化工原理南林教材24.ppt

1、1,第四章 干 燥,2,要求： 1. 掌握湿空气的性质及湿度图； 2. 掌握干燥过程的物料衡算与热量衡算； 3. 理解固体物料中的水分，掌握干燥速率的定义、恒定干燥条件下的干燥速率曲线，理解影响恒速干燥和降速干燥的因素，掌握恒速和降速干燥时间的计算方法； 4. 了解干燥器的主要型式及特点。,3,重点： 1. 湿空气的性质及湿度图； 2. 干燥过程的物料衡算与热量衡算； 3. 恒定干燥条件下的干燥速率曲线及干燥时间的计算。,4,除湿方法：机械除湿、干燥 干燥分类： 1. 按操作压强：常压干燥、真空干燥 2. 按操作方式：连续操作、间歇操作 3. 按传热方式：传导干燥、对流干燥、辐射干燥、介电干燥

2、、联合干燥,5,对流干燥过程的介绍： 以不饱和热空气为干燥介质。,不饱 和热 空气,湿 物 料,热量,水分,干燥过程：传热、传质的复合过程。 干燥操作的必要条件：物料表面的水气压强必须大于干燥介质中水气的分压。,6,第一节 湿空气的性质及湿度图,1kg的绝干空气为基准。 一、湿度H,H：湿空气的湿度，kg水/kg绝干气； M：分子量，kg/kmol； n：摩尔数，kmol。,7,对水蒸气空气系统,常压下湿空气可视为理想混合气体，则：,8,二、相对湿度百分数,：相对湿度百分数，或相对湿度；由可判断湿空气吸湿能力的大小； 小吸湿能力大。 ps：空气温度下，纯水的饱和蒸汽压，Pa或kPa。,9,三、

3、比容H,H：湿空气的比容，m3湿空气/kg绝干气； t：温度，0C。,10,四、比热cH,11,五、焓I,12,六、干球温度t 和湿球温度tW,13,14,七、绝热饱和冷却温度tas,15,对蒸气空气系统：tW=tas,16,八、露点td,对水蒸气空气系统： 不饱和空气：ttas(或)tWtd 饱和空气：t=tas(或)tW=td,17,5-1-2 湿空气的H-I图,18,一、等湿度线（等H线）群 00.2kg/kg绝干气 二、等焓线（等I线）群 0680 kJ/kg绝干气,19,三、等干球温度线（等t线）群,斜率：(1.88t+2490) 等t线不平行,20,四、等相对湿度线（等线）群,五、

4、蒸气分压线,21,六、H-I图的说明与应用 空气任两个独立参数,22,23,24,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,25,二、干基含水量X,26,5-2-2 干燥系统的物料衡算,内容： （1）从物料中除去水分的数量，即水分蒸发量； （2）空气的消耗量； （3）干燥产品的流量。,27,一、水分蒸发量W,28,二、空气消耗量L,29,三、干燥产品流量G2,30,5-2-3 干燥系统的热量衡算,内容： （1）预热器消耗的热量； （2）向干燥器补充的热量； （3）干燥过程消耗的总热量。,31,一、热量衡算的基本方程式,32,33,对预热器作

5、热量衡算，忽略热损失，可得：,对干燥器作热量衡算，可得：,34,假设： （1）新鲜空气中水的焓等于离开干燥器废气中水气的焓，即：IV0=IV2； （2）湿物料进出干燥器时的比热取平均值cm。,向干燥系统中输入的热量用于：加热空气、蒸发水分、加热物料、热损失等四个方面。,35,二、干燥系统的热效率,蒸发水分所需的热量为：,若忽略湿物料中水分带入系统中的焓，则：,36,5-2-4 空气通过干燥器时的状态变化,一、等焓干燥 等焓过程又称绝热干燥过程，需满足的条件： 1.不向干燥器中补充热量，即QD=0 2.忽略干燥器向周围散失的热量，即QL=0 3.物料进出干燥器的焓相等，即G(I21-I11)=0

6、 由上式假设可得：I1=I2 ，t2t1,37,38,二、非等焓干燥 1.操作线在过点B等焓线的下方 不向干燥器中补充热量，即QD=0 不能忽略干燥器向周围散失的热量，即QL0 物料进出干燥器的焓不相等，即G(I21-I11)=0 I2 I1 ，t2t1,39,2.操作线在过点B等焓线的上方,3.操作线为过点B等温线,40,41,第三节 固体物料在干燥过程中的 平衡关系与速率关系,干燥静力学：L、W、Q 干燥动力学：X-t,42,5-3-1 物料中的水分,一、平衡水分与自由水分 （1）平衡含水量是湿物料在一定的空气状态下干燥的极限； （2）当空气状态恒定时，不同物料的平衡水分差异很大。 （3）

7、同一物料的平衡水分随空气状态而变。,43,二、结合水分与非结合水分 物料表面水气的分压等于同温度下纯水的饱和蒸气压，相应的物料含水量为XB* 结合水分：X XB*,44,45,46,5-3-2 干燥时间的计算,恒定干燥：干燥过程中，空气状态参数恒定。 变动干燥：干燥过程中，空气状态参数变动。 一、恒定干燥条件下干燥时间的计算 1.干燥实验和干燥曲线 干燥曲线：物料含水量X干燥时间，物料表面温度干燥时间,47,48,2.干燥速率曲线 干燥速率：单位时间内、单位干燥面积上气化的水分质量。,U：干燥速率kg/(m2s)； W1：一批操作中气化的水分量，kg； S：干燥面积，m2 ：干燥时间，s。,4

8、9,50,51,（1）恒速干燥阶段（表面气化控制阶段）,52,（2）降速干燥阶段（内部迁移控制阶段） 干燥速率的影响因素：物料结构、形状、尺寸，干燥介质的状态参数对其影响不大。 （3）临界含水量XC 临界含水量与物料的性质、厚度、干燥速率有关。,53,3.恒定干燥条件下干燥时间的计算 （1）恒速阶段,54,（2）降速阶段,当U与X呈非线性关系，采用图解法计算； 当U与X呈线性关系，采用解析法计算；,55,第四节 干燥器,对干燥器的要求： （1）能保证干燥产品的质量要求，如含水量、强度、形状等； （2）要求干燥速率快、干燥时间短，以减小干燥器的尺寸、降低能耗，同时还应考虑干燥器的辅助设备的规格和

9、成本，即经济性要好； （3）操作控制方便，劳动条件好。,56,常用干燥器的分类,57,5-4-1 干燥器的主要型式,一、厢式干燥器（盘式干燥器）,58,59,60,二、带式干燥器,61,三、气流干燥器,62,63,四、沸腾床干燥器（流化床干燥器）,64,65,66,五、转筒干燥器,67,68,六、喷雾干燥器,69,70,七、滚筒干燥器,71,八、干燥器选型时应考虑的因素 1.物料热敏性 2.成品的形状、质量及价格 3.干燥速率曲线与物料的临界含水量 4.物料的粘附性 5.其它,72,5-4-2 干燥器的设计,物料衡算、热量衡算、速率关系、平衡关系四个基本方程。 一、干燥操作条件的确定 1.干燥介质的选择 2.流