南京理工大学(化工原理)课件chapt7.ppt

1、第七章干燥,本章主要内容,7.1概述7.2湿空气的性质7.3干燥过程的物料衡算和热量衡算7.4干燥速率与干燥时间,去湿方法:机械去湿法热能去湿法干燥分类:操作压强：常压干燥,真空干燥；操作方式：连续操作，间歇操作；传热方式：传导干燥，对流干燥，辐射干燥,介电加热干燥。,7.1概述,对流干燥传质传热过程,pi-p水气传质推动力,7.2湿空气的性质1.湿度H和相对湿度2.湿空气的比热容cH和焓I3.温度：露点td干球温度t湿球温度tw绝热饱和温度tas4.湿空气的比容H,1.湿度H(湿含量),水气-空气体系：,饱和空气：,相对湿度,绝干空气,饱和空气,相对湿度越小，空气的吸湿能力越强，其反映了空气

2、的干燥能力,对于一定湿物料，绝干空气的吸湿能力最强，而饱和空气则不能作为干燥介质。,2.湿空气的比热容cH,cg=绝干气比热容，1.01kJ/(kg绝干空气)；cv=水气比热容，1.88kJ/(kg绝干空气),以1kg的绝干空气为基准（含Hkg水气）：,湿空气（绝干空气和水汽）的焓I（干空气及液态水在0时焓为零作基准）,温度为t及湿度为的湿空气以1kg的绝干空气为基准：,I=Ig+IvHI=(cg+Hcv)t+Hr0=(1.01+1.88H)t+2490Hr00时水的汽化潜热（kJ/kg）,湿球温度,3.温度：,湿球温度由湿空气的温度、湿度所决定；是大量空气和少量水接触后水的温度。不饱和空气:

3、湿球温度tW低于t饱和湿空气:tW=t,p,pi,传热,传质,当空气温度不太高，相对湿度不太低时，空气水系统可认为:tw=tas。不饱和湿空气:ttw(或tas)td饱和的湿空气:ttw(或tas)td,绝热饱和温度tas:绝热饱和过程为等焓过程，是大量水和少量空气接触后空气的温度。,露点温度td；,4.湿空气的比容vH,（1）等湿线（2）等焓线（3）等温线（4）等相对湿度线（5）水气分压线,焓湿图,为什么空气进干燥器前要预热？,H-I图的用法：1.已知状态点A，确定空气性质,对一定状态空气，温度越高，相对湿度越小，焓值越高。,2.H-I图中湿空气状态点的确定,已知湿空气的干球温度t和湿球温度

4、tW,湿空气的干球温度t和露点td；湿空气的干球温度t和相对湿度,，见,7.3干燥过程的物料衡算和热量衡算,7.3.1湿物料中含水量的表示方法,湿基含水量w干基含水量XX湿物料的干基含水量，kg水/kg绝干料,7.3.2物料衡算示意图,G湿物料质量流量，kg/s；Gc湿物料中绝对干料质量流量，kg/s;L湿空气中绝干空气的质量流量，kg/s。,一、水分蒸发量W（kg/s）,对干燥器中水分作物料衡算：进入空气中的水分湿物料失去的水分,绝干物料Gc在干燥前后质量流量不变，即GcG1（1w1）G2（1w2）G2G1（1w1）/（1w2）,WL（H2H0）Gc（X1X2）,空气预热前后，湿度不变，因此

5、H0=H1。,二、干空气消耗量,单位空气消耗量:蒸发1kg水分所消耗的干空气量，kg绝干空气/kg水分,单位空气消耗量仅与空气初态和终态湿度有关，与路径无关。,WL（H2H0）Gc（X1X2）,对同一干燥过程，夏天的空气消耗量l大还是冬天的消耗量l大？,7.3.3干燥过程热量衡算,Qp=L（I1-I0）=L(1.01+1.88H0)(t1-t0),1.预热器的热量衡算,2.干燥器的热量衡算,LI1+GcI1+QD=LI2+GcI2+QLL（I1-I2）+QD=Gc（I2-I1）+QL,I=cm,cm=cs+Xcw,水的比热容，4.187kJ/(kg水),cm为湿物料的比热容，kJ/（kg干物料

6、),干燥系统消耗的总热量Q(kW),QQpQDL(I2I0)Gc(I2-I1)+QL,热量用途:加热空气;蒸发水分;加热物料;热损失,L（I1-I2）+QD=Gc（I2-I1）+QL,7.3.4干燥系统的热效率,QVW(2490+1.88t2)-4.1871W,7.3.5干燥器出口状态的确定,1.等焓干燥（I1=I2）,AB:预热过程；BC:干燥过程I1=I2,2.实际干燥过程,AB：预热过程BC1：I1I，补充热量大于物料升温、热损失等能量之和。,7.4.1物料中所含水分的性质结合水分与非结合水分（根据水分与固体物料的结合方式）结合水分：以化学力或物理化学力与固体物料相结合的水分；蒸气压低于

7、同温度下纯水的饱和蒸气压。非结合水分：通过机械方式附着在固体物料上的水分，蒸气压等于同温度下纯水的饱和蒸气压。,7.4干燥速率与干燥时间,平衡水分与自由水分（按水分能否用干燥方法除去的原则）,平衡水分：干燥推动力p=p-pi=0时，物料中存在的水分。在一定空气状态（t，）下，平衡水分是湿物料干燥的极限。,自由水分：总水分平衡水分,物料中所含水分的性质,对于同种物料，在一定温度下，空气的相对湿度越大，平衡水分含量越高。若要得到绝干产品，只能用绝干空气作为干燥介质。,7.4.2恒定干燥条件下的干燥速率,湿空气的状态（温度、相对湿度）不变、空气流速不变、与物料的接触方式不变,干燥速率：单位时间内在单位干燥面积上气化的水分量。,U干燥速率（kg/（m2s）；W气化水分量（kg）；S干燥面积（m2）；干燥时间（s）。,降速第一阶段,降速第二阶段,X，kg水/kg绝干料,干燥时间,物料温度,临界含水量,表面汽化控制；温度等于空气的湿球温度,干燥降速阶段,不饱和表面干燥,水分气化平面由物料表面移向内部,