《化工原理》第十二章 干燥1讲
化工原理(下)干燥
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：
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。
∵ 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 ]
Байду номын сангаас
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）
化工原理--干燥
三、干燥过程应用实例
1．人参的冷冻干燥法研究
人参在加工过程中经过长时间的日晒、水蒸汽蒸、高 温干燥等受到影响而大大降低其有效成分含量，并影响其 外观色泽以及成品率等。为了改变这种情况，提高人参的 加工质量，王贵华研究了用真空冷冻干燥法加工人参的方 法，为商品人参提供了一个新的加工工艺。
2．喷雾干燥法生产田七粉
干燥速率过快不仅会损坏物料，还会造成临界含水量的增 加，反而会使后期的干燥速率降低。 （4）干燥操作条件 干燥操作条件主要是干燥介质与 物料的接触方式，以及干燥介质与物料的相对运动方向和 流动状况。介质的流动速度影响干燥过程的对流传热和对 流传质，一般介质流动速度愈大，干燥速度愈大，特别是 在干燥的初期。介质与物料的接触状况，主要是指流动方 向。流动方向与物料汽化表面垂直时，干燥速度最快，平 行时最差。凡是对介质流动造成较强烈的湍动，使气—固 边界层变薄的因素，均可提高干燥速度。例如块状或粒状 物料堆成一层一层地、或在半悬浮或悬浮状态下干燥时， 均可提高干燥速度。 （5）干燥器的结构型式 烘箱、烘房等因为物料处于 静态，物料暴露面小，水蒸汽散失慢，干燥效率差，干燥 速率慢。沸腾干燥器、喷雾干燥器属流化操作，被干燥
二、干燥方法
1.气流干燥
气流干燥是指利用湿热干燥气流或单纯的干燥气流进 行干燥的一种方法。气流干燥的原理是通过控制气流的温 度、湿度和流速来达到干燥的目的。 气流干燥器具有下列特点： （1）干燥强度大 （2）干燥时间短 （3）占地面积小，投资省 （4）热效率高 （5）成本低 （6）操作连续稳定 （7）适用性广
化工原理固体干燥典型例题题解2-2022年学习资料
例4：两股气体的混合-气体1与气体2混合，则混合气体的状态点在状态点1与状态点2的连线上，-具体可以根据杠 规则确定混合气体的状态点。-L+L2=Lm-LH+LH2 Ln Hm-01-LI+L12 LmIm-LH=LzH2-H-H2 H---两股气流的混合-Lm-I1=L22-Im
例5：-已知：t=50°C,H0.016kg水/kg干气-求：I,p,0;td,tm=?-P,=101.3 10kpa-解：I-1.01+1.88Ht+2500H-=1.01+1.88×0.016×50+2500× .016-=92kJ/kg-Pw=2.5kPa-p,=ft-H=0.622-p=0.016→p=2.5kP -P-p-Hw=0.622-卫w'-9--=20.27%-P-Pw-ps-12.335-tn时的饱和水蒸气 印w-p=psta→t:=21.07C-t山.--试差得t=28.7℃
G=pu=1.02×6=6.12-kg-s·m-a=0.0143G0.8=0.0143×6.120.8=0 0609-k.J-m2.s.C-N4=t-t-0.0609×70-30.3）=0.995×10-2430·m2-2若t1=80C,查得此时tw=32.3C,rw=2420kJ/kg-N,-at-_00609x8 -323）-12x10-NA
例6：利用I-H图确定空气的状态参数：今测得空气=60℃，t=45C-求空气的H、p、I、ta。-空气的状 点-解：-I 212kJ/kg-为什么沿着等焓线-寻找状态点？-t=60°C-0=43%-p=1-tw=4 °C-A-ta=43°C
例7：空气状态变化过程的计算-注意：V=L,表示空气的kg-新鲜空气：t=18C,H1=0.006kg/k ,P=100kpa-废气：t=58℃，0=70%-混合气：H3=0.065kgkg-求：混合比、混合气的温 。-千燥器-预热器-解：（1-确定H2t2=58°C一P,=18.2kp。-P。=p,=0.70×18.2 12.7kp。H2=0.622-Pw—=0.0908kg1kg-P一pw-VH1+V,H2=V,+V2H3 H3-H1-0.065-0.006-=2.29-V H2-H3-0.0908-0.065
(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合规定的产品。
干燥法在工业生产中应用最为广泛，如原料的干燥、中间产品的去湿及产品的去湿等。
二、干燥操作方法的分类１、按操作压强分为常压干燥和真空干燥。
真空干燥主要用于处理热敏性、易氧化或要求产品中湿分含量很低的场合。
２、按操作方式分为连续操作和间歇操作。
化工原理干燥现象的原理
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。
化工原理第十二章干燥
t
热；传热推动力 t=t-ti
ti
q
pi > p 湿分由物料表面向气流主
体传递—对流传质。传质
W
推动力 p =pi-p
pi
特点：热、质同时反向传递。
p
气体称为干燥介质。
注意：只要物料表面的湿分分压高于气体中湿分分压， 干燥即可进行，与气体的温度无关。
气体预热并不是干燥的充要条件，其目的在于加快 湿份汽化和物料干燥的速度，达到一定的生产能力。
立筒式金属体燃煤间接加热热风炉热气体预热器干燥过程的物料衡算和热量衡算干燥过程的物料衡算和热量衡算物料衡算lhlh热量衡算干燥器干燥过程的物料衡算和热量衡算干燥过程的物料衡算和热量衡算湿物料m1干燥产品m2热气体绝干气体消耗量绝干气体比消耗汽化1kg湿分消耗的绝干气体量称为比消耗lkg绝干气体kg热气体在干燥器中冷却放出的热量干燥过程的物料衡算和热量衡算干燥过程的物料衡算和热量衡算
ras 24.29 7 2 1 .3 tas
pas12e5x1p.5 891 ta3s6 2 9.1 3 .9 81 3 1 4
Has0.62P 2papsas
湿气体的性质和湿度图
分析： 绝热过程，系统总焓不变
LHiW w iLH ais
LiH as iHW w i
L iH a siH W w tac s
忽略水的显热（Wcwtas/L) 时，湿气体为等焓过程。 气体放出的显热以潜热 的形式返还气体。
tas 绝热
补充水 W,tas 饱和空气
L,tas ,Has
湿空气
L,t ,H
tas 绝热饱和塔示意图
湿气体的性质和湿度图
湿球温度 tw
大量气体与少量液体长期接触后，热、质传递达到稳 态时的液体温度称为气体的湿球温度。
讲授《化工原理》干燥一章方法的探讨
ｔ 再 如 湿 空 气 的 焓 是 指 １ ｇ 空 气 的焓 ｔ、 以及 ｔ ， ｌ 个 参 数 中任 选 两 个 参 数 有 ｋ 干 ．从 ０ ． 与所 携 带 水 蒸 气 的 焓 之 和 ， Ｉ 示 ， 式 ４ 种 组 合 方 式 ， 中 任 意 一 组 合 是 否 为 两 以 表 公 ５ 其 个 独 立 参 数 ， 系 到 湿 空 气 状 态 能 否唯 一 关 表示 如下 ： Ｉ Ｃｔ ｏ Ｈ ＋ｒ Ｈ 确 定 。 判 定 该 组 合 状 态 是 否 确 定 可 利 用 为
点 、 本 公 式 有 机 的结 合 起 来 ， 学 生 能 够 基 使 用 所 学 知 识 来 解 决 实 际 问题 ， 大 地 激 发 大 学 生 的 学 习兴 趣 。
该 公 式 的 由来 可 如 下 理 解 ： 为 状 态 热 函数 ， 大 小 仅 取 决 于 初 始 状 态 ， 过 程 无 其 与
，
Ｈ
参 考 文 献
［】谭 天 恩 ， 梅 ， 明 华 ． 工 原 理（ 册 ） １ 窦 周 化 下 【 ． 京 ： 学 工业 出版社 （ 三版） ＭＩ 北 化 第 ，
２０ ０ ６．
［】姚 玉 英 ， 凤 廉 ， 常 贵 ， ． 工原 理 ２ 黄 陈 等 化 （ 册 ）Ｍ 】 天 津 ： 津 大 学 出 版 社 ， 下 【 ． 天
其 中 ： ｃ为干 空气 的热 容 ， Ｊ ｋ ・ ； ｋ －ｇ Ｋ ｃ 为水 蒸 气 的热 容 ， Ｊ ｋ ～ ・ ｋ ・ ｇ Ｋ’。 湿 比热 容 定 义 中干 空 气 的 量 为 １ ｇ 而 ｋ ， ｌｇ ｋ 干空 气 中水 蒸 汽 的 含量 为 Ｈｋ ， ｇ 故水 蒸
含 水 蒸 气 的 质量 ， 定 义 实 际 指 出 湿 空 气 该
化工原理复习必看干燥
第14章固体干燥知识要点「•燥是指向物料供热以汽化英中的湿分的操作。
本章主要讨论以空气为干燥介质、湿分为水的对流干燥过程。
学习本章应重点掌握湿空气的性质参数与湿度图、湿物料中的水分性质、「燥过程的物料衡算与热量衡算。
一般掌握丁•燥过程的速率与干燥时间的讣算。
了解干燥器的类型与适用场合，提髙干燥过程的热效率与强化干燥过程的措施。
本章主要知识点间的联系图如下图所示。
图14・1干燥一章主要知识点联系图1.概述对流干燥的特点：传热：固相一气相传质：固相-*气相热、质反向传递过程推动力：温度差推动力：水汽分压差2.干燥静力学（1）湿空气的状态参数①空气中水分含量的表示方法C.相对湿度________________________ ___________________________________________一定温度、压力下空气中水汽分压可能达到的最大值②湿空气温度的表示方法干球温度/:简称温度，指空气的真实温度，可直接用普通温度计测量。
h.露点温度九：在总压不变的条件下，不饱和湿空气等湿降温至饱和状态时的温度。
• • • ■“・绝对湿度（湿度）H = 0.622 "水汽〃一"水汽h.饱和湿度比=0.622—P一PsC.绝热饱和温度尼：指少量空气与大虽水经长时间绝热接触后达到的稳宦温度。
d.湿球温度指大量空气与少量水经长时间绝热接触后达到的稳泄温度。
C.湿空气的四种温度间的关系不饱和湿空气：t>t w (t ax )>t^n饱和湿空气：r =③ 湿空气的比热容(湿比热容)Cpii ：将1kg 干空气和其所带的H kg 水汽的温度升高1°C 所需的热 量,单位kJ/(kg *C)oc pH =1.01 + 1.88/7④ 湿空气的焰/：指lkg 干气及所带的H kg 水汽所占的总体枳，单位m-Vkg 干气。
Z=(1.01 + 1.88H)r + 2 500H⑤ 湿空气的比体积：指lkg 干气及所带的H kg 水汽所占的总体积，单位m*kg 干气。
化工原理 第12章01(改)PPT课件
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）
（3）对产物要求
①产物纯度高。 ②适当的粒度、粒度分布窄。 ③晶形(针形、片状、棒状等)。
（4）晶系
晶格——晶体微观粒子几何排列规则的最小单元。 晶系——按晶格结构分类，同一物质，条件不同，可 属不同晶系。
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。
溶液结晶放热
外界加热
ห้องสมุดไป่ตู้
12.1.5 结晶设备 （1）搅拌式冷却结晶器
（2）奥斯陆蒸发结晶器 (母液循环式)
（3）多级真空结晶器(自蒸发)
（4）结晶器的选择 ①溶解度曲线 较陡：冷却、真空自蒸发。 较坦：蒸发浓缩。
②能耗、物性、产品粒度、粒度分布要求、处理 量大小。 12.1.6其他结晶方法
12.2 吸附分离 12.2.1 概述 （1）吸附与解吸 目的：分离流体混合物
化工原理--第十二章 干燥
二、物料衡算
L, t0 , H0
新鲜空气
预热器 L, t1 , H1 废气 L, t2 , H2
干 燥 器
产品 G2, w2, (X2)
湿物料 G1, w1, (X1),
符号说明： L：绝干空气流量，kg干气/s； G1、G2：进、出干燥器的湿物料量，kg湿料/s； Gc：湿物料中绝干物料量，kg干料/s。
式中：r0——0℃时水蒸汽汽化潜热，其值为2492kJ/kg。
例12-1教材p/225
（五）干、湿球温度 （1）干球温度：在空气流中放置一支普通温度 计，所测得空气的温度为t，相对于湿球温度而 言，此温度称为空气的干球温度。 （2）湿球温度：如图所示，用水润湿纱布包裹 温度计的感湿球，即成为一湿球温度计。将它 置于一定温度和湿度的流动的空气中，达到稳 态时所测得的温度称为空气的湿球温度，以tw表 示。
第四节 干燥速率和干燥时间
对于物料的去湿过程经历了两步：首先
是水分从物料内部迁移至表面，然后再由表 面汽化而进入空气主体。故干燥速率不仅取 决于空气的性质及干燥操作条件，而且还与 物料中所含水分的性质有关。
一、物料中的水分 根据物料所含水分能否用干燥的方法除去可分为平 衡水分与自由水分。 平衡水分：等于或小于平衡含水量，无法用相应空 气所干燥的那部分水分。 自由水分：湿物料中大于平衡含水量，有可能被该 湿空气干燥除去的那部衡算
一、湿物料中含水率的表示方法 1.湿基含水量w
湿物料中水分的质量 kg水/kg湿料 w 湿物料总质量
2.干基含水量X
湿物料中水分的质量 kg水/kg绝干物料 X 湿物料中绝干物料的质 量
3.二者关系
X w 1 X
或
w X 1 w
说明：干燥过程中，湿物料的质量是变化 的，而绝干物料的质量是不变的。因此，用 干基含水量计算较为方便。
化工原理干燥.课件
化学工程系
➢平衡水分与自由水分 （按水分能否用干燥 方法除去的原则 ）
平衡水分：干燥推动力 ∆p=p-pi=0时，物料中 存在的水分。在一定空气状态（t，φ）下， 平衡水分是湿物料干燥的极限。 自由水分：总水分－平衡水分
化学工程系
物料中所含水分的性质
对于同种物料，在一定温度下，空气的相 对湿度越大，平衡水分含量越高。
U ——干燥速率（kg/（m2·s））； W′——气化水分量（kg）； S ——干燥面积（m2 ） ； τ——干燥时间（s）。
物料温度 X，kg水/kg绝干料
预 热 段
恒 速 干 燥 阶
段
tw
降速干燥阶段
降
降
速
速
第
第
一
二
阶
阶
段
段
化学工程系
U dW GcdX
Sd Sd
干燥时间
干燥曲线
化学工程系
• 对同一干燥过程，夏天的空气消耗量l 大还是冬天的消耗量l大？
化学工程系
7.3.3 干燥过程热量衡算 1.预热器的热量衡算 Qp=L（I1-I0）=L(1.01+1.88H0)(t1-t0)
L，t0，H0，I0
L，t1，H1，I1
QP
2.干燥器的热量衡算
化学工程系
LI1+GcI1′+ QD=LI2+ GcI2′+ QL L（I1-I2）+ QD= Gc（I2′-I1′）+ QL
若要得到绝干产品，只能用绝干空气作为 干燥介质。 X/kg水·(kg绝干料)-1
化学工程系
7.4.2 恒定干燥条件下的干燥速率
湿空气的状态（温度、相对湿度）不变、 空气流速不变、与物料的接触方式不变
化工原理-干燥
湿球温度计工作原理分析 湿球温度是大量的未饱和空气 （t,H）高速通过湿球温度计湿 纱布表面时，湿纱布表面汽化 湿纱布表面汽化 水分所需的传热率等于空气传 入湿纱布的传热速率时的湿纱 布中水分稳定温度。此温度并 不代表空气的真实温度，但由 于此温度由湿空气的温度、湿 度所决定，故称它为湿空气的 湿球温度，以tw表示。
由上式可见,湿容积随其温度和湿度的增加而增大 由上式可见 湿容积随其温度和湿度的增加而增大。
14
4.比热容c 4.比热容cH [kJ/kg干气•℃] 比热容 在常压下， 干空气和其所带有的H 定义：在常压下，将1kg干空气和其所带有的 干空气和其所带有的 kg水汽升高（或降低）温度1℃所需的热量。 水汽升高（或降低）温度 ℃所需的热量。 水汽升高
当
pv < ps，湿空气未达饱和，可作为干燥介质。 湿空气未达饱和，可作为干燥介质。
当
pv = 0，湿空气中不含水分，为绝干空气。 ，湿空气中不含水分，为绝干空气。 ϕ 越小，干燥能力越大。 结论： 只能表示出水汽含量的绝对值， 结论：湿度 H 只能表示出水汽含量的绝对值， 而相对湿度却能反映出湿空气吸收水汽的能力。 而相对湿度却能反映出湿空气吸收水汽的能力。
2
干燥过程的分类： 干燥过程的分类：
操作压力 常压 真空
操作方式 连续 间歇
传热方式(或组合 传热方式 或组合) 或组合 导热 对流 辐射 介电加热
传导干燥（间接加热干燥） 传导干燥（间接加热干燥）：
热能通过壁面以传导方式加热物料。
对流干燥（直接加热干燥） 对流干燥（直接加热干燥）：
干燥介质与湿物料直接接触，并以对 流方式加热湿物料。
在与外界绝热情况下， 空气 在与外界绝热情况下 ， 与大量水经过无限长时间接触后， 与大量水经过无限长时间接触后 ， 空气温度与水温相等， 称这一稳 空气温度与水温相等， 定的温度为湿空气的绝热饱和温 定的温度为湿空气的 绝热饱和温 表示。 度，用tas表示。
化工原理干燥
化工原理干燥
在化工原理中，干燥是一种常见的操作过程，用于去除物料中的水分或其他溶剂。
干燥的目的是提高物料的质量和稳定性，同时也有助于后续的加工和储存。
干燥的原理可以根据物料和工艺的不同而有所区别。
常见的干燥方法包括热风干燥、真空干燥、喷雾干燥、冷冻干燥等。
在热风干燥中，通过加热空气并将其送入干燥室，物料与热空气进行热交换，从而使物料中的水分蒸发。
这种干燥方法适用于水分含量较高的物料，可以快速去除大部分的水分。
真空干燥是在低压下进行的干燥过程。
通过降低环境压力，使物料中的水分在较低温度下蒸发，从而减少热量对物料的影响。
真空干燥适用于对温度敏感的物料，可以保持其原有的质量和活性。
喷雾干燥是将物料以细小颗粒的形式喷雾进入干燥室，通过热空气的作用使水分蒸发，从而干燥物料。
这种方法适用于对颗粒度要求较高的物料，可以获得均匀的干燥效果。
冷冻干燥是在低温条件下进行的干燥过程。
物料先被冷冻，然后通过升温使水分从固态直接转变为气态，从而干燥物料。
冷冻干燥适用于对物料品质要求较高的情况，可以保持原有的味道、香气和营养成分。
除了选择适当的干燥方法外，干燥过程中还需要注意一些关键
参数，如温度、湿度、干燥时间等。
恰当地控制这些参数可以避免物料过热或过干，从而保证产品质量。
总之，干燥作为一种重要的化工操作过程，在化工原理中发挥着关键作用。
选择适当的干燥方法和优化干燥参数对于提高产品质量和工艺效果至关重要。
化工原理--干燥
H 0.622
= f (H, t)
ps P ps
加，故空气用作干燥介质应先预热。
ps 随温度的升高而增加，H 不变提高 t，，气体的吸湿能力增
H 不变而降低 t，，空气趋近饱和状态。当空气达到饱和状态而
继续冷却时，空气中的水份将呈液态析出。
比容H或湿比容：即每Kg干空气和其所带的HKg水汽所具有的体积
cHas (t tas ) Hras cHas (tas tas ) Has ras
ras tas t ( H as H ) cHas
绝热饱和冷却温度：不饱 和的湿空气等焓降温到饱 和状态时的温度。
tas t w
对于不饱和的湿空气 T Tw Td 对于饱和的湿空气 T Tw Td
干球温度 t ：湿空气的真实温度，简称温度(℃ 或 K)。将温度计直 接插在湿空气中即可测量。 当热、质传递达平衡时，气体对液体的供 空气的湿球温度： 热速率恰等于液体汽化的需热速率时： 当湿球温度计上温度达到稳定时，空 气向棉布表面的传热速率为： 液滴
Q A(t tw )
气膜
对流传热 q h 液滴 kH
H 0.622
ps P ps
若 t < 总压下湿空气的沸点，0 100%；
若 t >总压下湿空气的沸点，湿份 ps> P，最大 (空气全为水汽) < 100%。故工业上常用过热蒸汽做干燥介质；
若 t > 湿份的临界温度，气体中的湿份已是真实气体，此时 =0， 理论上吸湿能力不受限制。
cH cg 1 cv H
式中：cg — 绝干空气的比热
cv — 水汽的比热
对于空气-水系统：cg=1.01 kJ/(kg· ℃)，cv=1.88 kJ/(kg· ℃)
化工原理实验一干燥实验
实验八干燥实验一、实验目的1. 了解洞道式循环干燥器的基本流程、工作原理和操作技术。
2. 掌握恒定条件下物料干燥速率曲线的测定方法。
3. 测定湿物料的临界含水量X C ，加深对其概念及影响因素的理解。
4. 熟悉恒速阶段传质系数K H 、物料与空气之间的对流传热系数α的测定方法。
二、实验内容1. 在空气流量、温度不变的情况下，测定物料的干燥速率曲线和临界含水量，并了解其影响因素。
2. 测定恒速阶段物料与空气之间的对流传热系数α和传质系数K H 。
三、基本原理干燥操作是采用某种方式将热量传给湿物料，使湿物料中水分蒸发分离的操作。
干燥操作同时伴有传热和传质，而且涉及到湿分以气态或液态的形式自物料内部向表面传质的机理。
由于物料含水性质和物料形状上的差异，水分传递速率的大小差别很大。
概括起来说，影响传递速率的因素主要有：固体物料的种类、含水量、含水性质；固体物料层的厚度或颗粒的大小；热空气的温度、湿度和流速；热空气与固体物料间的相对运动方式。
目前尚无法利用理论方法来计算干燥速率（除了绝对不吸水物质外），因此研究干燥速率大多采用实验的方法。
干燥实验的目的是用来测定干燥曲线和干燥速率曲线。
为简化实验的影响因素，干燥实验是在恒定的干燥条件下进行的，即实验为间歇操作，采用大量空气干燥少量的物料，且空气进出干燥器时的状态如温度、湿度、气速以及空气与物料之间的流动方式均恒定不变。
本实验以热空气为加热介质，甘蔗渣滤饼为被干燥物。
测定单位时间内湿物料的质量变化，实验进行到物料质量基本恒定为止。
物料的含水量常用相对与物料总量的水分含量，即以湿物料为基准的水分含量，用ω来表示。
但因干燥时物料总量在变化，所以采用以干基料为基准的含水量X 表示更为方便。
ω与X 的关系为：X =-ωω1（8—1） 式中： X —干基含水量 kg 水/kg 绝干料；ω—湿基含水量 kg 水/kg 湿物料。
物料的绝干质量G C 是指在指定温度下物料放在恒温干燥箱中干燥到恒重时的质量。
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第十二章 干燥
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§12.2 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。
1．湿空气中水蒸气含量的表示方法
（1）湿度 又称湿含量 kg 水/kg 干空气
H 水气的质量 绝干空气的质量
水气的摩尔数 M v p 18 绝干空气的摩尔数 M a P p 29
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第十二章 干燥
t 湿球温度计
tas 绝热饱和塔示意图
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§12.2 湿空气的性质及湿度图
湿球温度tw与绝热饱和温度tas的异同：
(3)干燥法，指利用热能，使湿物料中的湿分气化而除 去的方法。
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第十二章 干燥
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干燥法
§12.1 概述
传导干燥 热能通过传热壁面以传导方式传给物料，产生的湿 分蒸气被气相（又称干燥介质）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
以干燥介质：热空气、 湿分：水为例
cH ca cv H 1.01 1.88H
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§12.2 湿空气的性质及湿度图
4．湿空气的焓IH kJ/kg 干气 焓----kJ/kg
I H Ia Iv H ca cv H t r0 H
1.01 1.88H t 2492H
通常规定，0℃时绝干空气及液态水的焓为零
kH、主要与空气流速有关，但 kH
却几乎与流速无关。
tw
空气 传热
p
对空气水系统，当被测气体温度不 t, H 传质ps
t, H
太高、流速>5m/s时， kH 为一常数，且
t
与cH近似相等，其值约为1.09kJ/(kg·K)。
湿球温度计
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§12.2 湿空气的性质及湿度图
H
0.622 P
p
p
饱和湿度
Hs
0.622
P
ps ps
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§12.2 湿空气的性质及湿度图
(2)相对湿度
p 100%
ps
值愈小，表示空气的吸湿能力越大
H
0.622 P
p
Байду номын сангаас
p
0.622
P
ps ps
2．湿比容H 单位为m3湿空气 ⁄ kg干空气
t
r0 cH
H as H
tas
补充水
2、均为空气状态（t、H）的函数
3、对于空气水体系，
kH
cH
空气
绝热
空气
tas ,Has
（称为 Lewis 规则），r0 rw， t, H
t, H
空气
因此， tw tas
t ,H
但对其它体系，例如空气甲
苯系统，
kH
=1.8cH，这时 tw
与
tas 就不等了。
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tas
补充水 饱和空气
tas ,Has
绝热 传质 H t
传热 湿空气
t ,H
tas t tas
绝热饱和塔示意图
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§12.2
湿空气的性质及湿度图
tw
t
kH rw
H w
H
湿球温度tw与绝热饱和温度tas的异同： 相同之处： 1、湿空气均为等焓变化、
tas
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tas
补充水 饱和空气
tas ,Has
绝热 传质 H t
传热 湿空气
t ,H
tas t tas
绝热饱和塔示意图
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§12.2 湿空气的性质及湿度图
tas
t
r0 cH
H as H
tas f (t, H )
tas是湿空气的性质，而与 水的状态无关
273
P
V nRT P
V T P0 V0 P T0
V T 1.013105 n 22.4 273 P
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§12.2 湿空气的性质及湿度图
3．湿比热cH kJ/(kg 干气K) （1+H）kg 湿空气
比热----kJ/(kgK)
ca干空气的比热，kJ/(kg·K) 1.01kJ/(kg·K) cv水气的比热，kJ/(kg·K) 1.88kJ/(kg·K)
Ia cat
Iv r0 cvt
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§12.2 湿空气的性质及湿度图
5．干球温度t和湿球温度tw 干球温度简称温度，是指空气的真实温度
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 所指示的温度就称为湿球温度，用 tw 表示。
热能以对流方式加入物料，产生的蒸气被干燥介质所带走。
辐射干燥 由辐射器产生的辐射能以电磁波形式达到物料表 面，为物料所吸收而重新变为热能，从而使湿分汽化。例 如用红外线干燥法将自行车表面油漆干燥。
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。
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空气
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
p t, H
At tw N w Arw kH AH w H rw
tw
t
kH rw
Hw
H
tw f t, H ，
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而与水的初始状态无第关十二章
干燥
tw
传热
传质ps
t, H
twt
湿球温度计
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§12.2 湿空气的性质及湿度图
6．绝热饱和温度tas 在与外界绝热情况下，空气
与大量水经过无限长时间接触后， 空气温度与水温相等，称这一稳 定的温度为湿空气的绝热饱和温 度，用tas表示。
湿空气为等焓变化
I1 I as
ca cv H t r0 H ca cv H as tas r0 H as
ca cv H ca cv H as c H
幻灯片1目录
§12.1 概述 §12.2 湿空气的性质及湿度图
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第十二章 干燥
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第十二章 干燥
§12.1 概述 湿物料 湿分：水分或其它液体
除湿方法：
(1)机械分离法，即通过压榨、过滤和离心分离等方法 去湿。
(2)吸附脱水，即用固体吸附剂，如CaCl2、硅胶等吸去 物料中所含的水分。
比容 1kg物质的体积 1kg 物质
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§12.2 湿空气的性质及湿度图
H
1kg干空气的体积 Hkg水气体积 1kg干空气
1 H 22.4 273 t 1.013 105
29 18
273
P
0.773 1.244H 273 t 1.013 105