单元八 干燥单元操作与设备PPT学习教案

湿度hh00与气候条件有关夏季湿度与气候条件有关夏季湿度大消耗的空气量最多因此在选择输送空气大消耗的空气量最多因此在选择输送空气的通风机时应以全年中最大消耗量为依据的通风机时应以全年中最大消耗量为依据第23页共53页通风机的通风通风机的通风vsvs量计算如下量计算如下单位
单元八 干燥单元操作与设备
会计学
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三、对流干燥过程分析
1.对流干燥原理
热量 干燥介质
水分
湿物料
结论：（1）干燥过程热量传递与质量传递同时进行，
但方向相反。
（2）干燥介质既是载热体，又是载湿体。
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2.条件： ◆干燥介质温度大于物料表面温度；
◆ pw ps
3.对流干燥流程
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第二节 湿空气的性质和湿度图
对于饱和湿空气： t tW tas td
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二、湿空气的湿度图及应用 1.I-H图 ◆等湿线 ◆等焓线 ◆等温线 ◆等相对
湿度线 ◆水蒸气
分压线
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2. I-H图应用
（1）确定湿空气的状态并查取湿空气的状态。 ◆已知t,φ； ◆已知t, tw； ◆已知t, td；
（2）按气流运动方式：并流、逆流和错流。
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一、厢式干燥器 ◆结构
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◆优点：结构简单,适应性大，物料静止，保证 物料原状。
◆缺点：干燥程度不均匀，生产能力低，劳动 强度大。
◆适用场合：干燥小批量的各种物料。 （为改善干燥程度，可采用穿流式。）
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二、转筒干燥器 ◆结构
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注：如果两条等参数线得不到交 点，如（ td，H），（ tW，I），
（ tW ，tas ）。
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3.湿空气加热、冷却过程
（1）加热A B；
（2）冷却B
A；I
I1
B
t1
（3）干燥过程
t2
C
B C；
t0
A
I2
0
H1
H2
H
图8-8 干燥过程湿空气在I-H图上的变化
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第三节 干燥过程的物料衡算与热量衡算 计算内容：◆水分蒸发量；
◆缺点：设备庞大，干燥介质用量大，热效率低。 回收废气中的物料难度大。
◆适用范围：干燥含水量大的料液。 ◆常用喷雾器：压力式，转盘式，气流式。
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补充：滚筒干燥器 ◆结构：
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◆优点：动力消耗小，干燥温度和时间易调节。 ◆缺点：生产能力小，劳动强度大。 ◆适用范围：溶液、悬浮液及胶体溶液等流动性的 物料，也可用于干燥薄层物料到 （如纸张、织物等）。
GC
I
' 2
QL
Q QP QD L I2 I0
GC
I
' 2
I1'
QL
令：LI2 I0 1.01L(t2 t0) W1.88t2 2492
GC I2' I1' GCcm2 t2' t1'
所以：
Q QP QD 1.01Lt2 t0 W1.88t2 2492GCcm2 t2' t1' QL
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◆优点：连续式，生产能力和操作弹性大，气体 阻力小，产品质量均匀。
◆缺点：结构复杂；设备笨重，占地面积大，投 资大，热利用率低。
◆适用场合：干燥块状或粒状物料，对物料的破 坏性较大。
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三、气流干燥器
◆结构
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◆优点：结构简单，造价低，生产强度高，操作 稳定，热能利用率好，设备紧凑，占地面积小。
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5.湿空气的焓I
I Ig HIV
单位：kJ/kg 干空气
Ig cgt IV r0 cVt
I 1.011.88H t 2492H
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6.湿空气的露点td
当空气刚达到饱和状态时的温度，称为该空 气的露点。（等压、等湿条件）
总压一定，空气的露点越高，相应的饱和蒸气 压越高，湿度也越大；
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物质结合水分量取决于其本身的结构和性质。
图8-12 固体物料中所含水分的性质
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二、恒定条件下的干燥速率
1.恒定条件下的干燥曲线与干燥速率曲线
（1）恒定干燥条件：干燥介质的温度、相对湿度、 流过物料表面的速度、与物料接触的方式及物 料的尺寸等条件恒定。
（2）干燥速率：单位时间内在单位干燥面积上汽
1
第一节 干燥过程分析
一、固体物料的去湿方法 1.机械去湿法：沉降、过滤和离心分离。 特点：可除去大部分液体，能耗小，湿分不能完
全被除去。 2.吸附去湿法：无水氯化钙、硅胶、石灰等物质
的吸附作用。
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特点： 费用较高，适用于小批量湿物料（或工业气体）
的去湿。 3.供热去湿（干燥）：
加热湿物料，使湿分气化并将湿分带走的操作。 注：物料中的湿分多为水分。
流方式加热物料。 特点：生产能力大，操作控制方便，但热气流耗量大；
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（3）辐射干燥：以辐射的方式传递热量。 特点：生产强度大，干燥程度均匀，时间短， 但消耗电能；
（4）介电加热干燥（高频干燥和微波干燥）：利 用高频电场的交变作用使液体分子运动加剧而 产生热效应，使水分气化。 特点：加热均匀，产品含水量少但消耗电能。
度，干燥器的类型。
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第五节 干燥设备
1.对干燥器的要求 （1）适应性强； （2）生产强度高； （3）热效率高； （4）流体阻力小，节省能量消耗； （5）结构简单； （6）操作方便。
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2.干燥器的分类
（1）按物料在干燥器内的运动特点分：相对 静止式，搅动式和喷雾式。
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图8-11 室温下几种物料的平衡曲线 1-石棉纤维板；2-聚氯乙烯粉（50℃）； 3-木炭；4-牛皮纸；5-黄麻；6-小麦；7-土豆
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（2）结合水分和非结合水分 结合水：借化学力或物理化学力与固体物料 相结合的水分。 特 点：结合力强，不易除去； 非结合水：除结合水外的水分。 特 点：附着于物料表面，易除去；
平衡水分：当物料与一定状态的湿空气长时间接 触时，直到物料表面所产生的蒸汽压与空气中水 汽分压相等时，物料的含水量。
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意义：
平衡水分表示湿物料在一定空气状态下能被 干燥的极限程度。 自由水分：湿物料中所含的水分大于平衡水分时， 其含水量与平衡水分的差值称为自由水分。 自由水分是在一定条件下能用干燥方法除去的 水分。
（3）干燥产品量G2
GC G11 w1 G2 1 w2
G2 1例Gwc：2 PG212112（ww12 略）
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三、干燥过程的热量衡算
1.预热器的热量衡算
QP LI0 LI1
QP LI1 I0
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2.干燥器的热量衡算
LI0
GC I1'
QP
QD
LI 2
p ps
1 饱和状态： 0
干空气： 相对湿度反映干燥介质的干燥能力。
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3.湿空气的比容νH
H g HW
g
22.41 Mg
273 t 273
1 01.3 p
0.773
273 t 273
1 01.3 p
W
22.41 273 t MW 273
101.33 1.244 273 t
一、湿空气的性质
水蒸气的分压 pw p pg pw
1.湿度（湿含量） H： H nW MW
ng M g
对于空气—水系统：H pW MW 0.622 pW
p pW M g
p pw
饱和状态下：
Hs
0.622
p
ps ps
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2.相对湿度
pw 100%
ps H 0.622 ps
p
273
1 0 1.3 3 p
H
g
HW
0.7731.244H
273 t 273
1 0 1.3 p
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单位为：m3湿空气/kg干空
当总压一定时，比容随温度和湿度的增大而大 4.湿空气的比热容cH
cH cg HcH 单位：kJ/(kg干空气，℃)
cH 1.011.88H
即空气的比热容随空气的湿度而变化。
W
24901.88t2
100%
若忽略水分中带入的焓：
Q
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*提高热效率的途径
◆回收废气中的热量； ◆减少干燥设备及管道的热损失； ◆增加出口废气的湿度，降低其温度，减少空气消
耗量，从而减少热消耗量。
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第四节 干燥速率和干燥时间
一、物料中所含水分的性质 （1）平衡水分和自由水分
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二、干燥过程的分类
1.按操作压强分 常压干燥 真空干燥：适用于热敏性、易氧化、易爆
及有毒物料及产品含水量低的场合。 2.按操作方式 连续干燥：生产能力大，质量高；
间歇干燥：操作灵活，适于小批量 生产。
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3.按传热方式 （1）传导干燥：以传导方式传递热量使水分气化。
特点：容易局部过热，金属耗量大； （2）对流干燥：将高温热气流（干燥介质）与物料直接接触，以对
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GC X1 LH1 GC X 2 LH2
W GC X1 X2 LH2 H1
（2）空气消耗量
L W
H2 H1 单位：kg干气 /h;
L1 l
单位蒸W汽H消2 耗H1 量：
/kg水;
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单位:kg干气
若以H0表示空气预热前的湿度，而空气经 预热后，其湿度不变，故HO=H1,则有
化的水分量，单位为kg/m2.h。
u dW Ad
dW GCdX
u GC dX
Ad
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干燥曲线
干燥速率曲线
图8-13 恒定干燥条件下的干燥曲线
图8-14 恒定干燥条件下干燥速率曲线
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2.恒速干燥阶段和降速干燥阶段 临界水分：X0越大，所需干燥的时间越长。 影响因素：物料厚度，干燥介质的温度、流速、湿
所以，露点是反映湿空气的特征参数。
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7.湿空气的湿球温度tW
湿球温度计： 是湿空气的一个特征温度。 8.干球温度t
用普通温度计测得的湿空气温度为其真实温度， 称为干球温度。
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9.绝热饱和温度tas
将不饱和的湿空气在绝热（等焓）的条件下变 饱和时的温度。
对于不饱和湿空气： t tW tas td
◆缺点：流动阻力大，动力消耗高；干燥器的主体设 备太高，物料的磨损严重，细物料的回收困难， 干燥时间短，操作弹性小。
◆适用场合：适于干燥晶体或小颗粒物料，如聚氯乙 烯、各种化肥等。
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四、沸腾床干燥器（流化床干燥器） ◆结构：
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卧式多室 流化床 干燥器
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意义：
Q QP QD 1.01Lt2 t0 W1.88t2 2492 GCcm2 t2' t1' QL
加热空气 蒸发水分 加热湿物料 补偿热损失
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3.干燥系统的热效率
干燥系统中蒸发水分所消耗的热量Q1
加入干燥系统的总热量QP QD
100%
表示干燥系Q统1 热W利1用.8程8t2度的24大92小。cWt1'
◆空气消耗量； ◆所需热量。
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一、湿物料中含水量的表示
（1）湿基含水量 湿物料中水分的质量
w 湿物料的总质量 100% （2）干基含水量
湿物料中水分的质量 X 湿物料的干物料的质量 100%
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两者的关系为： X w , w X
1 w
1 X
二、干燥器物料衡算 1.水分蒸发量
l L 1 W H2 H0
由此可见，单位空气消耗量仅与H2和H0有关， 与路径无关。湿度H0与气候条件有关，夏季湿 度大，消耗的空气量最多，因此在选择输送空
气的通风机时，应以全年中最大消耗量为依据，
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通风机的通风Vs量计算如下
VS
L H
L0.773
1.244
H
0
273 t 单273位：m3/h;
◆优点：干燥时间长，产品含水量低，物料适应 性好；传热系数大，气流速度小，物料磨损程 度小，结构简单、紧凑。
◆缺点：如果出现物料的返混，则物料干燥程度 不均匀。
◆适用范围：适用于干燥颗粒、散状物料。
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五、喷雾干燥器 ◆结构：
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◆优点：由料液直接得到粒状物料，干燥时间 短，产品质量好，操作方便。