質過程的重要參數(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計與優(yōu)化PART6干燥過程的設計原則和流程設計原則：保證產品質量、提高生產效率、降低能耗和成本標題流程：原料準備、干燥設備選擇、干燥工藝參數(shù)設定、干燥過程控制、干燥后處理標題設備選擇：根據(jù)物料性質、干燥要求、生產規(guī)模等因素選擇合適的干燥設備標題工藝參數(shù)設定：根據(jù)物料性質、干燥要求、設備性能等因素設定合適的干燥溫度、濕度、風速等參數(shù)標題過程控制：根據(jù)干燥過程中物料的狀態(tài)和參數(shù)變化進行實時調整和控制，保證干燥效果和效率標題后處理：根據(jù)物料性質和干燥要求進行適當?shù)暮筇幚?，如冷卻、包裝等，保證產品質量和穩(wěn)定性。標題干燥過程的模擬與優(yōu)化優(yōu)化策略：調整干燥參數(shù)、優(yōu)化干燥設備、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、實驗模擬等優(yōu)化目標：提高干燥效率、降低能耗、減少污染等干燥過程的節(jié)能減排技術低溫干燥技術：降低干燥溫度，減少能源消耗和排放熱泵干燥技術：利用熱泵回收廢熱，提高能源利用率太陽能干燥技術：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及其應用前景超臨界流體干燥技術：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：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：利用真空冷凍原理進行干燥，具有保持食品原有風味、營養(yǎng)成分等優(yōu)點噴霧干燥技術：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：利用超聲波原理進行干燥，具有快速、均勻、節(jié)能等優(yōu)點應用前景：隨著科技的發(fā)展，新型干燥技術在食品、醫(yī)藥、化工等領域具有廣泛的應用前景。干燥過程的控制與檢測技術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，提高生產效率和質量單擊此處添加項標題自動控制系統(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)控制信號進行調節(jié)，實現(xiàn)對干燥過程的自動控制單擊此處添加項標題自動控制系統(tǒng)的應用：廣泛應用于各種干燥設備，如熱風干燥、真空干燥、冷凍干燥等單擊此處添加項標題干燥過程的質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：自動調節(jié)干燥溫度、濕度、壓力等參數(shù)質量標準：根據(jù)產品要求設定干燥質量標準檢測設備：干燥箱、濕度計、溫度計等檢測設備現(xiàn)代檢測技術在干燥過程中的應用紅外線測溫技術：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