第7章 物料干燥d.ppt

1、第七章材料干燥、学习内容： 1干燥概要2湿空气的性质3材料干燥反应历程4干燥机概要本章重点：湿空气的性质、H-I图、干燥机基本工作原理、脱湿：去除材料中的水分和其他溶剂(总称为湿分)的过程。除湿方法：机械除湿：采用过滤、冲压、吸引、离心等方法除湿。 物理化学除湿：用石灰、无水氯化钙元素等吸湿性材料吸收水分。 该方法费用高，操作麻烦，仅适用于少量固体物的脱湿和瓦斯气体中的水分去除。 热能除湿：如蒸发、干燥等，通过加热的方法使水分和其他溶剂气化，排出产生的蒸汽，薯是去除固体材料中的湿分的操作，称为固体干燥。第一节概要、干燥过程分类、操作压力类别：常压干燥、真空干燥、操作方式类别：连续式、分批式、传

2、热方式类别：传导干燥、对流干燥、辐射干燥和介质加热干燥，以及由其中两种或三种方式组成的联合干燥。 工业上最普遍的是对流干燥。 通常使用的干燥介质是空气，被除去的湿分是水分。 空气既是热介质也是湿介质。 材料的干燥过程是传热与传质相结合的过程。 干燥过程进行的条件：被干燥材料表面产生的水蒸气(或其他蒸气)的压力大于干燥介质中的水蒸气(或其他蒸气)的分压，差压越大，干燥过程进行得越快。 因此，干燥介质必须及时带走气化的水蒸气，维持一定的气化水推进力。 第2节湿空气的性质、湿空气的性质是用于表示湿空气状态的各种残奥仪表。 空气的各种残奥表是根据含水率的变化而变化的，因此，为了表现潮湿空气的残奥表和在

3、空气容易干燥的各种状态下的性能，应把潮湿空气中的干燥空气和水分分开，以干燥空气的质量或体积为基准，便于进行校正计算。 湿空气的性质残奥表主要为水蒸气分压、大气湿度(绝对大气湿度和相对大气湿度)、密度(比容)、焓、温度(干球温度、湿球温度、绝热冷却饱和温度和露点)，用1水蒸气分压pv空气中的水蒸气分压越大水分含量越高的湿空气中含有的水蒸气的质量和绝对干空气的质量的比来表示在常温下，湿空气被视为理想气体，在饱和状态下，湿空气中水蒸气分压pv与该空气温度下的纯水的饱和蒸汽压力ps相等，水的饱和蒸汽压力仅与温度有关，因此湿空气的饱和大气湿度是温度和总压力的函数，即3相对大气湿度，pv=0时，pv=ps

4、的情况下在一定温度及总压力下，将湿空气的水蒸气分压pv与同温度下水的饱和蒸汽压力pS之比的百分率称为相对大气湿度，可以说明相对大气湿度：湿空气脱离饱和空气的程度，可以判定该湿空气是否能够作为干燥介质使用，值越小吸湿能力越大。 大气湿度：湿空气含水量的绝对值，不能用于辨别湿空气的吸湿能力。 在一定的总圧与温度下，两者的关系为：相对大气湿度与绝对大气湿度的关系、相对大气湿度与绝对大气湿度的关系、4湿空气的比热CH、式中的CH湿空气的比热、kJ/(绝对瓦斯气体oC )； cg绝干空气的比热、kJ/(绝干瓦斯气体oC) cv水分瓦斯气体的比热、kJ/(水分瓦斯气体oC )、上式表示的是湿空气的比热仅为

5、大气湿度的函数。常压下，湿空气中的1kg绝对干燥空气和与其对应的kg水蒸气的温度上升(或下降)1oC所需(或释放)的热量也称为比热，也称为湿热，用符号CH表示，单位为kJ/(绝对干燥oC )，即作为常用温度范围的空气焓， 由于是以干空气和液态水的0时焓为零为基准进行修正，对于温度为t和大气湿度为0的湿空气，该焓从0的水变成0的水蒸气所需的潜热和湿空气从0升温到t所需的显热之和，即6湿空气的比体积vH，包含7露点td、7露点td 空气从露点持续蒸发制冷时，水蒸气的一部分以露珠的形式凝结。 空气的总压是一定的，露点时的饱和水蒸气压力ps、td仅与空气的大气湿度Hs、td有关，即ps、td=f(Hs

6、、td )或td=(Hs、td )大气湿度越大，td越大。 露点时，空气的大气湿度为饱和大气湿度=1。8干球温度t和湿球温度tw、干球温度t :空气的温度湿球温度tw :不饱和空气的湿球温度tw比干球温度t低。 当根据干球温度和湿球温度补正的空气的大气湿度处于稳定态时，空气向湿纱布表面的传热速度为Q=S(t-tw )，瓦斯气体膜中的水分瓦斯气体向空气的传热速度为N=kH(Hs，tw-H)S中，n水分瓦斯气体的扩散速度即Hs，tw湿球温度下的空气的饱和大气湿度，kg/kg 在稳定态中，传热速度和传递速度的关系为Q=Nrtw，湿球温度实际上是湿纱布中的水分的温度，强调其不表示空气的真正温度，该温度

7、由湿空气的温度、大气湿度决定，因此被称为湿空气的湿球温度，表示湿空气的状态和性质的残奥表的双曲馀弦值。 在饱和湿空气中，其湿球温度等于干球温度。 测量空气的湿球温度和干球温度，可以补正空气的大气湿度。 9在绝热饱和蒸发制冷温度tas、绝热降温加湿过程和等焓过程、空气绝热加湿过程中，空气损失的是显热，得到气化的潜热，空气的温度和大气湿度随过程的进行而变化，其焓值不变。 形成原理：绝热加湿过程进行到空气被水蒸气饱和时，空气的温度不下降，与循环水的温度相等，该温度称为该空气的绝热饱和温度，用符号tas表示，其对应的饱和大气湿度为as，现在的水的温度也为tas。 由于绝热饱和温度、塔底和塔顶的湿空气焓

8、分别比as值和l小，因此CH、CHas不随大气湿度而变化，即可以看作CH=CHas。 另外，湿空气在绝热加湿过程中等焓过程，即I1=I2，在湍流状态下的空气水蒸气系统中，a/kH CH、云同步r0 rtw，因此实验测定到在一定温度t和大气湿度h下，湿球温度与绝热饱和蒸发制冷温度大致相等。 即强调了绝热饱和温度tas和湿球温度tw是完全不同的概念。 其中，两者都是湿空气状态(t和h )的函数。 特别是在空气水分瓦斯气体系统中，两者在数值上几乎相等，在其他系统中不存在这种关系。、对于空气水蒸气系统，干球温度、绝热饱和温度(或湿球温度)和露点的关系是在对于不饱和湿空气： tt as (或tw)td，

9、对于饱和湿空气： tt as (或tw)td，校正tas时假定的解：(1)分压p h=0.622 p/(分压p h=0.622 p/(分压p h=0.622 p/(分压p h=0.622 p /分压p h ) ) 即，0.02403=0.622p/(101330-p )解p=3768Pa (2)露点td是湿的(3)绝热饱和温度tas tas=t-r0/CH(Has-H )和tas是Has的函数，因此在利用上式校正运算时适用实验算法。 假定从has=0. 622 pas/(ppas )显示查找表得到28.3时的水的饱和蒸汽压力为3881Pa，Has=0.02477kg/kg绝干瓦斯气体3)ch=

10、。 (4)相对于湿球温度tw水蒸气水系系统，tw等于绝热饱和温度tas，即tw=tas=28.3，在工序修正计算中，经常使用以湿空气的焓I为纵轴、以大气湿度h为横轴的焓湿图即I-H图。 图中有5种线，每一点都表示一定温度t和大气湿度的潮湿空气状态。等大气湿度线(等h线): 等焓线(等I线): 等温线(等t线): 等相对温度线(等线)水蒸气分压线：二、湿空气的大气湿度图、一等大气湿度线(等h线)、二等焓线各种温度的等温线，由于其斜率为(1.88t 2492 )，因此温度越高，该斜率越大因此，这些个的很多直线的等t线相互不平行。 的双曲馀弦值。 在同一条h线上，湿空气的露点td不变。 平行于横轴的

11、直线的定径套。 在同一等I线上，湿空气的温度t随着大气湿度h的增大而下降，但其焓不变。 4等相对大气湿度线(等线)的湿空气大气湿度越是固定值，温度越高，其相对大气湿度值越低，即越是干燥介质吸收水蒸气的能力越强，因此湿空气进入干燥机之前必须在预热器中提高预热温度，提高湿空气的焓表示空气的大气湿度和空气中水蒸气分压pv的关系曲线。 潮湿空气的总压没有变化时，水蒸气的分压pv根据大气湿度而变化。 水蒸气分压显示在右端的纵轴上，其单位为kN/m2。 干球温度t、露点td、湿球温度tw (或绝热饱和温度tas )全部由等t线决定。 根据湿空气的任意两个独立的残奥仪表，可以在H-I图中确定该空气的状态点，

12、检测空气的其他性质。 不独立的残奥仪表(如tdH、pH、tdp、twI和tasI )都位于同一条等h线或等I线上。 湿焓图的说明和应用通常基于()湿空气的干球温度t和湿球温度tw以及以下已知条件中的任一个来确定湿空气的状态点，(湿空气的干球温度t和露点td； ()潮湿空气的干球温度t和相对大气湿度。 例如，已知湿空气的总压为101.3kN/m2，大气湿度为H=0.02 kg水/kg干燥空气，干球温度为70。 试用I-H图求解： (a )水蒸气分压p； 从(b )相对大气湿度(c )热焓(d )露点td (e )湿球温度tw、解是已知的条件： 101.3kN/m2、H=0.02 kg水/kg干空

13、气、t=20o C，在I-H图中决定湿空气的状态点。 pv=3kN/m2=10% I122kJ/kg干燥空气TD=24tw=33，1间壁式加热和蒸发制冷，空气的温度变化范围在露点以上时，空气中的含水量总是一定的，并且在不饱和状态下，是等湿过程。三、湿空气的基本状态变化过程，利用双壁式蒸发制冷减湿，设法去除冷凝水分，对所得饱和空气进行加热，即可不恢复原状，使空气大气湿度小于原空气大气湿度，即达到减湿的目的。 上述间壁式蒸发制冷过程进行到露点时，空气达到饱和状态，继续蒸发制冷，水蒸气在冷却壁面冷凝，温度不断下降，但空气始终处于饱和状态。 3不同状态的空气混合，混合后的空气状态点落入超饱和区域，例如

14、图中的3-4直线上的d点，混合物分为气体的饱和空气和液体的水两部分，前者的状态点是过d点的等温线和=1线的升交点e。 设有状态不同的空气1和2，对应的干燥空气的量为G1和G2，对应的状态为(H1，I1)、(H2，I2)。 两种空气混合后，可以由材料平衡修正和热量平衡修正求出，4绝热冷却加湿过程、绝热饱和过程的进行，其结果一方面表现为空气的蒸发制冷，另一方面表现为空气的加湿，故称为绝热冷却加湿过程。 当空气和水直接接触时，空气的物态变化可以看作是空气和液态水表面边界层内的饱和空气不断混合的过程。 空气(用a点表示)与温度tas的冷却水(其表面的饱和空气用b点表示)接触时，水温不变，b点的位置也一

15、定，因此空气的不断混合过程表示空气状态从a点不断向b点移动。 第三节在干燥过程的材料平衡补正算和热量平衡补正算、干燥过程的补正算中，通过干燥机的材料平衡补正算和热量平衡补正算来补正算出湿润材料中的水分蒸发、空气使用量和必要热量，并据此选择适当形式的鼓风器、设定或选择热交换设备等。 一、材料含水量的表示方法、一湿化学基含水量w、以湿材料为补正标准的材料中水分的质量百分比或质量百分比。 不含水分的物品通常称为绝对干燥物品或干燥物品。 以绝对干材料为基准的湿材料中的含水量称为干化学基含水量，即湿材料中的水分质量与绝对干材料的质量之比，单位为kg水分/kg绝对干材料。 两种含水量的换算关系，注：工业上

16、经常采用湿化学基含水量。 2干化学基含水量：l绝干空气的消费量、kg绝干瓦斯气体/s； H1、H2分别是湿空气出出进进甩干机时的大气湿度，kg水分瓦斯气体/kg绝对干瓦斯气体X1、X2分别是材料出入干燥机时的干化学基含水量，kg水分瓦斯气体/kg绝干材料G1、G2分别是材料出入甩干机时的流量，kg湿材料/s； g绝干材料的产水量，kg绝干材料/s。通过材料平衡的修正计算，能够决定将湿材料干燥至规定含水量后蒸发的水分量、空气消耗量、干燥制品的产水量。 二、材料平衡校正计算、1水分蒸发量w、2干燥空气消耗量l、对上图所示的连续干燥器进行水分的材料平衡校正计算，以1s为基准。 设定l=L/w，称为比空气使用量，是指从湿材料中气化1kg水分所需的干燥空气量。 新鲜空气进入甩干机前用预热器加热，加热前后空气的大气湿度不变，进入预热器时空气的大气湿度用H0表示，相对空气的使用量仅与空气的最初和最后的大气湿度有关，与干燥过程经历的路径无关。 3干燥产品的产水量G2，式中w1、w2材料出出进进甩干机时湿化学基含水量，湿空气消耗量：例如在连续甩干机下，每小时处理1000kg湿材料，干燥后材料含水量从10%下降至2%(wb )。 以热风为干燥介质