化工原理干燥.課件

本章主要內(nèi)容

7.1概述7.2濕空氣的性質(zhì)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(shí)間去濕方法:機(jī)械去濕法熱能去濕法干燥分類:操作壓強(qiáng)：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(dǎo)干燥，對流干燥，輻射干燥,介電加熱干燥。

7.1概述對流干燥傳質(zhì)傳熱過程pi-p水氣

傳質(zhì)推動力piθitp水氣7.2濕空氣的性質(zhì)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(diǎn)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

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(qiáng)，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(qiáng)，而飽和空氣則不能作為干燥介質(zhì)。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(zhǔn)（含Hkg水氣）：濕空氣（絕干空氣和水汽）的焓I

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

=(1.01+1.88H)t+2490Hr0—0℃時(shí)水的汽化潛熱（kJ/kg）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(zhì)當(dāng)空氣溫度不太高，相對濕度不太低時(shí)，空氣－水系統(tǒng)可認(rèn)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(diǎn)溫度td；4.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）水氣分壓線焓濕圖為什么空氣進(jìn)干燥器前要預(yù)熱？H-I圖的用法：1.已知狀態(tài)點(diǎn)A，確定空氣性質(zhì)對一定狀態(tài)空氣，溫度越高，相對濕度越小，焓值越高。2.H-I圖中濕空氣狀態(tài)點(diǎn)的確定已知濕空氣的干球溫度t和濕球溫度tW

濕空氣的干球溫度t和露點(diǎn)td；濕空氣的干球溫度t和相對濕度，見

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

7.3.2物料衡算示意圖

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

G1,X1

L,H0

預(yù)熱器

H1

干燥室

H2

G2,X2

一、水分蒸發(fā)量W（kg/s）對干燥器中水分作物料衡算：進(jìn)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(zhì)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(yù)熱前后，濕度不變，因此H0=H1。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(guān)，與路徑無關(guān)。

W＝L（H2－H0）＝Gc（X1－X2）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(yù)熱器的熱量衡算L，t1，H1，I1L，t0，H0，I0

QP2.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·℃)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′）+QL7.3.4干燥系統(tǒng)的熱效率ηQV＝W(2490+1.88t2)-4.187θ1W7.3.5干燥器出口狀態(tài)的確定

1.等焓干燥（I1=I2）A→B:預(yù)熱過程；B→C:干燥過程

I1=I22.實(shí)際干燥過程A→B：預(yù)熱過程B→C1：I1<I，無補(bǔ)充熱量，物料升溫、熱損失等能量由空氣供給；或補(bǔ)充熱量不足以抵上損失能量。B→C2：

I2>I，補(bǔ)充熱量大于物料升溫、熱損失等能量之和。I1I2I7.4.1物料中所含水分的性質(zhì)結(jié)合水分與非結(jié)合水分（根據(jù)水分與固體物料的結(jié)合方式）結(jié)合水分：以化學(xué)力或物理化學(xué)力與固體物料相結(jié)合的水分；蒸氣壓低于同溫度下純水的飽和蒸氣壓。非結(jié)合水分：通過機(jī)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(shí)間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(shí)，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－平衡水分物料中所含水分的性質(zhì)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(zhì)。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干燥速率：單位時(shí)間內(nèi)在單位干燥面積上氣化的水分量。U——干燥速率（kg/（m2·s））；W′——?dú)饣至浚╧g）；

S——干燥面積（m2）

；τ——干燥時(shí)間（s）。降速第一階段降速第二階段X，kg水/kg絕干料干燥時(shí)間

物料溫度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·(m