物料干燥操作—干燥工艺条件的确定(化工单元操作课件)

化工单元操作技术
三、干燥过程的物料衡算
(一) 水分蒸发量
若不计干燥过程中物料损失量，则在干燥前后 物料中绝对干料的质量不变，即
Gc G1 (1 w1 ) G2 (1 w2 )
干燥器的总物料衡算为
G1 G2 W
若以干基含水量表示，则水分蒸发量可用下式 计算，
也可得出：
W L(H 2 H1) Gc ( X1 X 2 )
相对湿度代表湿空气的不饱和程度；
３、湿空气的焓
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湿空气中1 kg绝干空气的焓与所带H kg水汽的焓之和。
I I g HI v
I c pgt H r0 c pvt
I (c pg cpv H )t r0H
（kJ/kg干空气）
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湿比热容： c pH c pg c pv H
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3、结合水分和非结合水分
① 结合水分 Xmax： 与物料之间有物理化学作用，因而产生的蒸汽压低于同温度下
纯水的饱和蒸汽压。 包括溶涨水分和小毛细管中的水分，难于除去 ② 非结合水分 ：
机械地附着在物料表面， 产生的蒸汽压与纯水无异。包括物料 中的吸附水分和大孔隙中的水分，容易除去
总水分=结合水分+非结合水分
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项目五 物料干燥Biblioteka 作任务二 干燥工艺条件的确定
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一、湿空气的状态参数
１、空气的湿度（湿含量）H（humidity）
每 kg 绝干空气所带有的水汽量，（kg水 / kg干气）
H m水 M水 n水 18 pw m干气 M干气 n干气 29 P pw
H 0.622 pw P pw
传热系数
tw下水的气化热 空气湿度
空气-水蒸气系统，气速＞5 m/s时：
1.09
kH
tw
t
rw 1.09
(Hw
H
)
tw f (t, H)
在一定的总压下，测定t、tw能确定H，并t＞tW
饱和湿空气， 1 ，t = tW。
二、水分在气-固两相间的平衡
1、水分与物料的结合方式 ①表面附着水分 ②毛细管水分 ③溶胀水分 ④结晶水
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干燥器物料衡算
三、干燥过程的物料衡算
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（二）干空气消耗量
蒸发1Kg水分所消耗的干空气量,称为单位空气消耗量,其单位为Kg 绝干空气/Kg水分,用L表示,则
l L /W 1/(H2 H1)
如果以H0表示空气预热前的湿度,而空气经预热器后,其湿度不变, 故H0＝H1,则有
５、干球温度t
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在湿空气中，用普通温度计所测得的温度称为干球温度。
６、露点td
湿空气等压等湿降温，结露时（达到饱和）的温度
H 0.622 pw 0.622 ps 0.622 ps
P pw
p ps
p ps
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7、湿球温度tw（wet temperature）
湿球温度计测得的温度。
cpg－干气比热容，空气1.01 kJ/(kg℃) cpV－蒸气比热容，水汽1.88 kJ/(kg℃) r0－0℃时水汽化热，2500 kJ/kg 空气-水系统：
I (1.01 1.88H )t 2500H （kJ/kg干空气）
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4、湿空气的比体积（湿比容） vH
湿空气中，1 kg 绝干空气体积和所带的 H kg水汽体积之 和，又称湿比容。(m3/kg干气)
水气分压
空气总压
=1，湿空气达到饱和，不能作为干燥介质。
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２、相对湿度
（relative humidity）
越小，表明空气距饱和状态越远，接纳水分能力越大
P 一定，t 一定，pw 与可能的最大值之比
当 pS ≤ P 时，
pw
ps
当 pS ＞ P 时，
pw P
同温度饱和水蒸汽压 空气总压
Q传热 (t tW )A
Q蒸发 Nrw kH (Hw H )Arw
Q
湿球温度
tw
t
kH
(Hw
H
)rw
Q蒸发
N tw
水分
Q传热
空气不 饱和
水向空气 主体传递
蒸发需 要热量
水自身 空气向水 降温 传递热量
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干球温度 气相传质系数 tw下空气饱和湿度
tw
t
kH
(Hw
H )rw
气体对流
l 1/(H 2 H0 )
由上可见,单位空气消耗量仅与H2、H0有关，与路径无关。
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2、平衡水分与自由水分
①平衡水分 X* 在某种空气状态下,物料中所含的无法用对 流干燥的
方法再去除的水分。 与物料的种类、温度及空气的相对湿度有关 物料中的平衡水分随空气温度升高而减小，随空气湿
度的增加而增加。 ②自由水分 X
物料中所含的大于平衡水分的那一部分水分。(可用对 流干燥的方法去除)
常压，1 kg干空气体积：
22.4 t 273 2.83103(t 273) M气 273 H kg水汽体积：
H 22.4 t 273 4.56103 H(t 273)
M水 273
常压，t，H，湿空气比体积：
（m3/kg干气）
vH (2.83 103 4.56 103 H )(t 273)