西安交通大学化工原理课件_第十二章_干燥

合集下载

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

(整理)化工原理—干燥.

第九章干燥

本章学习要求

1．熟练掌握的内容

湿空气的性质及其计算；湿空气的湿度图及其应用；连续干燥过程的物料衡算与热量衡算；恒定干燥条件下的干燥速率与干燥时间计算。

2．理解的内容

湿物料中水分的存在形态及其；水分在气-固两相间的平衡关系；干燥器的热效率；各种干燥方法的特点；对干燥器的基本要求。

3．了解的内容

常用干燥器的主要结构特点与性能；干燥器的选用。

* * * * * * * * * * * *

§9.1 概述

干燥是利用热能除去固体物料中湿分（水分或其它液体）的单元操作。在化工、食品、制药、纺织、采矿、农产品加工等行业，常常需要将湿固体物料中的湿分除去，以便于运输、贮藏或达到生产规定的含湿率要求。例如，聚氯乙烯的含水量须低于0.2%，否则在以后的成形加工中会产生气泡，影响塑料制品的品质；药品的含水量太高会影响保质期等。因为干燥是利用热能去湿的操作，能量消耗较多，所以工业生产中湿物料一般都采用先沉降、过滤或离心分离等机械方法去湿，然后再用干燥法去湿而制得合格的产品。

一、固体物料的去湿方法

除湿的方法很多，化工生产中常用的方法有：

1.机械分离法。即通过压榨、过滤和离心分离等方法去湿。耗能较少、较为经济，但除湿不完全。

2.吸附脱水法。即用干燥剂（如无水氯化钙、硅胶）等吸去湿物料中所含的水分，该方法只能除去少量水分，适用于实验室使用。

3.干燥法。即利用热能使湿物料中的湿分气化而去湿的方法。该方法能除去湿物料中的大部分湿分，除湿彻底。干燥法耗能较大，工业上往往将机械分离法与干燥法联合起来除湿，即先用机械方法尽可能除去湿物料中的大部分湿分，然后再利用干燥方法继续除湿而制得湿分符

化工原理第十二章干燥_3

0.16 0.12 0.08 0.04
平衡水
0 0.2 0.4
自由水分分
0.6
总水
分
0.8
1.0
相对湿度
一、物料中的几种水分
2、结合水分与非结合水分
非结合水：那些机械地附着在物料表面的水分，或物料堆积层中大空隙中的水分，与固体相互结合力较弱，较易去除。非结合水的性质与纯水的相同，其蒸汽压与同温下水的饱和蒸汽压相同。
GC dX u Ad
2.0 1.6 1.2 干燥速率 u ， kg/ （ m2· s） 0.8 0.4 降速阶段恒速阶段
0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
A A B X ~线
线曲燥干
C
B
A A
D
E
0 0.1 0.2
XC
0.3 0.4 干基含水率 X 0.5 0.6
物料温度 tM，C

X* E
0 0.1 0.2
XC
0.3 0.4 干基含水率 X 0.5 0.6 0.7
恒定干燥条件下的干燥速率曲线
A A B X ~线
干燥曲线
恒定干燥条件：
湿空气的状态（温度、湿度）、空气流速、与物料的接触方式均不变
实验测定：X~ 、tM~
G Gc X Gc
物料温度 tM，C

大学课件-化工原理-干燥2

1．干产品带出: qm2cmθ2
2．空气带出: qmLI2= qmL[(1.01+1.88H2)t2+r0H2]
3．干燥器内补充加热： Φ D
3．干燥器内热损失： Φ L
表中 c ( 1 w )c w c
m
2
S
2w
干燥器的热量衡算式：
qm2cm1 qmW cw1 qmLI1 QD qm2cm2 qmLI2 QL
I=cHt+r0H 不计干燥过程中cH的变化，上式改写为：
t1 t2 q1 qL qD cw1 r0
H2 H1
cH
（2）理想干燥过程和非理想干燥过程
① 理想干燥过程
1. 无热损失 2. 不加入补充热量 3. 物料足够湿润
1= 2=tW
Q1 qm2cm (2 1)
qmL (I1 I2 ) Q1 QL QD qmW cw1
qGm22, 2,X2
进入和排出干燥器的湿分相等：
qmC X1 qmL H1 qmC X 2 qmL H 2
qmW qmC ( X1 X 2 ) qmL (H 2 H1 ) kg/s
干空气用量：
qmL
qmW H2 H1
kg/s
比空气消耗量：
l qmL
1
qmW H 2 H1
kg干空气/kg水
又 qmC qm1(1 w1 ) qm2 (1 w2 )

化工原理干燥现象的原理

干燥是指将湿物质中的水或其他溶剂除去的过程。化工原理中的干燥现象主要涉及到物质传质、热传导和质量平衡等原理。

1. 物质传质：湿物质中的水分子存在着与固体或其他溶质之间的相互作用力。在干燥过程中，水分子需要克服这些相互作用力，才能从湿物质中逸出到气相中，实现传质过程。传质通常是由高浓度到低浓度的方向进行，即从湿物质表面到气相中。

2. 热传导：在干燥过程中，通过向湿物质提供热量，可以提高物质的温度，促进水分子的蒸发和传质过程。热传导的速度取决于热传导系数、温度梯度和物质的热容等因素。

3. 质量平衡：在干燥过程中，湿物质中的水分子通过蒸发从湿物质中逸出，同时空气中的水分子通过扩散等方式进入湿物质。这种水分子的进出平衡使得湿物质中的水分子的含量逐渐减少，直到达到物料表面的饱和度。

综上所述，干燥现象主要是通过物质传质、热传导和质量平衡等原理来实现湿物质中水分子的从湿物质中蒸发并逸出的过程。

化工原理--干燥

湿空气中含量的表示方法
湿空气中水汽分压
p pv pg pv p y
湿度：湿空气中单位质量干空气所具有的水汽质量
H 湿空气中水汽的质量 mv Mn M pv v v v 湿空气中干空气的质量 mg M g ng M g p pv
相对湿度：在一定总压下，湿空气的水汽分压与同温下饱和水蒸汽压之比
左边的温度计（A），感温球裸露在空气中，则此温度计所测得的温度为空气的干球温度。右边的温度计（B），感温球用纱布包裹，纱布用水保持湿润，则此温度计所测得的温度为空气的湿球温度。
kH tw t rtw ( H w H )
因流速等影响气膜厚度的因素对α 和 kH 有相同的作用，可认为kH / α 与速度等因素无关，而仅取决于系统的物性。
相对湿度：在总压和温度一定时，湿空气中水汽的分压 p 与系统温度下水的饱和蒸汽压 ps 之比的百分数。
p 100% ps
值说明湿空气偏离饱和空气或绝干空气的程度，值越小吸湿能力
越大； = 0 ，p=0时，表示湿空气中不含水分，为绝干空气。 = 1 ，p=ps时，表示湿空气被水汽所饱和，不能再吸湿。对于空气-水系统：
第一节湿气体的热力学性质
湿空气：指绝干空气与水蒸汽的混合物。在干燥过程中，随着湿物料中水份的汽化，湿空气中水份含量不断增加，但绝干空气的质量保持不变。因此，湿空气性质一般都以1kg绝干空气为基准。操作压强不太高时，空气可视为理想气体。系统总压 P ：湿空气的总压（kN/m2），即P干空气与P水之和。干燥过程中系统总压基本上恒定不变。

化工原理知识点总结干燥

干燥是指将含水物质中的水分除去的过程，广泛应用于化工、冶金、食品、药品、农业等

行业中。干燥工艺可以提高产品质量，延长产品保存期限，增加产品附加值。本文将从干

燥的基本原理、传热传质机理、常见的干燥设备和干燥过程中的控制因素等方面对干燥做

出总结。

一、基本原理

1.1水分除去过程

干燥的基本原理是将物质中的水分除去，水分从物质中逸出，物质变得更干燥。水分除去

的方式分为蒸发和挥发两种。蒸发是指物质表面的水分被热能所吸收，转化为水蒸气散发

出去；挥发是指水分通过物质内部的孔隙、裂缝等介质被蒸发并逸出。

1.2干燥速率

干燥速率是指在干燥过程中，单位时间内从物质中脱除的水分量。干燥速率受温度、湿度、空气流速等因素的影响。

1.3干燥曲线

干燥曲线是指在干燥过程中，物质含水量随着时间变化的曲线。常见的干燥曲线有初始下

降期、常速期和末速期。

二、传热传质机理

2.1传热机理

干燥中传热主要通过对流传热和辐射传热两种方式实现。对流传热是指通过对流换热将热

量传递给物质表面，将水分蒸发出去；辐射传热是指通过辐射换热将热能传递给物质表面，促使水分蒸发。

2.2传质机理

干燥中传质主要通过扩散传质实现，即水分从物质内部向外部扩散传递。传质速率受物质

的性质、温度、湿度、压力等因素的影响。

三、常见的干燥设备

3.1流化床干燥

流化床干燥是指将物料通过气体流化，使得气体均匀地穿透物质，从而提高传热传质效率。流化床干燥适用于颗粒状、粉末状的物料。

3.2喷雾干燥

喷雾干燥是指通过将液态物料雾化成细小颗粒，然后与热空气接触，使得水分蒸发，从而

第十二章干燥

C
HC
A
HA
tA tC
tB
25/96
杠杆原则证明：回忆：杠杆原则就是物料衡算
29 18
2Baidu Nhomakorabea3
P
H

0.773 1.244H
273 273
t
1.013 105
P
思考1：为什么取1kg干空气作为定义基准？
1kg ？H
kg
干空气水汽
湿空气
思考2： 1kg干空气对应的湿空气的质量为多少kg？体积呢？
V nRT
V T P0
P
V0标态 T0 P
（3）相对湿度 ----水汽分压与其可能达到的最大值之比。
值愈大，表示空气的吸湿能力越小；＝1时，饱和。
pw
ps
H 0.622 ps P ps
＝1
饱和湿度
Hs

0.622
P
ps ps
此式只能用于ps P情形；
当ps > P时，＝ pw/ P。
因为pw最大只能达到总压P。
的初始状态无关。
pw
传热
思考5：湿球温度是水温，为什么要在湿空气性质里介绍？
t, H 传质ps
twt
湿球温度计
tw
t, H
13/96
一．湿空气的性质

化工原理第12章01(改)PPT课件

③吸附剂密度
a.装填密度 B 与空隙率 B 。 b.颗粒密度 P (表观密度)：
P (1 B )B
c.真密度 t(扣除颗粒内孔腔体积) 和内孔隙率 P ：
t(1P)P
（4）工业吸附对吸附剂的要求 ①内表面大：内表面大吸附容量大。 ②活性高：内表面都能起吸附作用。 ③选择性强。 ④机械强度和物理特性(如颗粒大小)。 ⑤化学稳定性、热稳定性，价廉易得。
⑥吸附树脂高分子物质经反应引进官能团。有非极性、中极性、极性和强极性。如：维生素的分离、过氧化氢的精制。
（3）吸附剂的基本特性 ①吸附剂的比表面a
例：活性炭微孔比表面占95% ②吸附容量xm
吸附表面每个空位都单层吸满吸附质分子时的吸附量: kg吸附质/kg吸附剂。
与温度、吸附剂结构、性质有关。
1
ka kd
pkLp
得 x kLp
xm 1kLp
单分子层吸附朗格缪尔方程
12.2.3 传质及吸附速率（1）吸附传质机理吸附传质步骤:外扩散、内扩散、吸附。内扩散类型： ①分子扩散：孔径远大于平均自由程
②努森(Knudsen)扩散：孔A分、径子B小量混于小合平速气均度体自大分由子程动, 能判相据等Kn=12λm /dAuA 2 12mBuB 2
雾凇
（2）结晶操作特点
①能在杂质多的混合液分离高纯度晶体，如单晶硅。 ②共沸物、热敏性物质的分离，如邻、对硝基苯。 ③结晶热小，能耗比精馏低。（见P185表12-1）

化工原理干燥的基本原理

干燥是去除物质中水分的过程，它是化工生产过程中非常重要的一环。干燥的基本原理是利用各种干燥设备将物质与饱和蒸气接触，以增加物质表面的蒸发面积，使水分从物质中转移到蒸汽中，从而实现物质的干燥。在干燥过程中，需要注意物质的热传导、质量传递以及能量转移等过程。

首先，热传导是干燥过程中的重要环节。干燥设备通常会提供热能，用于加热物质和水分，使水分蒸发出来。热能通过物质的热传导，从外部传导到物质内部，使水分的温度升高。在干燥设备中，通过提供热源、调整温度和温差，可以控制物质的热传导速度，从而实现物质的干燥。

其次，质量传递也是干燥过程中的关键步骤。在接触到饱和蒸汽的过程中，物质表面的水分会与蒸汽发生质量传递。水分从物质中转移到蒸汽中，从而实现物质的干燥。质量传递的速率取决于物质与饱和蒸汽之间的浓度差异、温度差异、相对湿度差异等因素。通过调整干燥设备的操作条件，可以改变物质内部的水分传递速率，从而实现干燥效果的控制。

最后，能量转移是干燥过程中的另一个重要方面。在干燥设备中，通过外部提供能量，使水分从物质中蒸发。能量的转移涉及到物质和水分的热量吸收和释放、温度和湿度的变化等过程。通过调整干燥设备的供热方式、温度控制和湿度控制等参数，可以实现水分从物质中的蒸发过程。

此外，干燥过程还会受到一些其他因素的影响。例如，物质的物理性质、化学性质、形状和尺寸等都会对干燥过程产生影响。不同的物质具有不同的干燥特性，需要根据物质的特点选择合适的干燥方式和设备。同时，干燥过程也受到环境条件的影响，如温度、湿度、压力等。

化工原理第十二章优秀课件

介电加热干燥将需要干燥的电解质物料置于高频电场中，电能在潮湿的电介质中转变为热能，例如微波干燥食品。
第二节湿空气的性质及湿度图第二节湿空气的性质及湿度图
一．湿空气的性质浓度、比热、比容（密度）、焓、温度等。
p t, H
传质ps
t, H
A ttw N w Aw rk H A H w H rw
twtkH rwHwH
twt
tw f t, H，
湿球温度计
而与水的初始状态无关
第二节湿空气的性质及湿度图
kH、主要与空气流速有关，但 k H
却几乎与流速无关。
空气
p
对空气水系统，当被测气体温度不 t , H
太高、流速>5m/s时， k H 为一常数，且
大量、快速流动的空气（空气的流速应大于 5m /s）与
少量水接触，达到稳定时（动态平衡），湿球温度计
tw
所指示的温度就称为湿球温度，用 tw 表示。空气
传热
空气以对流方式传给水的热量速率 = 水分气化所需的潜热速率