第七章 干 燥
化工原理第七章干燥课后习题及答案
第七章 干 燥湿空气的性质【7-1】湿空气的总压为.1013kPa ，(1)试计算空气为40℃、相对湿度为%60ϕ=时的湿度与焓；(2)已知湿空气中水蒸气分压为9.3kPa ，求该空气在50℃时的相对湿度ϕ与湿度H 。
解 湿空气总压.1013p kPa =(1).06ϕ=，40℃时水蒸气的饱和蒸气压.7375s p kPa = 湿度 ..../ (067375)06220622002841013067375s s p H kg kg p p ϕϕ⨯==⨯=--⨯．水干气焓 ()..1011882492I H t H =++(...)../= 10118800284402492002841133kJ kg +⨯⨯+⨯= (2) 湿空气中水汽分压.93V p kPa = 50℃时水的饱和蒸气压.1234s p kPa = 相对湿度 ..9307541234V s p p ϕ===． 湿度 . (93)0622=062200629101393V V p H kg kg p p =⨯=--．水／干气 【7-2】空气的总压为101.33kPa ，干球温度为303K ，相对湿度%70ϕ=，试用计算式求空气的下列各参数：(1)湿度H ；(2)饱和湿度s H ；(3)露点d t ；(4)焓I ；(5)空气中的水汽分压V p 。
解 总压.,.101333033007p kPa t K ϕ====℃， (1) 30℃时，水的饱和蒸气压.4241s p kPa = 湿度 ...? (074241)062206220018810133074241s s p H kg kg p p ϕϕ⨯==⨯=--⨯．．水／干气(2) 饱和湿度 (4241)0622062200272101334241s s s p H kg kg p p ==⨯=--．水／干气 (3)露点d t 时的饱和湿度.00188s H kg kg =水／干气 .0622ss sp H p p =- (1013300188)2970622062200188s s s pH p kPa H ⨯===++从水的饱和蒸气压为 2.97kPa 查得水的饱和温度为23.3℃，故空气的露点.233℃d t =(4) .3000188t H kg kg ==℃，水／干气时，空气的焓为()..1011882492H H t H =++(...)../= 1011880018830249200188782kJ kg +⨯⨯+⨯=干气 (5) t=30℃时的.4241s p kPa =水汽分压 ...074241297V s p p kPa ϕ==⨯=【7-3】在总压为101.3kPa 下测得湿空气的干球温度为50℃，湿球温度为30℃，试计算湿空气的湿度与水汽分压。
化工原理 第七章 干燥课后习题及答案
第七章 干 燥湿空气的性质【7-1】湿空气的总压为.1013kPa ，(1)试计算空气为40℃、相对湿度为%60ϕ=时的湿度与焓；(2)已知湿空气中水蒸气分压为9.3kPa ，求该空气在50℃时的相对湿度ϕ与湿度H 。
解 湿空气总压.1013p kPa =(1).06ϕ=，40℃时水蒸气的饱和蒸气压.7375s p kPa = 湿度 ..../ (067375)06220622002841013067375s s p H kg kg p p ϕϕ⨯==⨯=--⨯．水干气焓 ()..1011882492I H t H =++(...)../= 10118800284402492002841133kJ kg +⨯⨯+⨯= (2) 湿空气中水汽分压.93V p kPa = 50℃时水的饱和蒸气压.1234s p kPa = 相对湿度 ..9307541234V s p p ϕ===． 湿度 . (93)0622=062200629101393V V p H kg kg p p =⨯=--．水／干气 【7-2】空气的总压为101.33kPa ，干球温度为303K ，相对湿度%70ϕ=，试用计算式求空气的下列各参数：(1)湿度H ；(2)饱和湿度s H ；(3)露点d t ；(4)焓I ；(5)空气中的水汽分压V p 。
解 总压.,.101333033007p kPa t K ϕ====℃， (1) 30℃时，水的饱和蒸气压.4241s p kPa = 湿度 ...? (074241)062206220018810133074241s s p H kg kg p p ϕϕ⨯==⨯=--⨯．．水／干气(2) 饱和湿度 (4241)0622062200272101334241s s s p H kg kg p p ==⨯=--．水／干气 (3)露点d t 时的饱和湿度.00188s H kg kg =水／干气.0622ss sp H p p =- (1013300188)2970622062200188s s s pH p kPa H ⨯===++从水的饱和蒸气压为 2.97kPa 查得水的饱和温度为23.3℃，故空气的露点.233℃d t =(4) .3000188t H kg kg ==℃，水／干气时，空气的焓为()..1011882492H H t H =++(...)../= 1011880018830249200188782kJ kg +⨯⨯+⨯=干气 (5) t=30℃时的.4241s p kPa =水汽分压 ...074241297V s p p kPa ϕ==⨯=【7-3】在总压为101.3kPa 下测得湿空气的干球温度为50℃，湿球温度为30℃，试计算湿空气的湿度与水汽分压。
第一、二节干燥概念和H-I图(精简)
(2) 等焓线（等I线）
(3) 等干球温度线（等t线） (4) 等相对湿度线（等φ 线） (5) 水蒸汽分压线（等φ 线）
14
化工 原理
2、湿度图的应用
①已知状态点A，确定干球温度t、露点td和湿球温度tw 绝热饱和温度tas）
A t td tw
H B IA
Q LC cm 2 1 1.01G (t2 t0 ) W (2492 1.88t2 ) QL （7-33）
31
化工 原理
Q LC cm 2 1 1.01G (t2 t0 ) W (2492 1.88t2 ) QL （7-33）
16
（b）t-td
φ
A
t=td线延长与 φ=100%交于A’点
A
φ =100%
t td
A’
A’点所在的等湿线 延长与t=t线交于A 点，A点即是空气状 况点。
H
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化工 原理
(c) t-φ
φ
A
φ =100%
A
t IA
IB
H
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化工 原理
第三节 连续干燥器的物料衡算和热量衡算
一、湿物料中含水量的表示方法
湿物料Lc， θ 1,X1,I1’
QD
Q 由图知加热器的加热量为： p G ( I1 I 0 ) （7-23）
26
化工 原理
2、对干燥器作热量衡算：
热空气 G,t1,H1, I1
QL
干燥器
废气G， t2,H2,I2
空气 G,t0,H0, I0
预热器
QP
干燥产品Lc， θ 2,X2,I2’
干燥
【例 7-3】
今有一干燥器，湿物料处理量为 800kg/h。要求物料干燥后含水量
由 30%减至 4%（均为湿基） 。干燥介质为空气，初温 15℃，相对湿度为 50%，经 预热器加热至 120℃进入干燥器，出干燥器时降温至 45℃，相对湿度为 80%。 试求： （ a）水分蒸发量 W； （b）空气消耗量 L、单位空气消耗量 l ； （c）如鼓风机装在进口处，求鼓风机之风量 V。 解（a）水分蒸发量 W 已知 G1=800kg/h，w1=30%，w2=4%，则
v H 0.773 1.244 H 0
15 273 273
0.773 1.244 0.005
288 273
=2m3/kg 绝干空气
V=LvH=4610×0.822=3789.42m3/h
用此风量选用鼓风机。
【例 7-4】采用常压气流干燥器干燥某种湿物料。在干燥器内，湿空气以一定的 速度吹送物料的同时并对物料进行干燥。已知的操作条件均标于本例附图 1 中 。 试求： （1）新鲜空气消耗量； （2）单位时间内预热器消耗的热量，忽略预热器的热损失； （3）干燥器的热效率。 解： （ 1）新鲜空气消耗量
pas 3.17 0.622 0.02 kg/kg， pt pas 101.3 3.17
ras=2434kJ/kg，代入式（a）得 tas=30-（2434/1.04） （ 0.02-0.016）=20.6℃＜
25℃。 可见 所 设 的 tas 偏高 ， 由 此 求 得 的 Has 也偏 高 ， 重 设 tas=23.7 ℃ ，相 应 的
1 w2 1 0.05
由图 7-15 中查到该物料的临界含水量 Xc=0.20kg 水/kg 干物料，平衡含水量
第七章 药物干燥技术
2.干燥过程分析与控制 (1)干燥过程分析: 干燥过程既涉及传热过程，也涉及传质过 程。从传热角度看，传热温度差是传热的推动 力，因此高温空气提供热量，水分吸收热量。
Hale Waihona Puke 从传质角度看，浓度差是传质推动力，湿 物料表面水分的蒸气压Pw大，空气中的水蒸气 压P小，因此水蒸气不断从湿物料表面向空气 中扩散，从而破坏了湿物料表面的气液平衡， 水分则不断气化，湿物料表面的含水量不断降 低，进而又在湿物料表面与内部间产生湿度差， 于是物料内部的水分借扩散作用向其表面移动。
(1)传导干燥: 将湿物料堆放或贴附于高温的固体壁面上， 以传导方式获取热量，使其中水分汽化，水蒸 气由周围气流带走或用抽气装置抽出，因此它 是间接加热。 常用饱和水蒸气、电热作为间接热源，其 热利用率较高，但与传热壁面接触的物料易造 成过热，物料层不宜太厚，而且金属消耗量较 大。
(2)对流干燥: 将高温热气流(热空气或饱和水蒸气等称为 干燥介质)与湿物料直接接触，以对流方式向 物料供热，汽化后生成的水蒸气也由干燥介质 带走。热气流的温度和湿含量调节方便，物料 不易过热。 对流干燥生产能力较大，相对来说设备投 资较低，操作控制方便，是应用最为广泛的一 种干燥方式；其缺点是热气流用量大，带走的 热量较多，热利用率较传导干燥要低。
真空干燥烘箱
按操作方式可分为连续干燥和间歇干燥。 工业生产中多采用连续干燥，其生产能力大、 产品质量较均匀、热效率较高、劳动条件较好； 间歇干燥的投资费用较低，操作控制灵活方便， 故适用小批量、多品种或干燥时间要求较长的 物料。
按热量供给方式可分为传导干燥、对流干 燥、辐射干燥和介电加热干燥。
(一)对干燥设备的要求 为满足物料和产品质量要求的多样性，干 燥设备的类型也是多种多样的。每一种类型的 干燥设备也都各有其适应性和局限性。
南京理工化工原理课件7-- 干燥
－1） 一.水分蒸发量W（/kg*s
绝干物料Gc在干燥前后质量流量不变， 即
Gc＝G1（1－w1）＝G2（1－w2） G2＝G1（1－w1）/（1－w2） 对水分作物料衡算得 W＝V（H2－H1）＝Gc（X1－X2）
二.干空气消耗量V[kg绝干气/s]
G（X 1 X 2 ) W c V＝ H 2 H1 H 2 H1 V 1 v W H 2 H1 v 蒸发1kg水分消耗的干空气量，kg绝干气 / kg水分 1 v H2 H0
7.3.4 干燥器出口状态的确定 及干燥过程的计算
理想干燥过程(or绝热干燥过程or等焓 过程） QD＝0，QL=0, Gc(I2’-I1’)=0 实际干燥过程
7.3.5 干燥系统的热效率η
蒸发水分所需的热量 *100％ 向干燥系统输入的总热量
蒸发水分所需热量 QV＝W(2490+1.88t2)-4.187θ1W 则
为推动力的传质系数，kg/(m2*s*∆H)
稳态时 Q= N rw
联立上三式得
rW-tW下水气的汽化热，kJ/kg
kH rW tW t ( H s ,w H )
八. 绝热饱和冷却温度tas
绝热饱和温度tas与绝热饱和湿度Has 绝热饱和温度tas是湿空气状态(t和H)的函
湿空气的绝热饱和冷却过程（或等焓过程）
第七章
干燥
7.1 概述
7.1.1 去湿方法: 机械去湿法
热能去湿法
7.1.2 干燥分类: 操作压强：常压干燥, 真空干燥； 操作方式：连续操作，间歇操作； 传热方式：传导干燥，对流干燥，辐射干 燥,介电加热干燥 7.1.3 7.1.4 对流干燥的流程 干燥操作的必要条件
7.2
提取液的浓缩与干燥
第七章提取液的浓缩与干燥第一节浓缩一、含义：应用一定的技术除去部分溶剂使药液有效成分浓度增加的过程。
二、常用的技术:蒸发浓缩法、反渗透法、超滤法等；蒸发是浓缩药液的重要手段,即用加热的方法使溶剂气化除去的过程.浓缩是中药制剂原料成型前处理的重要单元操作。
中药提取液经浓缩制成一定规格的半成品，或进一步制成成品，或浓缩成过饱和溶液使析出结晶。
浓缩与蒸馏皆是在沸腾状态下，经传热过程，将挥发性不同的物质进行分离的一种工艺操作。
浓缩不以收集挥散的蒸气为目的；蒸馏必须收集挥散的蒸气。
影响蒸发(浓缩)的因素有:蒸气压差；蒸发面积；温差；搅拌；压力等；三、常用蒸发(浓缩)方法与器械1、常压蒸发：夹层蒸锅2、减压蒸发（真空浓缩）：3、薄膜蒸发：使药液形成薄膜而进行的蒸发。
薄膜蒸发是使料液在蒸发时形成薄膜，增加汽化表面进行蒸发的方法，又称薄膜浓缩。
其特点是:蒸发速度快，受热时间短；不受料液静压和过热影响，成分不易被破坏；可在常压或减压下连续操作；能将溶剂回收重复利用。
薄膜蒸发的进行方式有两种：一是使液膜快速流过加热面进行蒸发。
另一是使药液剧烈地沸腾使产生大量泡沫，以泡沫的内外表面为蒸发面进行蒸发。
常见设备类型：升膜式蒸发器、刮板式蒸发器、离心薄膜、降膜式蒸发器等。
反渗透法与超滤法是利用膜技术,在常温, 一定压力下,使小分子溶剂透过膜而除去达到浓缩的目的.与蒸发浓缩比较:1.蒸发须通过加热,适用于有效成分耐热性较强的提取液,工艺掌握不当对药液颜色有影响;2.膜技术则是在常温下进行,不破坏有效成分,溶液颜色不影响,但选择适宜的膜是关键.第二节干燥1、含义：利用热能使物料中的水分或其它溶剂气化除去，从而获得干燥物品的工艺操作。
2、目的：提高稳定性，使成品具有一定规格，利于进一步处理。
3、影响干燥的因素(自学):1).水分存在的方式2)物料的性状3)干燥介质的温度.湿度与流速4)干燥速度与干燥方法5)干燥压力常用干燥方法及其适用性常压干燥减压干燥喷雾干燥沸腾干燥冷冻干燥其它：红外线干燥,微波干燥等.常压干燥常用的有烘干干燥------所用设备主要有烘房和烘箱.特点:1)在常压条件下,利用干热空气进行干燥的方法.2)操作简单易行,适用于对热稳定的药物的干燥.3)干燥时间长,易引起某些药物成分的破坏,干燥品板结较难粉碎.减压干燥(又称真空干燥)在密闭的容器中抽真空并进行加热干燥的一种方法.特点:1)干燥温度低,干燥速度快.2)可减少物料与空气的接触,避免污染或氧化变质.3)干燥产品疏松易于粉碎.4)适用于稠膏、热敏性物料的干燥.喷雾干燥法是流态化技术用于液态物料干燥的较好方法。
第七章--秋燥
第七章秋燥一、概述秋燥是秋季感受燥热病邪而引起的外感热病。
初起以病在肺卫时就有咽干、鼻燥、咳嗽少痰、皮肤干燥等津液缺乏表现为其特征。
本病发生于秋季燥气主令之时，尤以秋分后小雪前多见，地势高、气候干燥的西北地区、内蒙古地区多见。
有关燥邪致病的记载最早见于《内经》，其中有“清气大来，燥之胜也”，“岁金太过，燥气流行”，“木不及，燥乃大行”等记载，指明燥气的形成与岁运及时令有关系。
“燥胜则干”，“燥者濡之”，则指出了燥邪的致病特点和治疗原则。
金元时代刘河间《素问玄机原病式》对燥邪为病的病机作了补充说明，指出：“诸涩枯涸，干劲皴揭，皆属于燥”。
清代喻嘉言《医门法律》立秋燥专篇，首创秋燥病名，指明秋燥为感受秋季燥热病邪而致，多犯上焦肺系，创立清燥救肺汤名方。
喻氏认为《内经》所述“秋伤于湿”当为“秋伤于燥”，并对内伤之燥、外感之燥作了比较系统的论述。
此后叶天士、吴鞠通等医家进一步完善和发挥秋燥辨证论治内容，并各自就燥邪的阴阳属性阐述己见。
喻嘉言认为燥属火热；吴鞠通以胜复气化理沦沦述燥气，即胜气属凉，复气属热；沈目南认为燥属次寒；俞根初以秋季气候的温凉之别作为划分温燥和凉燥的根据，对临床产生了重要影响。
由于凉燥不属于温病范畴，故本章主要论温燥。
根据秋燥的发病季节和病证表现，西医疾病中发生于秋季的上呼吸道感染、流行性感冒、急性支气管炎及肺炎等，均可参考本病进行辨证论治。
二、病因病机秋燥为病，外因是感受秋季燥热病邪。
秋季气候有偏温偏凉的不同，俞根初说：“秋深初凉，西风肃杀，感之者多病风燥，此属凉燥……若久晴无雨，秋阳以曝，感之者多病温燥，此属燥热。
”燥热病邪易伤人津液，若遇人体肺卫不固，或素体阴液不足，或夏季汗多津气受伤，即易感受而发为秋燥，此是秋燥发病的内因。
秋季燥金之气主令。
肺属金，其气应于秋，肺在外合皮毛，故秋燥初起，首犯肺卫。
温燥初起与风温初起临床表现相似，凉燥初起与风寒轻证初起临床表现相似。
唯因燥邪有伤津的性质，所以不论温燥凉燥，都同时伴有津液干燥见症。
第七章 中药提取液的浓缩与干燥
第七章 中药提取液的浓缩与干燥
第一节 浓 缩
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概述
• 浓缩：浓缩是中药制剂原料成型前处理的重要单 元操作，蒸发是浓缩的重要手段，即经传热过程， 将挥发性大小不同的物质进行分离的一种工艺操 作。也就是说溶液经过受热，借助气化作用除去 溶剂。
①提高加热蒸气的压力，可提高Δtm，从而提高效率，但 热敏性药物易破坏，且不经济。
②常用减压蒸发，可降低溶液的沸点，可提高Δtm，但若温 度过低，真空度过高，易因溶液沸点降低引起黏度增加， 传热系数降低，故Δtm提高应有一定的限度；
③控制适宜的液层深度。因为下部溶液所受的压力（液柱静 压头）比液面处高，相应的溶液沸点随其深度的增加逐 渐升高，使Δtm逐渐变小，因此不宜过度加深液层的深 度。沸腾蒸发可改善液实柱用静文档压头的影响。
⑵使药液剧烈沸腾产生大量泡沫，以泡沫 内外表面为蒸发面进行蒸发。
应用较多
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2.薄膜蒸发特点
• 浸出液的浓缩速度快，受热时间短； • 不受液体静压和过热的影响，成分不易
被破坏，适用于热敏性成分；
• 能连续操作，可在常压或减压下进行； • 温度均匀； • 能将溶剂回收重复使用。
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（1）升膜式蒸发器（药液从列管蒸发器底部进 入）
（二）减压蒸发（减压浓缩）
• 使蒸发器内形成一定的真空度，抽掉液面上 的空气和蒸气，使溶液的沸点减低，进行沸 腾蒸发操作。由于溶液沸点降低，能防止或 减少热敏成分的分解，增大传热温度差（加 热蒸汽的温度与溶液的沸点之差），强化蒸 发操作，并能不断的排出溶剂的蒸气，有利 于蒸发顺利进行。
第七章 干燥
第七章 干燥1. 常压下湿空气的温度为70℃、相对湿度为10％，试求该湿空气中水汽的分压、湿度、湿比容、比热及焓。
解：%10,70==ϕC t查得70℃下水的饱和蒸汽压为31.36kPa 。
∴ 水汽分压 kPa p p S v 136.336.311.0=⨯==ϕ 湿度 干气kg kg p p p H v v /020.0136.33.101136.3622.0622.0=-=-= 湿比容 27327324417730t )H ..(H +⨯+=ν干气＝＝kg /m .)...(3002127370273020024417730+⨯⨯+ 比热 C kg kJ H c H ︒⋅⨯+=干气＝＋＝/048.1020.088.101.188.101.1 焓 H t )H ..(h 2492881011++=干气＝＋＝kg /kJ ...212302002492700481⨯⨯2. 已知湿空气的（干球）温度为50℃，湿度为0.02kg/kg 干气，试计算下列两种情况下的相对湿度及同温度下容纳水分的最大能力（即饱和湿度），并分析压力对干燥操作的影响。
（1）总压为101.3kPa ；（2）总压为26.7 kPa 。
解：（1）kPa .p 3101=时： 由 vvp p p .H -=6220 kPa .....H .Hp p v 1563020622031010206220=+⨯=+=∴查得50℃水的饱和蒸汽压为12.34kPa ，则相对湿度 %.%..%p p s v 572510034121563100=⨯=⨯=ϕ 饱和湿度： 干气kg /kg .....p p p .H S S S 086034123101341262206220=-⨯=-= （2）kPa .'p 726=时：kPa .....H .'Hp 'p v 832002062207260206220=+⨯=+=%.%..%p 'p 's v 74610034128320100=⨯=⨯=ϕ 干气kg /kg .....p 'p p .'H S S S 53503412726341262206220=-⨯=-=由此可知，当操作压力下降时，φ↓，H S ↑，可吸收更多的水分，即减压对干燥有利。
7第七章 催化剂干燥技术,杨肖嵘,01201308170622解析
2.水分蒸发量
m1，m2——分别为物料进出干燥器时的质量
w1、w2——物料进出干燥器时的湿基含水量
m1 m2 W ms m1 (1 w1 ) m2 (1 w2 )
6.2.2干燥过程
干燥过程可分为三个阶段
预热段(Pre-heat period)： 初始含水量 X1 和温度 t1 变为 X 和 tw。物料吸热 升温以提高汽化速率，但湿含量变化不大。 恒速干燥段(Constant-rate period)： 物料温度恒定在 tw ，X~t 变化呈直线关系，气体 传给物料的热量全部用于湿份汽化。 降速干燥段 (Falling-rate period)： 物料开始升温，X 变化减慢，气体传给物料的热量 仅部分用于湿份汽化，其余用于物料升温，当 X = X* ，T = t。
3.机械结合水(自由水、附着水)
根据物料中水分被除去的难易程度，可将物料中
水分分为 1.结合水：包括物料细孔壁内的水分、物料内毛 细管中的水分、及以结晶水的形态，存在于固体 物料之中的水分等。 特点：籍化学力或物理化学力与物料相结合的， 由于结合力强，其蒸汽压低于同温度下纯水的饱 和蒸汽压，致使干燥过程的传质推动力降低，故 除去结合水分较困难。 如结晶水和吸附水
一些非多孔胶体的物料干燥脱水时，常因体积收缩而
发生龟裂、表面结壳现象，尤其大块物料干燥时更为 严重。原因：
干燥时因外层水分浓度较内层低，收缩的外层向内层施加压 力，而内层体积未发生变化，造成形变。 水浓度低时，扩散系数低，干燥后外层对水份扩散阻力增大， 从而阻止了水分向外层移动。
严重收缩和扩散系数降低，会使表面结上一层水分不
6.2.3干燥原理
多孔物料和非多孔物料的干燥机理不同。
化工原理刘伟主编第七章干燥答案
化工原理刘伟主编第七章干燥答案第七章干燥湿空气的性质【7-1】湿空气的总压为101.3kpa，(1)先行排序空气为40℃、相对湿度为??60%时的湿度与焓；(2)未知湿空气中水蒸气压强为9.3kpa，求该空气在50℃时的相对湿度?与湿度h。
解湿空气总压p?101.3kpa(1)??0.6，40℃时水蒸气的饱和状态蒸气压ps?7.375kpa湿度h?0.622?ps0.6?7.375?0．622??0.0284kg水/kg干气p??ps101.3?0.6?7.375焓i??1.01?1.88h?t?2492h=(1.01?1.88?0.0284)?40?2492?0.0284?113.3kj/kg(2)湿空气中水汽压强pv?9.3kpa50℃时水的饱和状态蒸气压ps?12.34kpa相对湿度??湿度h?0.622pv9.3??0．754ps12.34pv9.3=0．622??0.0629kg水／kg干气p?pv101.3?9.3【7-2】空气的总压为101.33kpa，干球温度为303k，相对湿度??70%，试用排序式谋空气的以下各参数：(1)湿度h；(2)饱和湿度hs；(3)露点td；(4)焓i；(5)空气中的水汽分后甩pv。
求解总压p?101.33kpa,t?303k?30℃，??.07(1)30℃时，水的饱和状态蒸气压ps?4.241kpa湿度h?0.622?ps0.7?4.241?0．622??0．0188kg水／kg干气p??ps101.33?0.7?4.241ps4.241?0．622??0.0272kg水／kg干气p?ps101.33?4.241(2)饱和湿度hs?0.622(3)露点td时的饱和湿度hs?0.0188kg水／kg干气hs?0.622ps?psp?psphs101.33?0.0188??2.97kpa0.622?hs0.622?0.0188从水的饱和蒸气压为2.97kpa查得水的饱和温度为23.3℃，故空气的露点td?23.3℃(4)t?30℃，h?0.0188kg水／kg干气时，空气的焓为h??1.01?1.88h?t?2492h=(1.01?1.88?0.0188)?30?2492?0.0188?78.2kj/kg干气1(5)t=30℃时的ps?4.241kpa水汽压强pv??ps?0.7?4.241?2.97kpa【7-3】在总压为101.3kpa下测得湿空气的干球温度为50℃，湿球温度为30℃，试计算湿空气的湿度与水汽分压。
第七章 干燥
实验表明kH，与二者都与空气的速度的0.8次方成 正比。故二者比值与空气流速无关。对于空气—水 蒸气系统 / kH ≈1.09。 • 此式表明，湿空气t和H高，tW也就高。t与tW差越大， H越低。 • 可以通过测定温度计的干、湿球温度，查出 rW，和 PS，HH，然后用上述关系（7-12）求出湿空气的湿 度H。
2、等焓线（等I线） • 等焓线为一系列平行横轴（斜轴）的直线。在同一条等I 线上不同点所代表的空气状态不相同。但都具有相同的 焓值，图中I的读数范围为 0-680kJ/㎏绝干空气。 • 绝热增湿过程是等焓过程，在同一条等I线上，湿空气的 温度t随其湿度H的增加而下降，但其焓却是不变的。 3、等干球温度线 （7-8b）改写为 I=1.01t+（1.88t+2492）H （7-18） • 上式表明湿空气温度一定时，其焓和湿度成直线关系， 在H-I图中、等t线即表示在一系列的干球温度t1、t2…… 下湿空气的I和H之间关系直线群。
tW
空气
湿度H 温度t
当湿空气的温度一定时，若湿度越高，测得的湿球温度也越 高。若空气为水气所饱和，测得的湿球温度就是空气的温度。 湿球温度为湿空气的温度和湿度所决定，它是湿空气的性质 之一。 当湿球温度计的温度达到稳定时，空气向棉布表面的传热 速率（W）为：
Q A(t tw ) （7 -17 ）
由于各直线的斜率为（1.88t+2490），因此t越高， 等t线的斜率也越大，所以t线不是相互平行。 4、 等线（相对湿度）
H 0.622
I I g HIv （7 -14 ）
I , Ig , Iv—湿空气、绝干空气、水气的焓
一般取0℃下的干空气及液态水的焓为零。焓为相对数值。 计算时一般取的基准是0℃时的绝干空气及液态水的焓为 零，则绝干空气的焓就是其显热，而水蒸气的焓则包括 水0℃时的汽化潜热及水汽在 0℃以上的显热。主要为了 简化计算。所以，对于温度为t，湿度为H的空气，其焓 可由下式计算：
化工原理-干燥
干燥曲线和干燥速率曲线
干燥曲线：物料湿含量 X 与干燥时间 的关系曲线。
ps
19.92
湿比容H (Humid volume) 或干基湿比容 (m3/kg绝干气体)
1kg 绝干气体及所含湿份蒸汽所具有的体积
vH
1 29
H 18
22.4
t
273 101.325
273
P
(0.287 0.462H ) t
273 P
常压下(P=1013.25kN/m2) ： vH (0.002835 0.004557 H )(t 273)
显热项
汽化潜热项
对于空气-水系统： IH (1.005 1.884 H )t 2491 .27H
干燥过程的基本规律
物料湿分的表示方法
湿物料是绝干固体与液态湿分的混合物。
湿基湿含量 w：单位质量的湿物料中所含液态湿分的质量。
w
物料所含液态湿份的质量 湿物料的质量
WT Gc WT
干基湿含量 X：单位质量的绝干物料中所含液态湿分的质量。
对于空气-水系统：
H 0.622 ps P ps
H 0.622 pv P pv
相对湿度（Relative humidity）
➢ 若 t < 总压下湿份的沸点，0 100%；
➢ 若 t >总压下湿份的沸点，湿份 ps> P，最大 (气体全为湿
份蒸汽) < 100%。故工业上常用过热蒸汽做干燥介质；
第七章 中药提取液的浓缩与干燥
第七章中药提取液的浓缩与干燥学习要求：1．掌握影响药液浓缩的因素，常用的浓缩方法、原理及其选用；影响药物干燥的因素，常用的干燥方法、原理及其选用。
2．熟悉中药常用浓缩、干燥设备的性能及使用保养。
第一节浓缩浓缩通常是在沸腾状态下，经传热过程，利用气化作用，将挥发性大小不同的物质进行分离，从液体中除去溶剂得到浓缩液的工艺操作。
是中药制剂原料成型前处理的重要单元操作。
中药提取液经浓缩制成一定规格的半成品，或进一步制成成品，或浓缩成过饱和溶液使析出结晶。
在实际生产中，除以水为溶剂提取中药成分外，还经常使用乙醇或其他有机溶剂，故浓缩时必须回收溶剂蒸气，以免污染环境和浪费溶剂，甚至造成危险。
因此，浓缩设备与蒸馏设备常常是通用的。
二者目的不同，浓缩只能把不挥发或难挥发性物质与在该温度下具有挥发性的溶剂(如乙醇或水)分离至某种程度，得到具有一定密度的浓缩液，并不以收集挥散的蒸气为目的；而蒸馏是把挥发性不同的物质尽可能彻底分离，并以蒸气再凝结成液体为目的，即必须收集挥散的蒸气。
蒸发是浓缩药液的重要手段，此外，还可以采用反渗透法、超滤法、膜蒸馏法等，使药液浓缩。
一、影响浓缩效率的因素生产中蒸发浓缩是在沸腾状态下进行的，故不能用自然状态下蒸发公式来解释影响浓缩效率的因素。
发的效率常以蒸发器的生产强度来表示。
即单位时间、单位传热面积上所蒸发的溶剂或水量。
可用下式表示：U=W/A=K·△tm/ r’ (7-1) 式中：U为蒸发器的生产强度[kg/(m2·h)]；W为蒸发量(kg/h)；A为蒸发器的传热面积(m2)；K为蒸发器传热总系数[KJ/(m2·h·℃)]；△tm为加热蒸气的饱和温度与溶液沸点之差(℃)；r’为二次蒸气的气化潜能(kJ/kg)。
由上式可以看出，生产强度与传热温度差及传热系数成正比，与二次蒸气的气化潜能成反比。
)的影响(一)传热温度差(△tm依照分子运动学说，气化是由于获得了足够的热能，使分子振动能力超过了分子间内聚力而产生的。
化工原理第七章干燥
W G1 w1 G2 w2 1000 0.2 824 .7 0.03 175 .3
(4) L0 L(1 H0 ) 3506 (1 0.001) 3510kg湿空气/ h
二、热量衡算
第四节 物料的平衡含水量与干燥速率 一.湿物料中水分的性质
1.结合水分与非结合水分 根据水分干燥的难易程度，可以将湿物 pw 料中的水分划分为结合水分与非结合水分。 S 非结合水分：机械附着水分和大毛细管 p s 水分，易于干燥； 结合水分：与物料借化学力或物理化学 pw 力结合的水分,小毛细管水分等，难于干燥； X X* XS 当湿空气 =100%时的物料平衡含水量 pw- X*关系示意图 * 为结合水分，其余为非结合水分。
一、物料衡算
1.湿基含水量( w)：
w
kg水 分
kg湿 物 料
100%
2.干基含水量( X )：
X
kg水 分 kg绝 干 料
100%
X w 1 X
w X 1 w
1.干燥后的产品量( L2 )：
Lc : 绝干物料的流量
G : 绝干空气的流量
Lc L1 (1 w1 ) L2 (1 w2 )
③比热容
C H 1.01 1.88H
1.01 1.88 0.014673 1.038kJ
(kg绝干气。 ) C
④ 焓
I (1.01 1.88H )t 2491H
(1.01 1.88 0.014673 20 2491 0.014673 )
57.29 kJ kg绝干气
100%时 的 等 线 称 为 饱 和 空 气 线 。
水蒸汽分压( p )线
HP p p H 0.622 0.622 H P p
第07章-提取液的浓缩与干燥
5。药液醇沉后可用乙醇计直接测定药液 中乙醇的体积百分比含量。
问答题
1.简述多效蒸发设计原理：
2.叙述渗漉法的操作程序与注意事项
3.常见的干燥方法有哪些?各自的特点和 适用性.
计算题:
已知某药浓缩物50Kg， 密度为1，要 使乙醇醇沉浓度达70％（ml/ml)，加 入100Kg 85％(ml/ml)的回收乙醇后， 还需加95％(ml/ml)乙醇多少Kg？ （乙醇d=0.7958),此时药液中含醇重 量百分浓度是多少？
料孔隙中的水份, 结合力弱,易除 去
3. 平衡水:物料中的水分与湿空气处 于动态平衡状态时所含的一定量不 可除去的水分
(平衡水分与物料性质空气状态有关)
4. 自由水: 包括全部非结合水和部分 结合水)
干燥过程中可除去自由水,不能除去 平衡水.
固体物料中所含水分相互关系示意图
干燥速率曲线 C：物料含湿量； U：干燥速率
a) 盐酸 b) 硝酸
c) NaoH
d) NH4oH e) 柠檬酸
6.关于渗漉法，正确的叙述是： a) 溶剂循环，加大浓度差 b) 溶剂流动，形成浓度差 c) 药材呈粗粒状，有利于渗漉 d) 药物装筒时要压紧、装满
7. 水浸提生物碱药材常用适量以下辅 助溶剂：
a) NaoH b) NH4oH c) HCl d) 苹果酸
原理:湿物料平铺在传送带上传送 入箱内 ，经箱内干热气流或红外 线、微波干燥物料后传送出干燥 箱外。
应用： 药材饮片生产、易结块物 料、茶剂干燥灭菌等湿固体物料
（四）吸湿干燥法:
原理： 置干燥器中加干燥剂吸湿 而使物体干燥 。
应用: 防止物品吸潮
设备：干燥器(真空,常压)、电子 吸湿干燥机。
（五）沸腾干燥法:
食品工程原理课件第七章
干燥
例7-3 已知图7-2中A代表一定状态的湿空气，试查取 湿度H、焓值I、水汽分压p、露点ｔd 、湿球温度tw值。 解 ①湿度H，由A点沿等湿线向下与水平辅助轴的交点H， 即可读出Ａ点的湿度值。
②焓值I，通过A点作等焓线的平行线，与纵轴交于Ｉ 点，即可读得A点的焓值。
③水汽分压p，由பைடு நூலகம்点沿等湿度线向下交水蒸汽分压线 于Ｃ，在图右端纵轴上读出水汽分压值。
干燥
现将图中各种曲线分述如下: ①等湿线(即等H线)。等湿线是一组与纵轴平行的直线， 在同一根等H线上不同的点都具有相同的温度值，其值在
辅助水平轴上读出。图7-1中Ｈ的读数范围为0～0.2kg/kg绝
干气。 ②等焓线(即等I线)。等焓线是一组与斜轴平行的直线。
在同一条等I线上不同的点所代表的湿空气的状态不同，但
干燥
例7-4 某常压空气的温度为30℃、湿度为0.0256kg/kg
绝干气，试求：
（1）相对湿度、水汽分压及焓；
（2）若将上述空气在常压下加热到50℃，再求上述各性质
参数。
解 (1)相对湿度
由附录查得30℃时水的饱和蒸汽压ps＝4.2474kPa。用式7-5 求相对湿度，即
H 0.622 ps
p ps
干燥
7.1 干燥基本原理 7.2 干燥过程的计算 7.3 干燥设备
干燥
7.1 干燥基本原理
干燥是利用热能使湿物料中水分等湿分被汽化去除， 从而获得固体产品的操作。
7.1.1 干燥的目的和方法
1．干燥的目的 从物料中除去湿分的操作（湿分：水分或其他溶剂）， 延长货架期，便于储运及工艺需要。
干燥
2．干燥方法 （1）按照热能供给湿物料的方式，干燥法可分为： ①传导干燥。热能通过传热壁面以传导方式传给物料， 物料中的湿分被汽化带走，或用真空泵排走。例如纸制品 可以铺在热滚筒上进行干燥。 ②对流干燥。使干燥介质直接与湿物料接触，热能以 对流方式加入物料，产生的蒸汽被干燥介质带走。
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干
燥
④等相对湿度线(即等φ线)。等相对湿度线是一组从原点出发的曲 ϕp 线。根据H = 0.622 p − sp ,可知当总压pt一定时，对于任意规定的φ值，上 t s 式可简化为H和Ps的关系式，而Ps又是温度的函数，因此对应一个温度 t，就可根据饱和水蒸汽表查到相应的Ps值。计算出相应的湿度H，将 上述各点(H,t)连接起来，就构成等相对湿度φ线。根据上述方法，可绘 出一系列的等φ线群。φ=100%的等φ线为饱和空气线，此时空气完全被 水汽所饱和。饱和空气以上(φ＜100%)为不饱和空气区域。当空气的湿 度H为一定值时，其温度t越高，则相对湿度φ值就越低，其吸收水汽能 力就越强。故湿空气进入干燥器之前，必须先经预热以提高其温度t。 目的是除了为提高湿空气的焓值，使其作为载热体外，也是为了降低 其相对湿度而提高吸湿力。φ＝0时的等φ线为纵坐标轴。 ⑤水汽分压线。该线表示空气的湿度H与空气中水汽分压p之间关 系曲线，为了保持图面清晰，蒸汽分压线标绘在φ=100%曲线的下方， 分压坐标轴在图的右边。
干
燥
图7-2 H-I图的应用
干
燥
通过上述查图可知，首先必须确定代表湿空气状态的 点，然后才能查得各项参数。 通常根据下述已知条件之一来确定湿空气的状态点： ①湿空气的干球温度t和湿球温度tw，见图7-3(a)； ②湿空气的干球温度t和露点ｔd，见图7-3(b)； ③湿空气的干球温度t和相对湿度φ，见图7-3(c)。
干
燥
图7-4 等焓减湿过程
干
（2）等焓增湿过程
燥
湿空气在焓不变时，增加湿含量的变化过程。用喷水 的方法加热空气时，水吸收空气的热量蒸发变为水蒸汽， 空气的温度降低，水蒸汽进入空气中使其湿含量增加。
干
燥
图7-5 等焓增湿过程
干
（3）等温增湿过程
燥
湿空气在温度不变的条件下，增加湿含量的过程。可 向空气中喷入与湿空气温度相同的水蒸汽来实现。空气中 增加水蒸汽后，湿空气的焓和湿度都增加。
干
燥
图7-3 在H-I图中确定湿空气的状态点
干
3. 湿空气的增湿和减湿
燥
在工业上常需将空气调节到一定的湿含量和一定的湿 度，供生产过程通风使用，即湿空气的增湿和减湿。它包 含以下几种方式： （1）等焓减湿过程 湿空气在焓不变时，减少湿含量的变化过程。例如用 固体吸湿剂处理湿空气时，空气中的水蒸汽被吸附，湿含 量降低，而水汽放出的吸附热又传给空气，所以 认为湿空 气的焓近似不变。
（7-7）
干
燥
相对湿度代表空气的饱和程度，由其可判断湿空气能 否作为干燥介质；而湿度是湿空气含水量的绝对值，由湿 度不能判别湿空气能否作为干燥介质。当p=ps时，φ=1，表 示湿空气被水汽所饱和，称为饱和空气，饱和空气不能再 吸收水分，因此不能作为干燥介质。当p=0时，φ=0，表示 湿空气中不含水分，为绝干空气，这时的空气具有最大的 吸湿能力。
干
燥
现将图中各种曲线分述如下: 等湿线(即等 即等H线 ①等湿线 即等 线)。等湿线是一组与纵轴平行的直线， 在同一根等H线上不同的点都具有相同的温度值，其值在 辅助水平轴上读出。图7-1中Ｈ的读数范围为0～0.2kg/kg绝 干气。 等焓线(即等 即等I线 。 ②等焓线 即等 线 )。等焓线是一组与斜轴平行的直线。 在同一条等I线上不同的点所代表的湿空气的状态不同，但 都具有相同的焓值，其值可以在纵轴上读出。图7-1中Ｉ的 读数范围为0～680kJ/kg绝干气。
干
2．干燥方法 ．
燥
（1）按照热能供给湿物料的方式，干燥法可分为： 传导干燥。 ① 传导干燥 。 热能通过传热壁面以传导方式传给物料， 物料中的湿分被汽化带走，或用真空泵排走。例如纸制品 可以铺在热滚筒上进行干燥。 对流干燥。使干燥介质直接与湿物料接触，热能以 ②对流干燥 对流方式加入物料，产生的蒸汽被干燥介质带走。
干
即等t线 ③等温线(即等 线) 等温线 即等
燥
由式I=1.01t+(1.88t+2490)H 由式
当空气的干球温度t不变时，I与H成直线关系，因此在 I-H图中对应不同的t，可作出许多条等t线。上式为线性方 程，等温线的斜率为(1.88t+2490),是温度的函数，故等温线 相互之间不平行。温度越高，等温线斜率越大。图7-1中ｔ 的读数范围为0～250℃。
H = 0.622 p pt − p
p H = 0.622 pt − p
（7-4）
（7-5）
式中 Hs—湿空气的饱和湿度，kg水汽/kg绝干空气。
干
（3）相对湿度 φ
燥
在一定总压 pt下，相对湿度φ 的定义为：
p ϕ = ×100% ps
（7-6）
代入（7-5）得
H = 0.622
ϕ ps
pt − ps
（7-8）
由于焓为相对值，在计算时通常取0℃液态水和0℃空气为 基准态,所以
I = 1.01t + (1.88t + 2490) H
可以看出，湿空气的焓是温度和湿度的函数。
（7-9）
干
（5）湿球温度
燥
湿球温度tw和绝热饱和温度ｔas都是湿空气的ｔ与H的 函数，并且对空气－水物系，二者数值近似相等，但他们 是两个完全不同的概念。湿球温度tw 是大量空气与少量水 接触后水的稳定温度；而绝热饱和温度ｔas是大量水与少量 空气接触，空气达到饱和状态时的稳定温度，与大量水的 温度ｔas相同。少量水达到湿球温度tw时，空气与水之间处 于热量传递和水汽传递的动态平衡状态,是质热联合传递的 平衡；而少量空气达到绝热饱和温度ｔas时，空气与水的温 度相同。
当加热到90℃时，查附录-饱和水蒸汽表，得90℃下水 的饱和蒸汽压ps2＝70.14kPa,则
p ϕ 2＝ = 10 ＝0.143或14.3％ ps 2 70.14
干
（4）湿空气的焓 I
燥
以1kg干空气为基准的干空气的焓与所含水汽的焓之和，即
I = Ig + HIv
式中 Ig—干空气的焓，kJ/kg 干空气； Iv—水汽的焓，kJ/kg水汽。
干
2．湿空气的I-H图 ．湿空气的 图
燥
当总压一定时，表明湿空气性质的各项参数(t,p,φ,H,I, tw等)，只要规定其中任意两个相互独立的参数，湿空气的 状态就被确定。工程上为方便起见，将各参数之间的关系 制成图线—湿度图。常用的湿度图有湿度-温度图(H-t)和焓 湿度图(I-H)，本章介绍焓湿度图的构成和应用。
干
燥
例7-1 已知湿空气中水汽分压为10kPa,总压为100 kPa。 试求该空气成为饱和湿空气时的温度和湿度。 解 当φ＝1时，P=Pw＝10 kPa，其相应的饱和温度可查附 录-饱和水蒸汽表，得到该饱和湿空气的温度t=45.3℃ 该饱和湿空气的湿度（饱和湿度）为
H = Hs = 0.622
ϕ pS
干
燥
第七章
干 燥
7.1 干燥基本原理
7.2 干燥过程的计算
7.3 干燥设备
干
7.1 干燥基本原理
燥
干燥是利用热能使湿物料中水分等湿分被汽化去除， 从而获得固体产品的操作。 7.1.1 干燥的目的和方法 1．干燥的目的 ． 从物料中除去湿分的操作（湿分：水分或其他溶剂）， 延长货架期，便于储运及工艺需要。
干
（2）湿度 H
燥
又称湿含量，其定义为单位质量绝干空气所带有的水 汽质量，即
H＝ nvMv n = 0.622 v ngMg ng
（7-3）
式中 H—湿空气的湿度,kg水汽/kg绝干空气； Mv—水汽的摩尔质量,kg/kmol； Mg—绝干空气的摩尔质量,kg/mol。
干
燥
常压下湿空气可视为理想气体，根据道尔顿分压定律 可见湿度是总压ｐt和水汽分压ｐ的函数。 当空气中的水汽分压等于同温度下水的饱和蒸汽压ps 时，表明湿空气呈饱和状态，此时,空气的湿度称为饱和湿 度Hs，即
干燥Biblioteka （2）按操作压强分为常压干燥和真空干燥。真空干燥 适于处理热敏性及易氧化的物料，或要求成品中含湿量低 的场合。 （3）按操作方式分为连续操作和间歇操作。连续操作 具有生产能力大、产品质量均匀、热效率高以及劳动条件 好等优点；间歇操作适用于处理小批量、多品种要求干燥 时间较长的物料。
干
燥
7.1.2 湿空气及湿物料的状态分析 湿空气是绝干空气和水汽的混合物。对流干燥操作中， 常采用一定温度的不饱和空气作为介质，因此首先讨论湿 空气的性质。由于在干燥过程中，湿空气中水汽的含量不 断增加，而绝干空气质量不变，因此湿空气的许多相关性 质常以1kg绝干空气为基准。
pt − pS
= 0.622
10 = 0.0691kg水 / kg干空气 100 − 10
干
燥
例7-2 若将例7-1的湿空气分别加热到60℃和90℃时， 其相对湿度各为多少？ 解 当加热到60℃时，查附录-饱和水蒸汽表，得60℃下水 的饱和蒸汽压ps1=19.92 kPa，则
ϕ 1＝
p = 10 ＝0.502或50.2％ ps1 19.92
干
燥
图7-1 湿空气的I-H图
干
(2)I-H图的用法
燥
利用I-H图查取湿空气的各项参数非常方便。它们是相 互独立的参数t、φ、H及I。进而可由H值读出与其相关但 互不独立的参数p，ｔ d 的数值；由Ｉ读出与其相关但互不 独立的参数ｔas～tw的数值。
干
燥
例7-3 已知图7-2中A代表一定状态的湿空气，试查取 湿度H、焓值I、水汽分压p、露点ｔd 、湿球温度tw值。 解 ①湿度H，由A点沿等湿线向下与水平辅助轴的交点H， 即可读出Ａ点的湿度值。 ②焓值I，通过A点作等焓线的平行线，与纵轴交于Ｉ 点，即可读得A点的焓值。 ③水汽分压p，由Ａ点沿等湿度线向下交水蒸汽分压线 于Ｃ，在图右端纵轴上读出水汽分压值。 ④露点ｔ d,由A点沿等湿度线向下与φ=100%饱和线相 交于B点，再由过B点的等温线读出露点ｔd值。 ⑤湿球温度tw(绝热饱和温度ｔas),由A点沿着等焓线与 φ=100%饱和线相交于D点，再由过D点的等温线读出湿球温 度tw(即绝热饱和温度ｔas值)。