干燥计算课件

第五章干燥

一、

定义机械法，沉降、过滤除湿方法物理化学法，吸附热能法，即干燥，一种利用热能的除湿方法二、

分类真空干燥间歇干燥传导干燥，间接干燥对流干燥，直接干燥辐射干燥，电磁波介电干燥，高频电场联合干燥

第一节

湿空气的性质及湿度图5-1-1湿空气的性质

一、

湿度H（绝对湿度，湿含量）：(1)空气饱和时，。二、

相对湿度：水汽分压与水的饱和蒸汽压之比，即代入式(1)，得。三、

比容vH:单位质量干空气所具有的湿空气体积，即由得

所以所以四、

比热cH（湿热）：常压下1kg干空气和其所带的Hkg水汽升高1C所需的热量，即五、

焓I：1kg干空气和其所带的Hkg水汽的焓，即六、干球温度t和湿球温度tw干球温度：真实温度将湿球温度计置于大量不饱和空气(t，H)中，设开始时水分与空气温度相同，因空气不饱和，水分必然汽化，汽化所需热量只能由水分本身温度下降放出显热而供给。水温下降后，与空气间出现温度差，空气又传递显热给水分，当空气传给水分的显热等于水分汽化所需的潜热时，水温维持稳定，该温度即为空气的湿球湿度tw。此时

解之七、

绝热饱和温度tas不饱和空气(t，H)在绝热饱和器中与大量的水充分接触，设开始时水与空气温度相同，因空气不饱和，水必然汽化，汽化所需热量来自空气温度的下降，以及水温的下降。当气温下降放出的显热等于水分汽化所需潜热时，出口气温和水温维持稳定，该温度即为空气的绝热饱和温度。

得

所以

不饱和空气

饱和空气

5-1-2湿空气的H-I图（湿焓图）

湿空气的状态由两个独立的性质确定，其他性质可以计算，但计算繁琐，有时还要式差。工程上为了计算方便，常用算图来表示湿空气各性质之间的关系。下面讨论常用的湿焓图(H-I图)。一、

等H线：与纵轴平行二、

等I线：与斜轴平行三、

等t线由得上式是以t为参数的直线方程，且t，斜率，所以等t线为一族非平行直线。四、等线由知当P一定时，给定时，所以是一族曲线五、水汽分压线由得，(P一定时)是一条近似直线(H0.622)六、

H-I图的说明与应用1．已知空气状态点A，求其他参数2．已知一对独立参数，求状态点(1)

t和tw

(2)

t和td

(3)

t和

第二节

干燥过程的物料衡算与热量衡算

5-2-1湿物料中含水量的表示方法

一、

湿基含水量w二、

干基含水量XX显然，

5-2-2干燥系统的物料衡算

一、

水分蒸发量W

设L—干空气消耗量，kg干空气/s；G—干物料流量，kg干物料/s；W—水分蒸发量，kg/s；G1、G2—湿物料进出干燥器时的流量，kg湿物料/s。对干燥器进行水分的物料衡算则所以所以为方便，假定(1)

新鲜空气中水汽的焓等于废气中水汽的焓即(2)

湿物料进出干燥器时的比热相等，并可取其平均值即而由

相减并代入假定(1)，得又由相减，并代入假定(2)，得所以二、干燥系统的热效率第三节固体物料在干燥过程中的平衡关系与速率关系

物料衡算与热量衡算可以确定空气消耗量，水分蒸发量和热能消耗量，但要确定干燥极限和干燥时间，则要讨论平衡关系与速率关系。

5-3-1物料中的水分

一

、平衡水分及自由水分1．平衡水分：物料在不饱和空气中不能汽化的水分。当物料中水分的蒸汽压降至空气中水汽分压时，水分不再蒸发(汽化)。2．自由水分：物料在不饱和空气中能汽化的水分，即总水分与平衡水分之差。二

、结合水分与非结合水分1．结合水分：物料中细胞壁内的水分、毛细管中的水分以及结晶水。由于结合力强，其蒸汽压低于同温度下纯水的饱和蒸汽压，所以分离较困难。2．非结合水分：物料表面的水分以及较大孔隙中的水分。由于结合力弱，其蒸汽压等于同温度下纯水的饱和蒸汽压，所以分离较容易。5-3-2干燥时间的计算

恒定干燥：按空气状态的变化变动干燥：一、

恒定干燥条件下干燥实验和干燥时间1．干燥实验和干燥曲线干燥实验：与恒定干燥条件相近的间歇干燥实验。干燥曲线：由间歇干燥实验测出的X与及与之间关系曲线。2．干燥速率曲线(4）

第二降速干燥阶段，：表面水分完全汽化后，水分的汽化面由表面向内部移动，空气传给物料的热量大于水分汽化所需的热量，表面温度加速上升，直至空气的温度，干燥速率加速下降，直至为零。此时物料含水量降到平衡水分。显然，预热、恒速阶段为表面汽化控制阶段；降速阶段为内部迁移控制阶段3．临界含水量可通过减低物料层的厚度，来减小Xc。二、

恒定干燥条件下干燥时间的计算1．恒速阶段由恒速阶段的干燥速率等于临界干燥速率，及

得

定积分

解之

Uc也可通过对流传热系数计算。2．降速阶段由定积分若U与X呈非线性关系，则可用数值积分法或图解积分法求得2。若U与X呈线性关系，则可设所以又所以

第四节

干燥器

保证产品质量一、

主要要求干燥速率快自动化程度高盘架式厢式干燥器（烘箱、烘房）穿流式洞道式带