化工原理 第十二章 干燥

1、1,第十二章 干 燥,12.1 概述12.2 濕空氣的性質(zhì)及濕度圖12.3 干燥過程的物料衡算與熱量衡算12.4 干燥速率和干燥時間12.5 干燥器,2,12.1 概述,除濕的方法很多，常用的有：1、機械分離法 ： 即通過壓榨、過濾和離心分離等方法去濕。2、吸附脫水法： 即用固體吸附劑。3、干燥法： 即利用熱能，使?jié)裎锪现械臐穹制竦姆椒ā?按照熱能供給濕物料的方式，干燥法可分為：

2、 1）．傳導(dǎo)干燥 2）．對流干燥 3）．輻射干燥 4）．介電加熱干燥,3,12.2.1濕空氣的性質(zhì),一、濕空氣中水蒸氣含量的表示方法,1、濕度,,2、相對濕度,,二、濕比容,常壓下,12.2 濕空氣的性質(zhì)及濕度圖,4,三、濕比熱容,cH=ca+cvH,常用的溫度范圍內(nèi),四、濕空氣的焓,通常規(guī)定，0oC時絕干空氣及液態(tài)水的焓為零,有＝,五、干球溫度t和濕球溫度,干球溫度簡稱溫度，

3、是指空氣的真實溫度，可直接用普通溫度計測量。在對流干燥過程中，只要物料表面足夠潤濕，濕物料表面溫度即為濕球溫度。,5,當達到濕球溫度時，傳質(zhì)、傳熱過程均未停止，而是達到了一個動態(tài)平衡狀態(tài)，此時，空氣以對流方式傳遞給水的熱量=水分汽化所需的熱量若以濕紗布與空氣的單位接觸面積為準，有,最后整理得,6,在穩(wěn)定的情況下，空氣經(jīng)過絕熱飽和塔時，空氣釋放的顯熱應(yīng)等于水分汽化后返回空氣所帶的潛熱，即,六、熱飽和溫度,整理上式得：,7,露點對應(yīng)

4、的濕度是飽和濕度，用 表示，則,七、露點 在總壓不變的條件下，不飽和濕空氣冷卻達到飽和狀態(tài)時的溫度稱為露點，用表示 。,空氣—水體系的干球溫度t、濕球溫度 及飽和絕熱溫度 和溫度，四個溫度的大小關(guān)系為：,8,12.2.2 濕空氣的濕度圖,,常用的有濕度—焓（H-I）圖、溫度—濕度（t-H）圖。本章采用t—H圖。,圖12－3 101.3kPa下空氣的t－H圖,9,圖中諸線意義如下：1．等干球溫度線

5、簡稱等t線，所有與縱坐標平行的直線都是等t線。2．等濕度線 簡稱等H線，所有與橫坐標平行的直線都是等H線。3．等相對濕度線 簡稱等 線。4．絕熱飽和（冷卻）線、等濕球溫度線 絕熱飽和線又稱為絕熱冷卻線。5．等焓線 這些線近似為直線。6．濕比熱容線 濕比熱容線（ ）為直線。7．干空氣比容線、飽和比容線、干空氣比容線按干空氣比容與溫度關(guān)系繪 制，即

6、 它在圖上為一直線。 飽和比容線,10,12.2.3 濕度圖的應(yīng)用,一、查取濕空氣的性質(zhì)濕度圖中任一點代表一個確定的空氣狀態(tài)，因此，根據(jù)該點可以查出空氣的其他性質(zhì)。 二、表示濕空氣的狀態(tài)變化過程用濕度圖可以很直觀地表示出濕空氣的狀態(tài)變化過程，也可以由濕空氣的初始狀態(tài)及變化過程確定最終狀態(tài)。幾種常見的濕空氣的變化過程的圖示方法 ： &

7、#160; 1、濕空氣的加熱、冷卻過程,11,2、  絕熱增濕過程,3、兩股濕空氣的混合,總物料衡算 水分衡算 熱量衡算 混合后的空氣狀態(tài)點C,12,12.3 干燥過程的物料衡算與熱量衡算,13,12.3.1物料中含水率的表示方法 濕物料中的含水率是值濕物料中的水分含量，通常用下面兩種方法表示： 1．濕基含水率 指水分質(zhì)量占總濕物料質(zhì)量

8、的百分數(shù)，用w表示，即2．干基含水率 由于在干燥的過程中，絕干物料的質(zhì)量不變，故常取絕干物料為基準定義水分含量。把水分質(zhì)量與絕干物料的質(zhì)量之比成為干基含水率，以X表示，即 兩種含水率之間的換算關(guān)系為,14,設(shè)蒸發(fā)1kg水分所需的絕干空氣量為(成為比干空氣用量)，則 濕空氣通過預(yù)熱器前后濕度是不變的，上式可以寫成 由上式可見，比干空氣用量只與空氣的最初和最終濕度有關(guān)，而與干燥過程所經(jīng)歷

9、的途徑無關(guān)。,12.3.2 物料衡算,,絕干空氣用量L為 濕空氣用量則為,,15,12.3.3 熱量衡算,一、熱量衡算,預(yù)熱器為控制體做熱量衡算：,可得,16,二、干燥設(shè)備的熱效率,三、理想干燥過程和實際干燥過程 1、理想干燥過程,2、實際干燥過程,（1）I1>I2 ，即濕空氣經(jīng)過干燥室時焓降低。（2）I1<I2, 即濕空氣經(jīng)過干燥室時焓升高。,17,12.4.1 物料中的水分,一、平衡水分與自由水

10、分,當物料與一定溫度、濕度的空氣相接觸時，如果物料表面的水分蒸汽壓與空氣中水的蒸汽分壓不相等時，物料就會釋放出水分或吸收水分，最終水分將在氣、固兩相間達到平衡，此時濕物料中的含水量稱為該物料的平衡水分，以X* 表示。物料中的水分超過X*的那部分水分，稱為自由水分。,二、結(jié)合水分和非結(jié)合水分,結(jié)晶水、小毛細管內(nèi)的水分、細胞內(nèi)的水分等，均是借化學(xué)力或物理化學(xué)力與固體相結(jié)合的，這部分水稱為結(jié)合水。那些機械地附著在物料表面的水分，或物料堆積層中

11、大空隙中的水分，與固體相互結(jié)合力較弱，稱為非結(jié)合水。,12.4 干燥速率和干燥時間,18,12.4.2干燥速率和干燥時間的計算,一、恒定干燥條件下干燥時間的計算,1、干燥曲線和干燥速率曲線,所謂干燥速率是指單位時間、單位干燥面積上汽化的水分質(zhì)量，其表達式可寫成,19,干燥速率曲線，如圖12—19所示：,20,2、干燥過程分析考察干燥曲線和干燥速率曲線可知，整個干燥過程可分為三個階段：1）預(yù)熱段 2）恒速干燥階段

12、3）降速干燥階段3、干燥時間的計算 （1）恒速干燥階段時間的計算(2)降速階段干燥時間的計算,21,二、變動條件下干燥時間的計算,干燥過程也分為三個階段：預(yù)熱段：物料在此段被加熱至濕球溫度。干燥第一階段：若干燥過程為等焓過程，則此階段中，濕物料將一直保持濕球溫度不變，而空氣則降溫、增濕，并按等焓規(guī)律變化。干燥第二階段：此階段中，物料溫度上升，空氣溫度下降、濕度增加。,22,1、干燥第一階段的干燥時間計算,2、干燥第二階

13、段得干燥時間計算干燥第一階段所需得時間,如粗略假設(shè)第二干燥階段干燥速率與X為線性關(guān)系，則,23,12.5.1 常用工業(yè)干燥器 一、廂式干燥器,12.5 干燥器,24,二、洞道式干燥器,25,三、氣流干燥器,26,四、沸騰床干燥器（稱流化床干燥器）,圖12－25,27,12.5.2干燥操作條件的確定,干燥操作條件的確定與許多因素有關(guān)，下面介紹一般的選擇原則： 1、干燥介質(zhì)的選擇