化工原理(下)干燥

3、湿空气在温度308K和总压 1.52Mpa 下，已知其湿度Ｈ为 0.0023Kg水／Kg绝干空气， 则其比容υH应为多少？ 解: υH = (0.772+1.244H) ×(T/273)(1.013×105/P）
=(0.772+1.244×0.0023) ×(308/273)(1.013/15.2) = 0.0583(ｍ3湿气／Kｇ绝干空气）
令其与25℃,φ=50%
的空气
接触,
则该物料的：自由含水量
为＿＿Kg水／Kg绝干料,
结合水含量为
＿＿＿ Kg水／Kg绝干料, 非结合水的含量为＿＿ Kg水／Kg绝干料。
2、
木材与t=25℃，φ=0.6的湿
空气接触，由平衡曲线查得 X*=0.117kg水/kg干若： 木材的含水量为X=0.3， 是什么过程？推动力？


饱和湿度：

绝对湿度H 只表明含水量的多少, 看不出空气的吸湿能力， 而干燥关心的正是吸湿能力φ。


在一定温度及总压下， 湿空气的水汽分压pw 与同温度下水的饱和蒸汽压ps 之比的百分数，称为相对湿度， 用符号φ表示

原因： φ=1时，湿空气饱和，PW=P， 即空气中全是水气， 但此时温度高，PS＞P， 如按φ=PW/PS计算,φ＜1不合理
求：H，I，φ，tw
解：td=20℃→φ=
100 % 相交,沿等湿线H与t=100℃ 相交的交点为状态点， 由此点查所需值
4、已知：
t
=30℃ ，H=0.024 求：I，φ，tw ，td，Pw 解：t，H 的交点为状态点
5、已知：Pw=1kpa,t=50℃
求：H，φ

Pw随H变，读右端纵标。
湿空气性质课小结 一、湿空气性质：9个 H = 0.622 Pw/（P-Pw） =0.622φPs（P- φPs） HS = 0.622 Ps（P- Ps）
φ= Pw/PS （ PS≤P ） = Pw/P （ PS＞P ） CH = Cg+ CvH=1.01+1.88H υH=(0.773+1.244H) T /273 I=(1.01+1.88H)t+2500H t、tw、tas、td




提问： 1、空气预热时，其H和φ如何变化？ 2、 φ=99.8%时，四个温度的关系？ 3、 φ=100%呢？ 4、t=50℃，td=30℃能否确定状态点？ 5、 t=50℃，tw=35℃能否确定状态点？ 6、H=0.02，pw=3 kPa 能否确定状态点？


干燥是湿空气和湿物料之间的传热 传质过程，所以讨论完湿空气的性 质，接下来要讨论湿物料的性质， 即：湿物料中的水是以何种方式与 物料结合的。 根据物料与水分结合状况可将物料 中所含水分为： 结合水与非结合水



∵ 30℃时，PS = 4.25 kpa ∴ HS = 0.622 pS /（P - pS） = 0.622×4.25 /(101.33-4.25） = 0.0272 kg/kg φ = pw /pS = 2.33 / 4.25 = 0.548


（2）50℃时，PS = 12.33 kpa H不变 φ= pw /pS = 2.33 / 12.33 = 0.189 Q = IH50℃ - IH30℃ =[( 1.01+1.88H ) t50+ r0H ] - [(1.01+1.88H) t30+ r0H ]




1、已知： P = 101.33 kpa t = 30℃ ，pw= 2.33 kpa 求： （1）H，HS，φ （2）将此湿空气加热到50℃， 其湿度、相对湿度为多少？ 1kg干空气需加入热量多少？

解：（1）30℃时， H = 0.622 pw /（P - pw ） =0.622×2.33 /(101.33-2.33) = 0.0146 kg/kg

而当
P=101.33 kPa t≥100℃时 Ps≥P φ= Pw/P ,Pw= φP ∴ H = 0.622 Pw/（P-Pw） = 0.622 φ/（1-φ）
此时φ只取决于 与温度无关，
H，
此时φ值均等于t=100℃时
的φ值，所以t＞100℃后
的φ线⊥向上，与H线平行。
解：Pw
→H ，沿等湿线向 上交t = 50℃ 为状态点
6、已知：
I ，tw 能否确定状态点？ 7、已知：H ，td 能否确定状态点？
t升高， P不变，pw不变，H不变， φ减小，表明湿空气接纳水 汽的能力增强。

第三次课作业
6、
思考题：7、8
木材的含水量为X=0.1，
是什么过程？推动力？



固体物料的干燥机理： 水分自内向外扩散与表面汽化， 二者同时进行。 受物料结构、性质、湿度等条 件和干燥介质的影响，一些物 料中水分表面汽化速率小于内 部扩散速率，称表面汽化控制；

另一些物料中水分表面汽化速 率大于内部扩散速率，称内部 扩散控制。 而内部扩散控制与表面汽化控 制两者速率相等的情况则很少。

二、四个温度的关系
tW≈tas（等I冷却→φ=1）
（湿物料表面温度） td （等湿冷却→ φ=1） φ＜1，t＞tW（tas）＞td φ=1， t=tW（tas）= td

三、湿空气性质的求取
计算、查图 1.总压一定,两个独立变量 确定一个状态点→查图 2.利用定义式→计算


=（1.01+1.88H ）（50-30） = 20.74 KJ

2、在101.33 kpa 压力下，测得 湿空气的露点为20 ℃， 求此空气的湿度。 解：20 ℃下，PS=2.34 kpa ∴HS = 0.622 pS /（P - pS） = 0.622×2.34 /(101.33-2.34） = 0.0147 kg/kg 此时空气湿度 H = HS
如：已知Pw或H及t确定状
态点，沿等H线向下与 t=Βιβλιοθήκη Baidu00℃相交确定φ值。 例： H=0.032，t=120℃ 求：φ 解：按上面步骤得φ=5%
φ＜100%为不饱和区
（对干燥有意义）
φ＞100%为过饱和区 （此时湿空气呈雾状，是

干燥应避免的）
5、水蒸气分压线：
例： 测得t、tW，求：t时的 H 解：由tW 查PS、rW 算 HW(S)=0.622PW(S)/(P-PW(S)) H=HW-（1.09/rw)(t-tw）
例：
夏天太热把身体淋湿，
天越晴湿后感觉越凉爽， 闷热时（φ↑）淋湿也不
凉快

计算： 因湿空气在绝热增湿过程中为 等焓过程，所以：



一、表面汽化控制 如纸、皮革等，其内部水能迅 速地达到物料表面，因此为表 面汽化控制。 只要物料表面潮湿，其温度为 空气的湿球温度。此类干燥操 作，完全由周围干燥介质的情 况而定。



二、内部扩散控制 如木材、陶土等，表面干燥后 内部水不能及时扩散到表面， 因此蒸发表面向内移动。 这种情况，必须设法增加内部 扩散速率，或降低表面的汽化 速率。

为了更清楚的反映各参数间 的关系绘制了湿度图，即： 在P一定时，将湿空气的各个 参数关联起来的图。 两个独立的变量即可在图上 确定一个状态点。 根据目的和使用,可选择不同 坐标，所以湿度图的形式不同。

如：H-T（湿度-温度）图 I-H（焓-湿度）图 I-H图用的多，也较方便



CH≈CHas , 整理得：

测td查PS即空气中PW， 因为测量过程中PW不变 总P、H或PW不变， t↓→φ↑→1， 此时H= HS（td），t=td H =0.622PW/（P-PW）



结论：φ越低，td越低 例： 一天中最低温度接近td， （早晨出去草上会有露水）， 所以一天中温差越大， 说明天气越晴。 一般南方温差小



I-H图介绍 此图在1atm的总压下绘制 （P不同，图不同） 纵轴为I，横轴为H，为避免线 条太拥挤，采用了斜角坐标， 即纵、横轴夹角为135° 图上共有5条线

1、等湿线：平行纵轴
（H相同，状态点不同的湿
空气有相同的td） 2、等焓线：平行真正横轴 （I相同，状态点不同的湿 空气有相同的tas或tw）







在一定t下，由实验测定的某物 料平衡曲线，将该平衡曲线延 长，与φ=100%相交，交点以下 为该物料的结合水，其蒸汽压 低于同温度下纯水的饱和蒸汽 压。交点以上为非结合水,其蒸 汽压等于纯水的饱和蒸汽压。



根据物料在一定的干燥条件下， 其中所含水分能否用对流干燥 方法除去来划分，可分为： 平衡水分 自由水分 平衡水是指定空气状态下的干 燥极限，推动力：Pe-Pw
第十四章
固 体干燥
干燥是生活中

最常见的单元操作
如：洗衣服（脱水→凉晒）


工厂中颗粒物料的凉晒、 木材干燥等


气流干燥输送机

微波干燥杀菌设备

物料的去湿方法分类： 1、机械去湿： 离心过滤（去除大量水）

2、吸附去湿： 干燥器中硅胶(去少量水)


3、热能去湿： 对流（本章讲，常用） 辐射（红外等） 介电（微波炉）

t↑→PS↑→φ↓，但H不变 (在没达到饱和之前无水凝出） 所以空气预热可提高载湿能力.

计算： 空气向纱布表面的传热速率为:

湿纱布中水向空气的传质速率为 ：

因湿球温度处的热量达平衡状态： 空气向湿纱布表面的传热速率 等于水分汽化所需的热量，即：



第一次课作业 1、2、3、 思考题1、2、3
从对流干燥流程可见：
湿空气既是热的载体又是
湿的载体。所以湿空气的 性质对干燥过程至关重要。 首先讨论湿空气性质，它 属于干燥静力学范畴，给 出过程进行的方向和极限。
条件： （1）∵操作压力不太高， ∴湿空气可以认为是理想气 体，计算方便 （2）∵湿空气中干气量不变 ∴计算时以干空气量为基准



只要有非结合水存在，物料中 水的平衡蒸汽压Pe不变， 总等于纯水的饱和蒸汽压Ps， （因为此时物料中含的水相当 于纯水），非结合水除完，平 衡蒸汽压Pe下降。 测此曲线可知非结合水含量



用φ代替Pe， 平衡曲线随温度变化较小。 用实验方法直接测定困难， 可利用平衡关系外推得到。 不同物料平衡曲线不同



3、等温线： I=(1.01+1.88H)t+2500H =1.01t+(1.88t+2500)H 可见t一定I-H成直线关系， 不同t有不同直线,(等t线) t↑斜率↑∴等t线不平行
4、等φ线：
所有φ线都到t=100℃为止 ∵当P=101.33Kpa,
t＜100℃时 ,φ= Pw/Ps ∴H=0.622φPs（P- φPs） Φ 与 H、t有关

确定状态点: 1、已知：t=60℃,tw=45℃ 求：H，I，φ，td 解：tw=tas=45℃→φ=100% 相 交，沿等焓线I与t=60℃ 相交的交点为状态点， 由此点查所需值
2、已知：
t=100℃
，tas=35℃ 求：H，I，φ，td 解： 同1
3、已知:t=100℃,td=20℃
例：晒衣服，阴天晒不干 （平衡水含量高）

1.
已知在常压及25℃下水 份在某湿物料与空气之间 的平衡关系为： φ=100%时, x*=0.02 Kg水／Kg绝干料；
φ=50%时,
*=0.008Kg水／Kg绝干料； x
现该物料含水量为 0.25Kg水／Kg绝干料,