第四章干燥DRY1

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化工原理(清华大学)第四章干燥DRY1

• 吸附剂: 高的表面积
– 活性炭(active carbon) – 分子筛(molecular sieve)
C6溶剂油 (50ppm水)
C6溶剂油 (<5ppm水)
?
膜法分离(membrane separation)
• 何谓膜法分离: 利用高分子膜对不同组分的选择透过性来实现分离的过程
天然气(含水蒸汽)
第四章干燥(DRYING)
第一节概述第二节湿空气的性质第三节干燥的平衡关系第四节干燥过程的动力学第五节干燥设备第六节干燥过程和设备的设计计算讨论课小结
第一节概述
1. 何谓去湿 2. 何谓干燥 3. 加热和脱湿的方式 4. 对流干燥 Nhomakorabea. 何谓去湿
从物料中脱除湿分的过程称为去湿.
?1
水
真空
?2
干燥的天然气
供热的方式: 导热辐射介电对流
2. 干燥
移走水汽的方式: 空气吹扫真空抽走
两者的任意组合.
3. 对流干燥
• 热空气给待干燥物料供热 • 空气将蒸发的水蒸汽携带走
Q水湿物料
• 热质同时传递
第四章干燥(DRYING)
第一节概述第二节湿空气的性质第三节干燥的平衡关系第四节干燥过程的动力学第五节干燥设备第六节干燥过程和设备的设计计算讨论课小结
湿分( moisture): 不一定是水分如何脱除? • 机械法: 挤压
– 拧衣服, 过滤
• 物理法: 浓硫酸吸收, 分子筛吸附, 膜法脱湿 • 化学法: 利用化学反应脱除湿分
– CaO,
• 干燥法: 加热
吸附(ADSORPTION)
• 何谓吸附? 利用吸附剂(adsorbent)将物料中的微量杂质脱除的过程

化工原理第四章-干燥讨论课dry-discuss2概要

有关临界含水量的一点讨论
已知0.3cm纸粕在常压空气中干燥时的干燥速度曲线如图所示. 当空气湿度和温度均不变时, 试比较分别改变空气流速和纸粕厚度时干燥速度的变化: (1)流速分别为12m/s和4m/s时; (2)厚度改变为0.1cm时;
U 12 m/s, 0.3cm
0 0.1
X (kg水/kg干物料)
0.5
课堂讨论
(1)流速改变为4m/s 时恒速阶段: 两者干燥速度的差异在于传热和传质速度 U 12 12 0.8 ( ) 2.4 的差异. 空气流速越大 ,传 U4 4 热和传质系数越大 , 干燥速度也就越大. 恒速阶段：N=Qr; N恒定，故Q恒定； Q=hA(T-Ts) 两种情况下Ts相同吗? 近似为Tw.
0.5
课堂讨论
U 12 m/s, 0.3cm
临界含水量是降速阶段和恒速阶段的交点；近似：恒速阶段干燥非结合水. 但并非所有的结合水都在此阶段干燥完毕；按阻力串连估计Xc的变化。
0 0.1
Xc
0.5
X (kg水/kg干物料)来自课堂讨论(2) 厚度改变为0.1cm时; Xc改变的3种可能性, 哪个合理? Xc是否会变厚或者不变呢？变薄之后, 任何一个X下U 均增加, 因此Xc变小.
U 12 m/s, 0.3cm
0 0.1
X (kg水/kg干物料)
0.5
课堂讨论
(1)流速改变为4m/s 时终点: 仅与干燥用空气的条件有关. 故相同. 临界含水量与降速阶段: 有5 种可能. 哪个合理呢呢?
U 12 m/s, 0.3cm
0 0.1
Xc
0.5
X (kg水/kg干物料)
(1)流速改变为4m/s 时

化工原理第四章-干燥DRY6(续).

– 不能估算临界含水量
3. 干燥条件的确定
• 给定的条件
– Gc, X1, T1’ – X2, T2’ – To, H1 (当时当地, 废气循环)
• 需要确定的参数
– – – – L(H2), T1, T2 任意给定两个, 其余两个随之确定 eg1 T1, T2 >> H2 >>L eg2 L, T1 >> H2 >> T2
2.2 热量计算
QL L To L T1 L T2
Io Ho
QP
I1 H1 Gc X2
T2’ Gc X1 T1’
I2 H2 QD
• • • •
QD+LI1+GcI1’= QL + LI2+GcI2’ 其中, 物料的焓的基准为0°C绝干物料. I1’= GcCsT1’+ GcX1CwT1’ I2’= GcCsT2’+ GcX1CwT2’
• 影响产品质量吗?
湿焓图
I1 I2 I 1 T1 1
0
100％
To
0
Io H
H0 (H1)
H2
2.3 干燥时间
• 根据干燥实验确定. • 理论计算:
– 可以通过传热方程估算Uc Nr=Q=(T-Tw) 恒定干燥条件的假设 – 不能估计降速阶段的速度(或者说太难了)
• 气相中热质同时传递 • 固体中热质同时传递 • 蒸发面积连续发生变化
参数计算与设备之间的关系
• t(干燥时间) • ……长度(连续干燥时) • L(所用空气量) • ……直径 • Q(所需热量) • ……换热器的面积
作业
1. 试作等焓干燥时的操作线, 操作线该如何定义? 2. 热效率 3. 预习下周的作业1（下次讨论） (单号按并流考虑; 双号按逆流考虑)

《干燥基础知识》课件

流化床干燥器
利用热空气或热气体使固体颗粒在流化床内沸腾流动，固体颗粒与热气体充分接触，完成干燥过程。
真空干燥器
在真空条件下，利用热辐射或微波等方式加热物料，使物料中的水分或其他溶剂汽化，达到干燥目的。
干燥器的选择与使用
01
根据物料的性质选择合适的干燥器类型，如物料的湿度、粘度、腐蚀性等。
扩散方程
描述湿气扩散过程的数学方程为Fick第一定律，即单位时间内通过垂直于扩散方向的单位面积的湿气流量与该处的浓度梯度成正比。
热传导原理
导热系数
导热系数是描述物质导热能力的物理量，其大小取决于物质的性质、温度和湿度等条件。在干燥过程中，导热系数是影响干燥速率的重要因素之一。
导热方程
描述热传导过程的数学方程为 Fourier 定律，即单位时间内通过垂直于导热方向的单位面积的热量与该处的温度梯度成正比。
《干燥基础知识》ppt 课件
目录
Contents
• 干燥技术简介 • 干燥原理 • 干燥设备 • 干燥工艺 • 干燥技术应用案例 • 干燥技术发展前景与挑战
01 干燥技术简介
干燥技术的定义
01
干燥技术是指通过物理或化学手段，将湿物料中的水分或其他溶剂去除，使其达到一定湿度的过程。
02
干燥技术的目的是使物料便于储存、运输和使用，同时提高其品质和利用率。
02
根据生产能力和产量要求选择合适的干燥器规格和型号。
03
根据操作条件和环境要求选择合适的干燥器操作方式和控制系统。
04
注意干燥器的维护和保养，定期检查和清洗，确保设备正常运行和使用寿命。
04 干燥工艺
干燥工艺流程

化工原理(清华大学)第四章干燥DRY5

第五节干燥过程的动力学
通过恒定干燥条件下的干燥实验测得干燥曲线, 进而求出干燥速度曲线, 目的是为了求算干燥时间, 并了解干燥过程中水迁移机理.
1. 恒定干燥条件
• 恒定空气的温度和湿度及流速. • 大量的空气对小量的物料进行干燥实验.
2. 干燥曲线
X
T t
3. 干U
Sdt Sdt
调整恒速降速
X* Xc
X
3. 干燥速度曲线(2)
• 临界含水量 Xc
– 物料性质 – 干燥器形式 – 操作条件
• 降速阶段有多种情况
4. 水迁移机理
• 恒速阶段
– 表面有足够的水分供蒸发 – 或者, 内部水分能够及时地迁移到表面
• 毛细管流动 (多孔物质) • 分子扩散 (无孔物质)
• 降速阶段
– 表面没有足够的水分供蒸发
• 含量少了 • 内部水分不能及时补充
– 空气可能进入多孔物质的内部, 而计算蒸发面积时仍以外表面为准.

干燥教学课件

W=Gc(X1-X2)=900(0.111-0.0204)=81.5kg/h
(2) 空气消耗量：L
L
W
81 . 5
H 2 H 1 0 . 05 0 . 008
1940 kg 绝干气 / h
( 3 ) 干燥产品量
:
G 2 G 1 W 1000 918 . 5 kg / h
81 . 5
18 nv
H = 29 ng
=
18 pw 0.622 pw
29 (P pw )
P pw
当湿空气中水气分压等于同温度下水的饱和蒸气压时,其
湿度为饱和湿度:
ps
Hs = 0.622 P p s
p----水蒸气的分压 ,Pa;
P ---湿空气的总压 ,Pa
由上式可知 :湿空气的湿度与总压及水蒸气的分压有关 .。
(1)水分蒸发量
(2)空气消耗量
(3)干燥产品量
解:(1)水分蒸发量:W
先将物料的湿基含水量换算成干基含水量:
x1
w1 1 w1
0.1 1 0.1
0.111 k g水
/
k g绝干料
X2
w2 1 w2
0.02 1 0.02
0.0204 kg水 / kg绝干料
进入干燥器的绝干物料量为:
Gc=G1(1-w1)=1000(1-0.1)=900kg 绝干料/h 水分蒸发量 W
Ψ=0表示湿空气中不含水分,此时为干空气。
Ψ值越低，表示该空气偏离饱和程度越远，干燥能力越大。所以空气的湿度H仅表示其中水蒸气的绝对含量。
相对湿度Ψ值才能反映出湿空气吸收水汽的能力。

第四章干燥讨论课dry-discuss2.ppt

U 12 m/s, 0.3cm
0 0.1 X (kg水/kg干物料干物料) 水干物料
0.5
课堂讨论
(1)流速改变为流速改变为4m/s 时流速改变为终点: 终点仅与干燥用空气的条件有关. 故相同. 件有关故相同临界含水量与降速阶段: 临界含水量与降速阶段有5 种可能. 哪个合理呢呢? 种可能哪个合理呢呢
有关临界含水量的一点讨论
已知0.3cm纸粕在常压空气中纸粕在常压空气中已知干燥时的干燥速度曲线如图所示. 图所示当空气湿度和温度均不变时, 均不变时试比较分别改变空气流速和纸粕厚度时干燥速度的变化: 燥速度的变化 (1)流速分别为流速分别为12m/s和4m/s时; 流速分别为和时 (2)厚度改变为厚度改变为0.1cm时; 厚度改变为时
0 0.1
Xc
0.5
X (kg水/kg干物料干物料) 水干物料
课堂讨论
(2) 厚度改变为厚度改变为0.1cm时; 时 Xc改变的种可能性哪改变的3种可能性改变的种可能性, 个合理? 个合理 Xc是否会变厚或者不变是否会变厚或者不变呢？变薄之后, 任何一个X下变薄之后任何一个下U 均增加, 因此Xc变小均增加因此变小. 变小
0 0.1 X (kg水/kg干物料干物料) 水干物料 0.5 U 12 m/s, 0.3cm
有关临界含水量的一点讨论
U 12 m/s, 0.3cm
小结：小结： • Xc非物性，与操作条件非物性，非物性气速，温度，厚度等）（气速，温度，厚度等）有关 • 相同的：物料内的水分相同的Xc：布相同吗？布相同吗？Or • 计算总推动力时如何考虑含水量的变化？含水量的变化？

(4)干燥及其设备概要

干燥过程中, 物料失去的水分被干燥介质带走, 即单位时间干燥物质所增加的水分等于物料失去的水分,
‘mw = ‘mda (d2 – d1) ‘mda = ‘mw/(d2 – d1) 式中‘mda 为单位时间内物料水分蒸发所需的干空气质量, d1 为干燥介质的含湿量, d2为离开干燥室时干燥介质的含湿量。
§4.2 干燥工艺和设备
一、对流干燥
1）物料固定床式物料层静止不动, 干燥介质作相对运动, 烘干后卸出。
2）物料移动床式物料一面与干燥介质接触, 一面靠重力或机械方法自上而
下流动, 以增加与介质的接触面积, 干燥较为均匀。根据气流与物料相对运动方向的不同, 分为横流式、逆流式和并流式三种。
二、干燥机械
滚筒干燥机
振动流化床干燥-冷却机
由悬挂在两侧的振动电机产生激振力, 使物料沿孔板跳跃前进, 气流从孔板下穿过物料层, 使物料在振动和气流双重作用下呈流化状态, 通过气流温度（冷风或热风）实现干燥、冷却操作。
§4.2 干燥的衡算
物料的干燥过程既有热交换又有质交换, 因此, 干燥过程的衡算应包括物料衡算和热量衡算两部分。
通常把物料的含水量、表面温度与干燥时间的关系曲线称为干燥曲线。
dM(t)/dt = -k [M(t) – Mde] M(t) = [M0 – Mde]e-kt + Mde
式中dM(t)/dt为物料的降水速率, Mde为物料的平衡水分（干基）, k为干燥常数, M0为初始干基水分。
恒速干燥物料含水量随时间成直线下降的关系, 即降水速率为常数。
2）传导干燥也称接触干燥。物料与发热表面直接接触而获得热量蒸
发水分。物料层很薄或物料很湿时, 采用该法较适宜。该法干燥慢, 而且不均匀, 温湿度不易控制。

第四章干燥第一课时优品ppt

按操作方式：连续、间歇式。湿比热ＣH仅随空气的湿度而变缺点：结构复杂、操作繁琐、能耗较大。第一节湿空气的性质贮存：药品湿含量↑→有效期↓
pv
ps
pv ps
干球温度：在空气流中放置一支普通温度计，所测得空气的温度为t。
对●流基干准Φ燥：在干-工燥湿业过上程空应中用，气最干为空的广气泛的不。质量饱不变和，故程干燥度计算，以单湿位质度量干Ｈ空气只为基能准。表示出水汽含量的绝对值，
干燥过程进行的条件
干燥过程：物料的干燥过程是属于传热和传质相结合的过程。
干燥过程进行条件：
被干燥物料表面所产生水汽分压pw>大于干燥介质中水汽分压p，压差越大，干燥过程进行越快。
对流干燥在工业上应用最为广泛。
主要介绍以空气为干燥介质、水为湿分的对流干燥过程。
确定流程、设备，需计算空气用量、热量消耗及干燥时间等。
饱和程度愈远，干燥能力愈大。 ③恒定干燥条件下的干燥曲线和干燥速度曲线；
被除去介质)。
H 0 .62P 2 p sp s ft, P 一定
4、湿比容 vH （质量体积） (humid volume)
以1kg绝干空气作为基准的所具有的湿空气的体积。
湿空气中水蒸汽分压pv与一定总压下饱和水汽分压ps之比,称为相对湿度。
已无干燥能力。 φ愈小，即p 与p 差距愈大，表示湿空气偏离 φ被=干1（燥或物1料00表%）面，所表产示生空水气汽已分被压水pw蒸>大汽于饱干和燥,不介能质再中吸水收汽水分汽压，p已，v无压干差燥越能大s力，。干燥过程进行越快。
湿比热ＣH仅随空气的湿度而变
6、湿焓
单位质量干空气的焓和其所带Hkg水蒸汽的焓之和。
t、Ｈ一定，tw亦必为定值，湿球温度是湿空气状态参数。干燥过程进行的条件

第四节干燥技术 ppt课件

22
2.3干燥制度
为了避免这种“干燥过急”的现象，必须保证坯体内外各部均匀地受热，并在坯体受热时，设法防止水分激烈地从表面蒸发掉。因此在干燥初期可以使湿度较大的热空气来预热生坯。即高湿低温干燥，使宅气不能夺去坯体表面的水分、而只是利用热空气来提高坯体的温度，但须注意，不能使水气凝结在生坯表面，引起坯体局部软化变形。待坯体内外各部被均匀地加热以后，即可降低空气的相对湿度，或将坯体移到湿度较低之处。这样可以避免生坯较大的破坏应力，然后采用高温低湿的空气，借以提高坯体的温度，提高干燥效率。
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2.3干燥制度
从以上四个阶段不难看出，在等速干燥中，由于坯体收缩最大，故干燥速度应缓慢进行，否则表面蒸发快，形成较大收缩，产生变形和开裂的干燥缺陷。在减速干燥阶段，坯体表而蒸发速度大干内部扩散速度，故干燥速度为扩散速度所控制，为加快干燥过程，可通过提高温度来加快扩散速度。合理的干燥制度必须具备生产周期短和废品损失低这两个必要条件。要缩短生产周期就必须提高干燥速度。干燥速度是干燥过程中，单位时间、单位面积物体上所蒸发的水量，单位是kg／m2•h。生坯的干燥速度与干燥条件及坯体性质密切相关。即与干燥介质的温度、湿度、流动速度以及生坯的形状、组成、水分含量等有关。
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2.干燥机理
干燥就是陶瓷坯体随着温度的升高而产生脱水的过程。由于坯体中存在的水分的类型不同，故排出水分所需能量不同，受外界条件的影响也不一样。按照坯体所含水的结合特性。基本上可分为三类，即自由水、吸附水和化合水。
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2.1坯体中水分类型
(1)自由水：自由水又称机械结合水或非结合水，
它是指存在于物料表面的润湿水分，孔隙中的水分及粗毛细管(直径大于10-4mm)中的水分。这种水分与物料结合力很弱，属于机械混合、干燥时容易除去的水分。它所产生的蒸气压与液态水在同温度时所产生的蒸气压相同。在自由水排除阶段，物料颗粒将彼此靠拢，产生收缩现象，干燥速度不宜过快。

干燥-1

气流吹过 -----湿份气化-----表面降温-------热量传递
Q = hA(t − tW ) = wrw
w = k H (H w − H ) A
稳态时, 空气传入的显热等于水的汽化潜热
αA( t − t ) = k r A ( H − H )
W
H w w
k H rW tW = t − ( HW − H ) h
W
则
t =t
as
w
而
C = 1.01 ~ 1.03
H
α
k
H
= 0.96 ~ 1.005
不饱和空气：饱和空气： 9.2.3 湿空气的湿度图
t > tas = tw > td t = tas = tw =td
根据相律，当压力一定时，双组分、单相的湿空气自由度为2 湿度图：湿度图： t-H 图和 I-H 图一定总压下 1）湿空气的湿度图（t-H图）（1）湿空气的湿度图 ① ② ③ 等温度线（坐标轴X）等湿度线（坐标轴Y）等相对湿度线
p ϕ = × 100% P
V S
(P ≤ P)
S
p ϕ = × 100% P
V
(P > P)
S
相对湿度表明湿空气的不饱和度，反映湿空气吸收水汽的能力。
ϕP H = 0.622 P − ϕP
S
S
H=f(ϕ,t)
干空气) （3）湿比体积νH (m3/kg干空气）湿比体积ν 干空气在p=101.3kN/m2时
HP pd = 0.622 + H
9.2.2 湿球温度和绝热饱和温度之间的关系 tas 、tw与t和H 有关 tas 、tw 本质上截然不同