干燥1概述9-1干燥的分类和用途何谓干燥单元操作
第九章干燥
§1 概述
9-1 干燥的分类和用途
一、何谓干燥单元操作？
讲到干燥，自然联想起农村晒谷子，生活中晒衣服，想必干燥即除水操作。如果干燥在太阳下才能实现，则化肥厂，制药厂，染织厂需要开辟大规模的“晒场”，才能正常生产。显然生活中的晒衣服与干燥的操作是有区别的。
那么，什么叫干燥单元操作呢？
——利用热能使湿物料的湿份汽化，水汽或湿份蒸汽经气流带走，从而获得固体产品的操作。如图9-1所示。
图9-1 干燥示意图
二、干燥操作在化工生产中的应用。
化工原料工业，聚氯乙稀的含水量不能高于0.3％，否则影响制品的质量。制药工业，抗菌素的水分含量太高，会影响使用期限。染料工业，未经干燥的染料，影响染色质量。所以化工、轻工、造纸、制革、木材、食品等工业均利用到多种类型的干燥操作。
三、干燥操作的分类：
按传热方式分为：传导干燥、对流干燥、辐射干燥、介电加热干燥；
按操作压力分为：常压干燥、真空干燥；
按操作方式分为：连续式、间歇式。
§2 湿空气与性质湿度图
9-2 湿空气概述
什么是湿空气：大气是干空气与水汽的混合物，亦称为湿空气。
要研究空气的性质，首先想到，湿空气是混合物，则混合的比例是多少呢？所以要研究，——湿度性质（湿度，相对湿度，绝对湿度百分数）
其次想到，空气是气体，应适用于气体状态方程，即温度、压力、体积。所以要研究，——温度性质（干球温度、湿球温度、绝热饱和湿度、露点）
——容积性质（湿容积、饱和湿容积）。由于大气压力，对一定地区，约为定值，所以不研究压力性质。
再其次，要研究空气对湿物料的传热，所以要研究，——空气的比热性质（湿热．焓） 所以要研究湿空气，实质是研究空气的四大类性质。为了叙述方便，我们假设下面三个前提：（1）干燥过程的湿空气，可作为理想气体处理，诸如理想气体方程式，道尔顿分压定律，均可应用于湿空气。（2）因为干空气是作为热载体，它的质量在干燥过程中始终不变，所以湿空气的有关参数均为单位质量的干空气为基准。（3）系统总压 =P 101.3 kPa 。 9-3 湿空气性质
一、湿度H 。——湿空气中单位质量干空气所具有的水汽质量，1
-⋅kg kg 干空气。 湿空气中干空气的质量湿空气中水汽的质量=H =g
g w w n M n M 式中， w M ——水汽的分子量，118-⋅=kmol kg M w ；
g M ——空气的分子量，129-⋅=kmol kg M g ；
w n ——水汽的摩尔数，kmol ；
g n ——空气的摩尔数，kmol ；
若湿空气总压为P ，水汽分压为p ，则干空气分压为p P -
RT n pV w = ，RT n V p P g =-)(，相除得：
g
w n n p P p =- p
P p p P p H -=-⋅=∴622.02918 ……………)(I 在式)(I 中，若分压等于同温度下的饱和蒸气压，即 s p p =时，则此时湿度H 称为饱和湿度，用s H 表示，
s
s s p P p H -⋅=∴622.0 二、绝对湿度百分比。——在一定温度和总压下，湿空气的湿度与饱和湿度之比的百分数，即是：
%100)()(%100⨯--=⨯s
s s p p P p p P H H 三、相对湿度。——在一定总压下，湿空气的水汽分压p 与同温下饱和水蒸汽压s p 之
比，即相对湿度，以ϕ示之，
s
p p =∴ϕ ………………………)(II )('T f p s = ),(T p f =∴ϕ
ϕ的物理意义，
由定义得 )1(ϕϕ-=⋅-=-s s s s p p p p p
当 1=ϕ 时，推动力 0=-p p s ，说明此时的湿空气已被水汽饱和，不能再吸收水分了。
ϕ减少，即 1<ϕ 时，p p s -0>，湿空气吸收能力增加。
0→ϕ 时，p p s -s p → ，
说明此时湿空气吸湿能力增至最大。所以说，相对湿度ϕ，表示了湿空气吸湿能力。
H 能否表达湿空气的吸湿能力呢？
由 s s s p P p H -⋅=622.0 1622.0+=H
P p 所以 1622.0+-=-H
P p p p s s 由此式看出，H 的大小，并不能确定推动力 )(p p s - 的大小，所以说，H 只能表达湿空气中，水汽含量的绝对值，并不能表示湿空气吸湿能力的大小。所以 式)(I 、)(II 合并得，
s
s p P p H ⋅-⋅=ϕϕ622.0 …………………)(a I 此式将 H ，ϕ，T 联系在一起，是个重要公式。
四、湿空积H V 。——湿空气的比容，即每 kg 干空气和其所带的 H kg 水汽所具有的体积，以H V 表示，单位是 1
3-⋅kg m 干空气。
干空气比容，每kg 干空气的体积，g V 示之；
水汽比容，每kg 水汽的体积，w V 示之。 ∴H V V V w g H +=
1kg 干空气，为291kmol
，在压力为kPa 3.101，温度为T 时，其体积为： 3
.101291RT V g = ………………………)(a 29kg 干空气，在压力为kPa 3.101，温度为273K 时，其体积为：
3
.101273141.22⋅⋅=
R ………………………)(b )()(b a 得： 273
773.02732941.22T T V g =⨯= …………………)(c 同理，1kg 水汽，摩尔数为18
1，在压力为kPa 3.101时， 其体积为 3
.101181RT
V w = …………………)(d )
()(b d 得： 273244.12731841.22T T V w == …………………)(e
273)
244.1773.0(T H H V V V w g H +=+=∴ …………………)(III 亦可这样导出，1kg 干空气为291kmol ,H
kg 水汽为18H kmol ，在压力为kPa 3.101时，总体积为：
3
.101)28
291(RT
H V H += …………………)(f )()(b f 得： 273
)28291(41.22T H V H += ∴273
)244.1773.0(T H V H += ………………)(III 五、饱和容积HS V 。 ——被水汽饱和的湿空气比容，以HS V 表示。
被水汽饱和的湿空气湿度为s H ∴273
)244.1773.0(T H V s Hs += 六、湿热H C 。湿空气的比热。 ——在常压下，1kg 干空气和其所带的H kg 水汽升高温度1K ，所需的热量，称为湿热。
H C C C v g H +=∴
式中，g C ——干空气比热，11--⋅⋅K kg kJ 干空气
v C ——水汽的比热，11--⋅⋅K kg kJ 干空气
在工程计算中，常取1101.1--⋅⋅=K kg kJ C g ，88.1=v C 11--⋅⋅K kg kJ
∴H C H 88.101.1+= ………………)(IV
七、焓H I 。湿空气热焓，为每1kg 干空气与其所带的H kg 水汽所具有的热焓之和。
∴H I I I v g H += …………………)(g
一般焓的计算是以273K 为基准的。
∴)273(-=T C I g g
0)273(r T C I v v +-=
式中，H I ——湿空气的焓，11--⋅⋅K kg kJ 干空气；
g I ——干空气的焓，11--⋅⋅K kg kJ 干空气；
v I ——水汽的焓，11--⋅⋅K kg kJ 干空气；
0r ——水在273K 时的汽化潜热，取102492-⋅=kg kJ r 。
代入式)(g ，得：
H r H T C T C I v g H 0)273()273(+-+-= H r T H C C v g 0)273)((+-+＝
H I H T H 2492)273)(88.101.1+-+＝（ ………………)(V
9-4 湿空气的温度性质
八、干球温度T 。——用普通温度计量法所测得的湿空气的温度，称为干球温度。单位用开尔文温度。
九、露点d T 。——不饱和的湿空气在总压与湿度保持不变的情况下，降低温度，使之达到饱和状态之湿度，即为露点。
s
s s p P p H -=622.0 某湿空气d T 下的湿度s H 与该湿空气在某一温度下的湿度H 应相等。)(H H s =，即
已知露点求湿度的原理。
若总压P ，湿度H 为已知，s
s s p P p H H -==622.0 ，可求出饱和水蒸气分压s p ，查水蒸气压表，与s p 相应温度即为露点。此即已知湿度求露点的原理。
十、湿球温度w T 。
如图9-2所示，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。
图9-2 湿球温度测量
图9-3 水蒸发热平衡示意图
设有温度为T ，湿度为H ,水汽分压为p 的大量空气流经A ．B 温度计，假定开始时，
A ．
B 温度计显示出相同的温度T 。由于湿纱布表面的水汽分压p p w >，湿纱布中的水分会汽化。单位时间汽化所需热量为'1wr q =。由于汽化的热量，只能取自于水中的显热，所以纱布中的水温要降低，比如降至'T ，这时空气中的温度高于水的温度，即'T T >，于是有热量由空气传至纱布中，单位时间传递的热量为)'(2T T A q -=α。起初，'T T -差值较小，21q q >∴，水温继续下降，则2q 上升，当'T 降至w T 时，21q q =，传热速率达到动态平衡，纱布中的水温不再降低，此时水温w T 即为湿空气的湿球温度。如图9-3所示。
由21q q = 得 )(w w T T A Wr -=α
)(w w
T T r A W -=α …………………)(a
式中，A ——湿纱布与空气的接触面积，2
m ；
α——空气至纱布的对流传热膜系数，12--⋅⋅K m kW ； w T ——湿球温度，K ； T ——干球温度，K ；
w p ——w T 时的饱和水蒸气压，kPa 。
另一方面，水汽扩散的推动力，亦可用其对应的湿度差)(H H w -表示。w H 为水汽分压为w p 时的湿度。则依水汽通过有效气膜的传质速率，可写出：
)(H H K A
W w H -= ………………)(b 式中，H K ——以湿度差为推动力的传质系数， 112---∆⋅⋅⋅H s m kg ；
w H ——湿球温度下)(w T 的饱和湿度， 1-⋅kg kg ， w
w w p P p H -=622.0 w p 是与w T 对应的水的饱和蒸气压 ；
H ——湿空气的湿度，11--⋅⋅K kg kJ 干空气。
联立式)(a 、)(b ， 得：)(w w T T r -α
)(H H K w H -=
)(H H r K T T w w
H w --∴α＝ ………………………)(VI
若已知干球温度，求湿球温度w T ，要用试差法。
十一、绝热饱和温度as T 。
如图9-4所示绝热饱和器。当湿度为H ．温度为T 的不饱和空气与大量的循环水密切接触时，水就向空气中汽化变为水汽，所需潜热只能取自空气中的显热。即空气的湿度在增加，而温度则在下降。因为是绝热过程，所以空气的焓是不会变的。当空气被水汽饱和时)(p p s =，水不再汽化，空气温度也不再下降，而等于循环水的温度，此温度称为该空气的绝热饱和温度as T ，其对应的饱和湿度为as H ，进入湿空气的焓为1H I ，湿空气经增湿冷
却后的焓为2H I
图9-4 绝热饱和器示意图
21H H I I =
00)273)(88.101.1()273)(88.101.1(r H T H Hr T H as as as +-+=+-+
设 H as C H H ++≈+)88.101.1()88.101.1(
则 00)273()273(r H T C Hr T C as as H H +-=+-
273)273()(0+-+-=∴H
H H as as C T C C r H H T )(0H H C r T T as H
as --=∴ ………………………(VII) 式中，T ——空气的干球温度，K ； as T ——空气的绝热饱和温度，K ；
H ——空气的湿度，1-⋅kg kg ； as H ——空气在as T ， 1-⋅kg kg ；
0r ——水在273K 时的汽化潜热，0r 12492-⋅=kg kJ 。
简言之，当空气在焓不变的情况下增湿冷却，而达到饱和的温度，即为空气的绝热饱和温度。
若将式)(VI 与式)(VII 进行比较，如果H H C K =α
，w r r ≈0，则w as T T =。例如当
1.0~01.0=H 时，
2.1~0
3.1=H C ，温度不太高如(K T 320=)，相对湿度不太低如()6.0=φ时，得1047.0-⋅=kg kg H 干空气。所以10.1047.088.101.1=⨯+=H C 。而09.1≈H K α
，即可认为H
K αH C =。所以当空气温度不太高，相对湿度不太低时，即湿
球温度接近273K 时，0r r w ≈，则
H H C K ≈α。对于空气－水系统的计算可认为绝热饱和
温度与湿球温度相等。
对于不饱和的湿空气， d w T T T >>
对于饱和的湿空气，
d w T T T ==
9-5 湿空气计算举例
【例9-1】 某湿空气的总压kPa P 3.101=，干球温度K T 343=，相对湿度%40=φ。试求湿空气的湿度H ；湿球温度w T 或绝热饱和温度as T ；露点d T ；湿容积H V ；饱和湿容积HS V ；湿热H C ；焓H I ；水蒸气分压p 。
解：查K T 343=时，水的饱和蒸气压kPa p s 16.31=。
（1）10872.016
.314.03.10116.314.0622.0622.0-⋅=⨯-⨯=⋅-⋅=kg kg p P p H s s φφ干空气 （2）要用试差法求w T ，
设K T w 325=，查得水在325K 的饱和蒸气压kPa p w 7.13=，12373-⋅=kg kJ r w ∴10973.07
.133.1017.13622.0622.0-⋅=-=-=kg kg p P p H w w w 干空气 ∴K H H r T T w w w 1.321)0872.00973.0(09
.12373343)(09.1=--=--
=（说明假设w T 偏高） 又设K T w 324=，查得水在K 324的饱和蒸气压kPa p w 02.13= 12376-⋅=kg kJ r w
0917.002
.133.10102.13622.0=-=∴w H K T w 333)0872.00917.0(09
.12376343=--=∴（说明假设w T 偏低） 这说明w T 在K 325和K 324之间，试差法难于计算。所以K T w 7.324=。
（3）s
s s p P p H H -==622.0 ∴Pa H PH p s 124500872
.0622.00872.010*******.0=+⨯=+= 查水的饱和蒸气压表，得K T d 5.323=
（4）13107.1273
343)0872.0244.1773.0(273)244.1773.0(-⋅=⨯+=+=kg m T H V H （5）K T 343=时，kPa p s 16.31=
276.016
.313.10116.31622.0622.0=-=-=s s s p P p H 13403.1273
343)276.0244.1773.0(273)244.1773.0(-⋅=⨯+=+=∴kg m T H V s HS （6）1111740872.088.101.188.101.1--⋅⋅=⨯+=+=K kg
J H C H
（7）H T H I H 2492)273)(88.101.1(+-+= 15.2990872.02492)273343(174.1-⋅=⨯+-⨯=kg kJ
（8）p
P p H -=622.0 kPa H
HP p 46.1207872.0622.0101300
0872.0622.0=+⨯=+=
∴ 9-6 湿空气H T -图绘制
利用公式计算湿空气的各种性质参数，相当繁琐，有时还要用试差法计算，利用算图，则十分便捷。关于湿空气的算图已绘有数种，且各有所长，亦有所短，就准确而论，当推谭天恩的x I -图，只可惜不能求取湿空气的比容H V 与比热H C ，又没有采用国际单位制，采用45°的斜座标系，使初学者学起来难以理解。由本课件主持人祁存谦所绘制的、改进的湿空气H T -图，如图9-5所示，各种参数求算全面，精度亦足够准确，采用国际单位制，且为常用的直角坐标系，为一实用的湿空气算图。
图9-5 大气压下湿空气T －H 图
一、等温线。在图9-5中，是与纵轴平行的一组直线，每根直线都是等温度线。 二、等湿线。在图9-5中，是与横轴平行的一组直线，每根直线都是等湿度线。 三、等相对湿度线（等φ线）。
s
s
p P p H ϕϕ-=622
.0 …………………)(II
对于某一定值的1ϕϕ＝，取温度1T ，2T ，3T ……，由饱和蒸气压表，查得相应的1s p ，
2s p ，3s p ……，然后由式)(II 计算得到相应的1H ，2H ，3H ……。可得到1ϕϕ＝时的
一条等ϕ线。
再令2ϕϕ＝，又可得到一条等2ϕ线，图9-5绘出了=ϕ1％．5％．10％……100％共12条等ϕ线。
四、湿热－湿度线)~(线H C H 。 H C H 88.101.1+=
按上式作图即湿热－湿度线。 五、汽化潜热线。
将各种温度下水的汽化潜热（查水蒸气性质表），标注在图上，即汽化潜热线。
六、湿容积线。
由下列式)(III ，以H 为参变量，由0=H 至14.01
-⋅kg kg 干空气，共作了八条湿容积线。
273
)
244.1773.0(T
H V H += ……………)(III 式中，H V ——湿空气比容， 1
3
-⋅kg m 干空气。 这样，由图9-5中可直接读出湿容积，避免了内插法。 七、水蒸气分压线。
由下列式)(I ，可作出水蒸气分压－湿度线。
H
HP
p +=
622.0
式中，p ——湿空气的水蒸气分压， kPa ；
9-7 H T -图的绝热冷却线。
绝热冷却线应该是等焓冷却至饱和的线，其方程为：HS H I I =，或写成：
0)273)(88.101.1(Hr T H +-+0)273)(88.101.1(r H T H as as as +-+= ……)(a
式中，H I 、HS I ——湿空气的焓和饱和湿空气的焓， 1
-⋅kg kJ 干空气；
T 、as T ——湿空气的干球温度和绝热饱和温度， K ；
H 、as H ——湿空气的湿度和温度为as T 时空气的饱和湿度， 1-⋅kg kg 干空气； 0r ——温度为273K 时水的汽化潜热，0r 1
2492-⋅=kg kJ 。 由方程)(a 得到一系列线群，即为绝热冷却线。
若令K T as 315=，计算得105476.0-⋅=kg kg H as 干空气，1
21.183-⋅=kg kJ I HS 干
空气，代入上式)(a 得：
21.183)273)(88.101.1(0=+-+Hr T H
或 T
T T H 88.18.197894
.45888.18.197801.1+++-
=
由上式看出，此线的斜率与截距都随T 而变。但当T 由315K 变至373K 时，斜率由
－3.928×10
4
-变至－3.769×10
4
-截距由0.1785变至0.1712，由于变化甚微，可当作直线处
理。该直线即为等)315(K T as =线，亦为等焓线1
21.183(-⋅=kg kJ I H 干空气)，亦为绝热冷却线。
同理，本文共作了12条绝热冷却线，由图9-5中看出，它们之间并不相互平行。
各绝热冷却线的方程，可看作是过该线两个端点的直线。例如K T as 315=的这条线，可看成是过下列两点：
)05476.0315(111干空气，-⋅==kg kg H K T 和
)03066.0373122干空气，-⋅==kg kg H K T ，其方程为：
1856.010155.44+⨯-=-T H
当K T 273=时，则：1
07217.0-⋅=kg kg H 干空气 现将其他各线之计算结果列在表9-1中。
表9-1 焓差与湿度差之比例系数计算表
由表9-1中看出，焓差与湿度差之比例系数近于常数，其相对误差在％1±以内。因此，我们可以将焓值等刻度列在等T )273(K =线上。由图9-5确定某空气状态的焓值时，可过该空气状态点，作邻近两条绝热冷却线的平行线，与焓值座标相交，即读得焓值。
K T as 315=的绝热冷却线与饱和空气线％）＝（100φ之点座标，由下列方程组可得到：
1856.010155.44+⨯-=-T H s
s
p P p H -=622
.0
式中，P p s 、——湿空气达到饱和时的水蒸气分压和湿空气总压 k P a
用试差法求解，得K T 315=，即交点温度与as T 相等。所以，过某点作绝热冷却线之平行线，其与饱和空气线相交，读得T 即为as T 。
关于等湿温度线，可由下列方程逐条画出。
)(09
.1H H r T T w w
w --
= 式中，w T ——湿空气的湿球温度，K ； w r ——温度为w T 时水的汽化潜热，1
-⋅kg kJ ；
w H ——温度为w T 时空气的饱和湿度，1-⋅kg kg 干空气。
我们发现，当K T w 320<时，as w T T >，而且K T w 320>时，as w T T <，但相差甚少。所以，图9-5中未画出湿球温度线，而取as w T T ≈
9-8 H T -图应用举例)(I
【例9-2】 利用湿空气H T -图，求【例9-1】中的湿空气有关参数。
解：首先在图9-5中找到％＝40φ的相对湿度线与K T 343=的等温线之交点A 。过A 作水平线，交湿度座标得湿度1
0873.0-⋅=kg kg H 干空气，交%100=φ的相对湿度线于B 点，由B 作垂线交温度座标得露点K T d 3.323=，交湿热线于C 点，由C 作垂线交湿热线横座标得湿热1
174.1-⋅=kg kJ C H 干空气1
-⋅K
，交水蒸气分压线于D 点，由D 作垂线交水
蒸气分压座标得25.12-⋅=m kN p 。再过A 作相邻绝热冷却线的平行线，交焓值座标得焓
1300-⋅=kg kJ I H 干空气，交%100=φ的相对湿度线于E 点。由E 作垂线交温度座标得
湿球温度K T w 8.324=。最后过A 作垂线交1
0873.0-⋅=kg kg H 干空气的容积线于F 点，交饱和容积线于G 点，由F 和G 作水平线交比容座标分别得湿容积1
311.1-⋅=kg m V H 干
空气和饱和湿热容积1
340.1-⋅=kg m V HS 干空气。图9-6简要表达了查图方法。
图9-6 【例9-2】 附图
现将计算法．本课件H T -图、柯尔森H T -图法、x I -图法所得的结果列在表9-2中。
从表9-2中看出，文献的图相差甚大，而本文的H T -图，较之其他各类算图，具有求算全面．数值准确．节省时间等优点。
9-9 H T -图应用举例)(II
【例9-3】 在常压连续干燥器中，须蒸发水分量为1
468-⋅=h kg W 。空气采用废气循环操作。循环比（循环废气中绝干空气质量与混合气中绝干空气质量之比）为8.0。设空气
在干燥器中经历等焓增湿过程。已知新鲜空气的状态为1
00005.0298-⋅==kg
kg H K T ，干空气；废气状态为1
22034.0311-⋅==kg kg H K T ，干空气。试求新鲜空气的体积流量及预热器的传热量。预热器热损失可忽略。
解：如图9-7所示，A 点为新鲜空气状况，查得湿容积0H V 1
3
85.0-⋅=kg m 干空气。B 点为废气状况。M 点为混合气状况，M 点由循环比确定，即41=MA BM 。得
K T m 3.308=，110283.0-⋅==kg kg H H m 干空气，1108-⋅=kg kJ I Hm 干空气。C 点为
干燥器前状况，得K T 3.3251=，1
21125-⋅==kg kJ I I H H 干空气。
图9-7 【例9-3】附图
对包括预热器，混合器及干燥器的整个系统作水分的衡算，并令新鲜空气消耗量为L ，得：
16140005
.0034.0468
02=-=-=
H H W L 公斤干空气
新鲜空气体积流量 1
3013720'-⋅==h m LV V H ，
预热器传热量 )(51Hm H I I L Q -= 1
610372.1-⋅⨯=h kJ
9-10 三种类型湿度图比较
从苏联沿袭过来并由谭天恩绘制的x I -图，目前国内教材使用较多，其特点是等湿
线．等焓线平行，但等温线不平行。如图9-8所示，而且该图不能读取H HS H C V V 、、。
柯尔森教材的H T -图，欧美国家使用较多。其特点是等温线，等焓线（或绝热饱和线）平行，但等湿线不平行，而且该图不能读取焓H I 和水蒸气分压s p 。
本课件主持人祁存谦绘制“改进的湿空气H T -图”，其特点是等温线，等湿线平行，但等焓线不平行，可以读出所有参数值，采用直角坐标体系，初学者更容易理解。该图初载于1984年第4期“化学世界”。王振中编写的《化工原理》教材引用了该图。该教材1986年由化学工业出版社出版以来，截止至2001年9月，已总计印刷35万册，创同类教材印刷数量之最。
图9-8 三种湿度图比较
§3 物料衡算与热量衡算 9-11 物料衡算概述
在干燥器的设计计算中，通常已知：（1）单位时间被干燥物料的质量1G ，（2）干燥前、后物料中的含水量1w 和2w ，（3）湿空气进入干燥器前的状态1H 和1φ，（4）如果确定了湿空气离开干燥器时状态2H ，2T ，这将利用热量衡算加以解决。则可以求得水分蒸发量和干燥产品的质量2G ，而空气消耗量L ，直接关系到预热器的能力和干燥器尺寸的设计。
如何进行物料衡算？
1． 物料含水量的两种表示方法
湿基含水量w =
湿物料的总质量
湿物料中水分的质量
干基含水量X =
量
湿物料中绝对干料的质湿物料中水分的质量
w 与X 之间的换算关系的推导：设水分质量为w m ,绝干料质量为c m
则c w w m m m w +=
， c
w m m
X =
二式相除得
X m m m w X c c w +=+=1 ， X
X
w +=∴1 。 由 X X w +=1 可推得 w
w X -=1
9-12 物料衡算方程
如图9-9所示，湿物料与热空气并流进入干燥器，连续操作
图9-9 干燥器物料衡算
对干燥器中的水分进行衡算： 222111w G LH w G LH +=+
221112)(w G w G H H L -=- ……………… )(a
)1()1(2211w G w G G c -=-=
111w G G c -=
∴ ， 2
21w G G c
-=
代入式)(a 得： 11121)(w w G H H L c -⋅
=-2
2
1w w G c -⋅-
)()(2112X X G H H L c -=- …………… )(VIII
式中，c G ——湿物料中绝干料的质量流量，1
-⋅s kg 干料；
L ——干空气的质量流率，1-⋅s kg 干空气；
11w G ，——分别为湿物料的质量流率和湿基含水量，1-⋅s kg ； 22w G ，——分别为产品的质量流率和湿基含水量，1-⋅s kg ；
设水分蒸发的质量流率为W 1
-⋅s kg 则 )()(1221H H L X X G W c -=-= 1
2H H W
L -=
∴ ……………… )(IX
设单位空气消耗量为l ，水分干空气1
-⋅kg kg ，则
1
21H H W L l -==
若须选定风机型号，则须计算湿空气的流量'V 1
3
-⋅s m
'V H V L ⋅=
而 273
)
244.1773.0(T H V H += 273
)
244.1773.0('T
H L V +⋅=∴ ……………)(X 上式中湿空气的T 和H ，由风机所在P 位置的空气状态而言。
9-13 物料衡算计算举例
【例9-4】 用干燥器对某盐类结晶进行干燥，一昼夜将10吨湿物料，由最初湿含量10%干燥到最终湿含量1%（以上均为湿基），经预热器后的空气的温度为373K ，相对湿度为5%，空气离开干燥器时的温度为338K ，相对湿度为25%，且已知进预热器前空气温度为293K 。当338K 时，水的饱和蒸气压为24.99kPa 。试求：（1）产品的质量流率1
-⋅h kg ，（2）如干燥器的截面为园形，假设热空气在干燥器的线速度为0.41
-⋅s m ，干燥器的直径。
解：如图9-10所示：
图9-10 【例9-4】附图 （1）)1()1(1122w G w G -=- 1211
28.378)
01.01()
1.01(2410011-⋅=--⋅=--=∴h kg w w G G
（2）思考路线 )()('785.0'
2112X X G H H L V L V u
V D c H -=-→⋅=→=
11111622
.0p P p H ϕϕ-= 3
.10105.03.1013
.10105.0622.0⨯-⨯=
干空气－1
0327.0kg kg ⋅=
（1p 即为373K 或100℃时水的饱和蒸气压，应为1大气压，即101.3kPa ） 0409.099
.2425.03.10199
.2425.0622.02=⨯-⨯=H
111.010.0110.01111=-=-=
w w X 0101.001
.0101
.01222=-=-=w w X 1
222.374)01.01(8.378)1(-⋅=-=-=h kg w G G c
1122146090327
.00409.0)
0101.0111.0(2.374)(-⋅=--=--=
∴h kg H H X X G L c 干空气
湿空气比容，按进入干燥器的空气状态计算，即1T ，1H 273
373
)0327.0244.1773.0(273)244.1773.0(111⨯+=+=∴T H V H 1
3
112.1-⋅=kg m
湿空气流量为 131
3
42.15125112.14609'1--⋅=⋅=⨯==s m h
m LV V H
干燥习题及答案
干燥习题 一.填空题 1.干燥进行的必要条件是物料表面所产生的水汽（或其它蒸汽）压力__________________。 2.干燥这一单元操作，既属于传热过程，又属______________。 3.相对湿度φ值可以反映湿空气吸收水汽能力的大小，当φ值大时，表示该湿空气的吸收水汽的能力_________;当φ=0时。表示该空气为___________。 4.干燥速率曲线是在恒定干燥条件下测定的，其恒定干燥条件是指：_________________均恒定。 5.在一定空气状态下干燥某物料，能用干燥方法除去的水分为__________；首先除去的水分为____________；不能用干燥方法除的水分为__________。 6.已知某物料含水量X =0.4kg水.kg-1绝干料，从该物料干燥速率曲线可知：临界含水量X c=0.25kg水.kg-1绝干料，平衡含水量X*=0.05kg 水.kg-1绝干料，则物料的非结合水分为__________，结合水分为__________，自由水分为___________，可除去的结合水分为________。 7.作为干燥介质的湿空气，其预热的目的_________________________________。 8.当空气的湿含量一定时，其温度愈高，则相对温度愈_______，表明空气的吸湿能力愈__________，所以湿空气在进入干燥器之____________都要经______________。 9.在等速干燥阶段，干燥速率____________，物料表面始终保持被润湿，物料表面的温度等于________________，而在干燥的降速阶段物料的温度_________________。 10.固体物料的干燥是属于______________过程，干燥过程得以进行的条件是物料表面所产生的水汽（或其它蒸汽）压力____________________________。 11.固体物料的干燥，一般分为_________________两个阶段。 12.在对流干燥器中最常用的干燥介质是_______________，它既是__________又是______。 13.等焓干燥过程的条件是_____________________________________________。 14.在干燥系统中，预热器加入的热量用于________________________________。 15.若将湿空气的温度降至其露点以下，则湿空气中的部分水蒸汽_________________________。 16.对于不饱和空气，表示该空气的三个温度，即：干球温度t，湿球温度t w和露点t d间的关系是______________。 17.由干燥速率曲线可知恒速干燥阶段所除去的水分是__________，降速干燥阶段除去的水分是_______________。 18.等速干燥阶段物料表面的温度等于__________________。 19.对高温下不太敏感的块状和散粒状的物料的干燥，通常可采用__________干燥器，当干燥液状或浆状的物料时，常采用______________干燥器。 20.恒速干燥与降速干燥阶段的分界点，称为______________；其对应的物料含水量称为_____________________。 21.物料的临界含水量的大小与______________________________________ _________________等因素有关。 22. 1kg绝干空气及_____________________所具有的焓，称为湿空气的焓。
干燥习题及答案
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干燥习题 一.填空题 1.干燥进行的必要条件是物料表面所产生的水汽（或其它蒸汽）压力 __________________。 2.干燥这一单元操作，既属于传热过程，又属______________。 3.相对湿度φ值可以反映湿空气吸收水汽能力的大小，当φ值大时，表示该湿空气的吸收水汽的能力_________;当φ=0时。表示该空气为___________。 4.干燥速率曲线是在恒定干燥条件下测定的，其恒定干燥条件是指： _________________均恒定。 5.在一定空气状态下干燥某物料，能用干燥方法除去的水分为__________；首先除去的水分为____________；不能用干燥方法除的水分为__________。 6.已知某物料含水量X=水.kg-1绝干料，从该物料干燥速率曲线可知：临界含水量X c=水.kg-1绝干料，平衡含水量X*= 水.kg-1绝干料，则物料的非结合水分为__________，结合水分为__________，自由水分为___________，可除去的结合水分为________。 7.作为干燥介质的湿空气，其预热的目的_________________________________。 8.当空气的湿含量一定时，其温度愈高，则相对温度愈_______，表明空气的吸湿能力愈__________，所以湿空气在进入干燥器之____________都要经 ______________。 9.在等速干燥阶段，干燥速率____________，物料表面始终保持被润湿，物料表面的温度等于________________，而在干燥的降速阶段物料的温度 _________________。 10.固体物料的干燥是属于______________过程，干燥过程得以进行的条件是物料表面所产生的水汽（或其它蒸汽）压力____________________________。 11.固体物料的干燥，一般分为_________________两个阶段。 12.在对流干燥器中最常用的干燥介质是_______________，它既是__________又是______。 13.等焓干燥过程的条件是_____________________________________________。 14.在干燥系统中，预热器加入的热量用于________________________________。 15.若将湿空气的温度降至其露点以下，则湿空气中的部分水蒸汽 _________________________。 16.对于不饱和空气，表示该空气的三个温度，即：干球温度t，湿球温度t w和露点t d间的关系是______________。 17.由干燥速率曲线可知恒速干燥阶段所除去的水分是__________，降速干燥阶段除去的水分是_______________。 18.等速干燥阶段物料表面的温度等于__________________。 19.对高温下不太敏感的块状和散粒状的物料的干燥，通常可采用__________干燥器，当干燥液状或浆状的物料时，常采用______________干燥器。 20.恒速干燥与降速干燥阶段的分界点，称为______________；其对应的物料含水量称为_____________________。 21.物料的临界含水量的大小与______________________________________
化工基础简答题
1、何谓干燥操作？干燥过程得以进行的条件？ 2、何谓干燥速率？受哪些因素的影响？ 3、干燥过程分为哪几个阶段？各受什么控制？ 4、物料中的水分按能否用干燥操作分为哪些？按除去的难易程度可分为？ 5、湿空气的性能参数有哪些？（写出其单位） 1 答：用加热的方法使固体物料中的水份或其它溶剂汽化而被除去的操作称为“干燥”操作。 条件：物料表面气膜两侧必须有压力差，即被干燥的物料表面所产生的水蒸汽压力必须大于干燥介质中水蒸汽分压；热能的不断供给；生成蒸汽的不断排除。 2 答：单位时间内在单位干燥面积上被干燥物料所能汽化的水分质量称为“干燥速率”。 影响因素： 1：物料的性质和形状：湿物料的物理结构、化学组成、形状和大小、物料层的厚薄以及水分的结合方式。2：物料本身的温度：物料的温度越高，干燥速率愈大； 3：物料的含水量：物料的最初、最终以及临界含水量决定着干燥各阶段所需时间的长短。 4：干燥介质的温度和湿度：介质的温度越高，湿度越低；则恒速干燥阶段的速率越大。 但对于热敏性物料，更应选择合适的温度。 5：干燥介质的流速：在恒速干燥阶段，提高气速可以提高干燥速率，在降速干燥阶段，气速和流向对干燥流率很小。 6：干燥器的构造。 3 干燥过程可分为：恒速干燥阶段和降速干燥阶段分别受表面汽化控制和内部扩散控制。 4 答：物料中的水分按能否用干燥操作分为：平衡水分和自由水分；物料中的水分按除去的难易程度可分为：结合水分和非结合水分。 5 答：湿度H ，kg 水汽/kg 干空气；相对湿度，Φ；比容VH, m 3 /kg 干空气；比热容CH， kJ/kg 干空气；焓I，kJ/kg 干空气；干球温度，t；湿球温度，tW；露点温度，td；绝热饱和温度，ts；水蒸汽分压，Pw。 1．传热的基本方式有哪几种?各有什么特点? 答传热的基本方式有三种： （1）热传导：是指物体内部温度较高的分子或自由电子，以振动或碰撞的形式将能量传给相邻温度较低的分子的过程。其特点是物体内的分子没有宏观的相对位移。 （2）热对流：是指流体质点之间产生宏观相对位移而引起的热量传递。其特点是传热过程中流体质点要产生宏观位移。 （3）热辐射：是指热量以电磁波形式传递的现象。其特点是不需要任何介质做媒介。 2．对流给热系数α的影响因素有哪些? 答对流给热系数α的影响因素主要有以下几个方面： （1）流体的种类（状态）及相变情况。 （2）流体的物性（如比热、热导率、黏度和密度等。 （3）流体的流动状态（滞流、湍流等）。 （4）流体流动的原因（如强制对流、自然对流等）。 （5）传热壁面的形状、位置、大小（如管或板、水平或垂直、直径、长度、高度等）。 3．提高对流给热系数α的措施有哪些? 4．强化传热的有效途径是什么? 答所谓强化传热就是设法提高传热的速率。强化传热的有效途径有以下三方面。 （1）增大传热面积 S （2）提高传热温度差△tm (3)提高传热系数 K 。 可采取的具体措施可从 K 的关联式看出：由式 可知，在忽略管壁热阻的情况下，要提高传热系数 K，必须要提高壁面两侧的对流给热系数αi、αo及减
化工原理第09章干燥
第九章干燥 第一节概述 一、去湿的方法分类： 干燥——在化工中，某些固体原料、半成品、成品常含有一定水分或其它溶液（湿分）需要 除去。 干燥往往紧跟在蒸发、结晶、过滤、离心分离等操作过程之后的操作。 1、机械去湿法——用压滤、抽滤、过滤和离心 分离等方法来除去湿分。 适用：不需要将湿分完全除去的情况。 2、化学去湿法——用生石灰、浓硫酸、无水氯 化钙等吸湿性物料来除去湿分。 适用：小批量固体物料的去湿或除去气体中水分的情况。 去湿费用高、操作麻烦。去湿效果好。 3、热能去湿法——用热能使湿分从物料中汽化， 并排除所生成的蒸汽来除去湿分。 适用：相当完全地除去物料中的湿分。 二、按热能传给湿物的方式分类： 1、传导干燥（间接加热干燥）——载热体（加 热蒸汽）将热能以传导的方式通过金属壁传
给湿物料。 2、对流干燥（直接加热干燥）——载热体（干 燥介质）将热能以对流的方式传给与其直接接触的湿物料。 干燥介质——常用热空气。并带走水蒸汽。3、辐射干燥——热能以电磁波形式由辐射器发 射，射至湿物料表面被其吸收再转变为热能，将水分加热激化而达到干燥的目的。 4、介电加热干燥——将需要干燥的物料置于高 频电场内，由于高频电场的交变作用使物料加热而达到干燥的目的。 高频加热——电场的频率低于300MHz 超高频加热（微波加热）——电场的频率300MHz~300GHz之间。 常用微波加热——电场的频率915MHz和2450GHz两种。 5、干燥过程 ●工业上应用最普遍的干燥——对流干燥 ●通常使用干燥介质——热空气 ●湿物料中被除去的湿分是——水分 ●干燥过程——属于传质和传热相结合的过程●干燥速率——与传热速率有关，与传质速率有关。
(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
化工原理填空选择判断复习1
吸收 一、填空题： 1.（2分）用液相浓度△x为推动力的传质速率方程有两种,以传质分系数表达的速率方程为__________________________________,以传质总系数表达的速率方程为_______________________________. N=k(x-x) N=K(x-x) 2. 用清水吸收空气与A的混合气中的物系的溶质A，相平衡常数m=2,入塔气体浓度y=0.06,要求出塔气体浓度y=0.002,则最小液气比为_________.* 1.93 3. 某吸收塔中,物系的平衡线方程为y=2.0x,操作线方程为y=3.5x+0.001,当y=0.06,y =0.0025时,x=_______,x=_____________,L/V=______,气相传质单元数N=_______. 0.01685 0.0004286 3.5 6.47 4. 总吸收速率方程式中K为气相摩尔比差为传质推动力的气相总传质系数；而K为液相摩尔比差为传质推动力的液相总传质系数。Y－Y X－X 5. 图所示为同一温度下A.B.C三种气体在水中的溶解度曲线。由图可知，它们溶解度大小的次序是＿＿＿＿＿＿；同一平衡分压下，它们的液相平衡浓度大小顺序是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 C＞B＞A；在同一平衡分压下C C C 6. 1.实验室用水逆流吸收空气中的CO CO 入塔气体浓度________，出塔气体浓度______,出塔液体浓度________. 2.吸收总推动力用气相浓度差表示时，应等于__________________和______________________________之差。 1.增加；增加；增加 2.气相主体摩尔浓度；同液相主体浓度相平衡的气相浓度 7 对一定操作条件下的填料吸收塔，如将塔料层增高一些，则塔的H N (增加，减少，不变)。不变；增加 8 某炉气含SO8.1％（体积），在一条件下,测得与其成平衡的溶液浓度为0.003（摩尔分率），则其相平衡常数值为＿＿＿_ ***答案*** 27 9. 物理吸收的极限取决于当时条件下＿＿＿＿＿＿＿，吸收速率取决于吸收质从气相主体传入液相主体的__＿＿＿＿。吸收质在吸收剂中的溶解度，扩散速率 10. 气体的溶解度随-_____的升高而减少，随______的升高而增大，所以______________对吸收操作有利。温度、压力、加大压力和降低温度 11分子扩散系数D大，表示分子扩散___________；溶质气体在气相中的分子扩散系数____________液相。快；大于 12.吸收一般按有无化学反应分为_________________ ***答案*** 物理吸收和化学吸收 二、选择题： 1. 对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，当温度和压力不变，而液相总浓度增加时其溶解度系数H 将（），亨利系数E将（）。 A. 增加 B. 减少 C. 不变 ***答案*** C. C. ; 2. 在常压下用水逆流吸空气中的CO CO）
化工原理课程设计干燥设计
学校代码： 10128 学号： @@@@@@ 课程设计说明书 题目：干燥涂料的气流干燥器设计 学生姓名：@@@@ 学院：化工学院 班级：@@@@ 指导教师：@@@@ 二零一一年@月@ 日
内蒙古工业大学课程设计任务书 课程名称：化工原理课程设计学院：化工学院班级：@@@@@学生姓名：@@@学号：@@@@_ 指导教师：@@@
前言 课程设计是化工原理课程教学中综合性和实践性较强的教学环节，是理论联系实际的桥梁，是使学生体察工程中的实际问题复杂性、学习化工设计基本知识的初次尝试。 化工原理课程设计是化学化工及相关专业学生学习化工原理课程必修的三大环节（化工原理理论课、化工原理实验课以及化工原理课程设计）之一，是综合应用本门课程和有关先修课程所学知识，完成以某一单元操作为主的一次综合性设计实践。 通过课程设计，要求学生了解工程设计的基本内容，掌握化工设计的程序和方法，培养学生分析和解决工程实际问题的能力。同时，通过课程设计，还可以使学生树立正确的设计思想，培养实事求是、严肃认真、高度责任感的工作作风。在当前大多数学生结业工作以论文为主的情况下，通过课程设计培养学生的设计能力和严谨的科学作风就更为重要。 化工课程设计是一项政策性很强的工作，它涉及政治、经济、技术、环保、法规等诸多方面，而且还会涉及多专业及多学科的交叉、综合和相互协调，是集体性的劳动。先进的设计思想、科学的设计方法和优秀的设计作品是工程设计人员应坚持的设计方向和追求的目标。在化工课程设计中，化工单元设备的设计是整个化工过程和装置设计的核心和基础，并贯穿于设计过程的始终，作为化工类的本科生及研究生，熟练掌握化工单元设备的设计方法是十分重要的。
干燥习题库答案
干燥习题库 一.填空题 1.干燥进行的必要条件是物料表面所产生的水汽（或其它蒸汽）压力__________________。 *****答案***** 大于干燥介质中水汽（或其它蒸汽）的分压。 2.干燥这一单元操作，既属于传热过程，又属______________。 *****答案***** 传质过程 3.相对湿度φ值可以反映湿空气吸收水汽能力的大小，当φ值大时，表示该湿空气的吸收水汽的能力_________;当φ=0时。表示该空气为___________。 *****答案***** 小；绝干空气 4.干燥速率曲线是在恒定干燥条件下测定的，其恒定干燥条件是指：_________________均恒定。 *****答案***** 干燥介质（热空气）的温度、湿度、速度以及与物料接触的方式。 5.在一定空气状态下干燥某物料，能用干燥方法除去的水分为__________；首先除去的水分为____________；不能用干燥方法除的水分为__________。 *****答案***** 自由水分；非结合水分；平衡水分 6.已知某物料含水量X=0.4kg水.kg-1绝干料，从该物料干燥速率曲线可知：临界含水量X =0.25kg水.kg-1绝干料，平衡含水量X*=0.05kg 水.kg-1绝干料，则物料的非结c 合水分为__________，结合水分为__________，自由水分为___________，可除去的结合水分为________。 *****答案***** 0.15、0.25、0.35、0.2（单位皆为：kg水.kg-1绝干料） 7.作为干燥介质的湿空气，其预热的目的_________________________________。 *****答案***** 降低相对湿度（增大吸湿的能力）和提高温度（增加其热焓） 8.当空气的湿含量一定时，其温度愈高，则相对湿度愈_______，表明空气的吸湿能力愈__________，所以湿空气在进入干燥器之____________都要经______________。 *****答案***** 低、强、前、预热器预热 9.在等速干燥阶段，干燥速率____________，物料表面始终保持被润湿，物料表面的温度等于________________，而在干燥的降速阶段物料的温度_________________。*****答案***** 最大或恒定、水分、热空气的湿球温度，上升或接近空气的温度 10.固体物料的干燥是属于______________过程，干燥过程得以进行的条件是物料表面所产生的水汽（或其它蒸汽）压力____________________________。 *****答案***** 传热和传质，大于干燥介质中水汽（或其它蒸汽）的分压
化工原理干燥教案
干燥概述和湿空气的性质
当0〈1时：几Y几，湿空气未达饱和，可作为干燥介质。 0越小，湿空气偏离饱和程度越远，干燥能力越大。 思考：/增加，H ,几,0如何变化？ 相对湿度0与湿度〃的关系： H = 0.622 吧 P-叫 【例13-1,2】湿空气中水的蒸汽分压^ =17. 5mmHg,总压P=760mmHg,求 ⑴日； （2）30°C时的相对湿度（p ; （3）若空气分别被加热到50&C和70°C,求卩值。 （二）焙和热容 湿比热（湿热）c// [kJ/kg干气? U 定义：在常压下，将lkg干空气和其所带有的"kg水汽升髙温度1工所需的热量。 c H =c a+c w H = 1.01 + 1.88/7 = f(H) 干空气比热=1.01 kJ/kg干气?￡ 水汽比热=1.88 kJ/kg水汽? °C 恰（热含量）/ [kJ/kg干气] 定义：干空气焙+水汽焙/kg干空气。 计算基准：以LC干空气及0工液态水的焙值为0作基准。 /=（0°C水（rcA >/°C汽热量] + [0°C气?址》广C气热量] ------ H千克------ I = 2492H + （1.01 +1.88H） / =心H + 切/ （三）湿空气的比容（湿比容）u〃[m3湿空气/畑干气] 定义：每单位质量绝干空气中所具有的湿空气（绝干空气和水蒸汽）的总体积。
22.41 273+/ 273+r u = ------ x --------- = 0.773x --------- " 29 273 273 22.41 273+r t ^AA273+t = ------- x --------- = 1.244----------- 18 273 273 u〃= (0.773+1.244/7)^1^ = f(Hj) 另一关系: （四）温度类性质 1.干球温度t 干球温度广是用普通温度计测得的湿空气的真实温度。 2.湿球温度儿 湿球温度计：温度计的感温球用纱布包裹，纱布用水保持湿润，这支温度计为湿球温度计。 湿球温度（5）：湿球温度计在温度为t.湿度为〃的空气流中，在绝热条件下达到稳定时所显示的温度。 不饱和空气的湿球温度人低于干球温度 干 ,_ 22.4 r V,,=^~[p- Pw人 273 口 * 22.4 %=H木 (273+t 18 Pw A 〔273 + /] 273 )
单元操作和传递过程的分类
单元操作和传递过程的分类 在化学和其他物理加工行业以及食品和生物加工行业中,有很多相似之处存在于由进入的饲料原料修改和加工成最终的化学和生物产品中。我们可以把这些看似不同的化学、物理、生物过程粉碎成一系列不同的步骤，被称为单元操作。这些单元操作对于所有不同类型的加工工业都适用。 例如，蒸馏这个单元操作是用来净化和分离饮料工业中的酒精和石油工业中的碳氢化合物。谷物和其他产品的干燥与杂物、过滤的沉淀物以及人造丝的干燥相似。吸收这个单元操作发生在发酵过程或污水处理厂中空气中氧的吸收以及石油液化加氢过程中的氢气的吸收。在化学工业中盐溶液的蒸发与在食品工业中糖水的蒸发相似。污水中的悬浮体的沉降和矿业中的相似。石油冶炼厂中液相碳氢化合物的流动和奶制品厂中牛奶的流动以相同的样式执行。 单元操作主要通过物理方式和物理化学方式来处理能量的传递与改变以及主要原材料的传递与改变。单元操作是重要的，它能在一个过程的不同次序被联合起来以及描述下一个过程。 单元操作的分类 1、流体流动。考虑了决定流动和传输的原则。 2、传热。这种单元操作处理了从一个地方到另一个地方的热和能量的累计和传输原则。 3、蒸发。它是传热的一个特殊案例，它处理了溶液中像水一样的挥发性溶剂从像盐或其它 材料一样的不挥发性溶剂中的蒸发。 4、干燥。在这个操作中挥发性液体（通常指水）从固体材料中移除。 5、精馏。在这个操作中，由于蒸汽压的不同，混合溶液中的成分通过沸腾而被分离。 6、吸收。在这个过程中，通过处理液体，一个组分从气体流动中被移除。 7、膜分离。这个过程指溶质通过半渗透膜从一种液体或气体中扩散到另一种液体中。 8、液液萃取。这个操作是指溶液中的溶质通过与另一个不相融合的溶液接触而被其中的溶 剂带走。 9、过滤。它指处理一种容易被分开的带有液体的固体，析出并移走固体中的溶质。 10、结晶。它考虑了溶质的移除，就像通过使溶液中的溶质沉淀从溶液中析出盐一样。 11、机械分离。它包含通过机械方式固体、液体或气体的分离，例如筛选、处理和粉碎 那些像分开单元操作一样被经常分类的东西。 这些单元操作的许多单元操作都有相似的基本原则。例如扩散或传质的原理就发生在干燥、吸收、精馏和结晶中。传热发生在干燥、精馏、蒸发等等。因此，接下来的是传递过程的基本性质的分类。 基本的传递过程 1、动量传递。它考虑了发生了移动的媒质的动量的传递，例如流体流动，半渗透和混合这 些单元操作中的动量传递 2、热量传递。在这个基本的过程中，我们考虑了从一个地方到另一个地方的热量传递；传 热发生在干燥，蒸发，精馏和其他的单元操作中。 3、传质。这儿物质从一个相到另一个不同的相传递；无论是气相、液相或固相，他们的原 理是一样的。它包括精馏、吸收、液液萃取和过滤。 基于动量、热量和质量传递和单元操作的原则的研究，他们包含了大量的基础工程学原理，数学技术和少数的物理和化学。这些原则和技术可能对化学工程师、农业工程师、土木工程师以及化学家有用。(P15)
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?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?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?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。?与X 的关系为： X =-ωω 1 （8—1） 式中： X —干基含水量 kg 水/kg 绝干料； ?—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。干燥曲线即物料的干基含水量X 与干燥时间?的关系曲线，它说明物料在干燥过程中，干基含水量随干燥时间变化的关系。物料的干燥曲线的具体形状因物料性质及干燥条件而变，但是曲线的一般形状，如图（8—1）所示，开始的一小段为持续时间很短、斜率较小的直线段AB 段；随后为持续时间长、斜率较大的直线BC ；段以后的一段为曲线CD 段。直线与曲线的交接点C 为临界点，临界点时物料的含水量为临界含水量X C 。 干燥速率是指单位时间内被干燥物料的单位汽化面积上所汽化的水分量。干燥速率曲线是指干燥速率U 对物料干基含水量X 的关系曲线。如图（8—2）所示。干燥速率的大小不仅与空气的性质和操作条件有关，而且还与物料的结构及所含水分的性质有关，因此干燥曲线只能通过实验测得。从图（8—2）的干燥速率曲线可以明显看出，干燥过程可分为三个阶段：物料的预热阶段（AB 段）、恒速干燥阶段（BC 段）和降速干燥阶段（CD 段）。每一阶段都有不同的特点。湿物料因其有液态水的存在，将其置于恒定干燥条件下，则其表面温度逐步上升直到近似等于热空气的湿球温度t w ，到达此温度之前的阶段称为预热阶段。预热阶段持续的时间最短。在随后的第二阶段中，由于表面存有液态水，且内部的水分迅速的到达物料表面，物料的温度约均等于空气的湿球温度t w 。这时，热空气传给湿物料的热量全部用于水分的气化，
化工原理干燥器课程设计
化工原理干燥器课程设计 Last updated on the afternoon of January 3, 2021
目录 1 概述 (3) 干燥技术现状及进展 (3) 1.1.1干燥技术的概况 (3) 1.1.2干燥技术现状 (3) 气流干燥器的简介 (4) 1.2.1气流干燥器的简介 (4) 1.2.2脉冲式气流干燥器的简介 (5) 2.设计任务及要求 (5) 设计题目 (5) 设计任务及操作条件 (5) 设计内容 (5) 3.干燥器主体工艺尺寸计算计算 (6) 基本参数的确定 (6) 物料衡算和能量衡算 (6) 3.2.1物料衡算和热量衡算 (6) 3.2.2气流干燥管直径的计算 (7) 3.2.3气流干燥管长度的计算 (8) 4.辅助设备的选型及核算 (17) 鼓风机 (18) 加热器 (18) 进料器 (18) 分离器 (19) 除尘器 (19) 5.设计结果汇总 (19) 6 结论 (19) 参考文献 (19) 致谢……………………………………………………………………………… 附图 一. 概述： 干燥技术现状及进展
人们通常把采用热物理方式将热量传给含水的物料并将此热量作为潜热而是水分蒸发、分离操作的过程称为干燥。其特征是采用加热、降温、减压或其他能量传递的方式使物料中的水分挥发，冷凝、升华等相变过程与物料分离以达到去湿的目的。 干燥技术的应用，在我国具有十分悠久的历史，文明于世界的造纸技术，就显示了干燥技术的应用，现代干燥技术在国民生产中应用的程度与一个国家的综合国力和国民生活质量的水平密切相关，从某种意义上来说，它标志着这个国家国民经济和社会文明的发达程度。 1.1.1干燥技术的概况 干燥技术的目的是除去某些原料、半成品中的水分或溶剂，就化学工业而言目的哦在于，使物料便于包装、运输、加工和使用，具体为 （1）悬浮液和滤饼状的化工原料和产品，可经干燥成为固体，便于包装和运输。 （2）不少的化工原料和产品，由于水分的存在，有利于微生物的繁殖，易霉烂、虫蛀或变质，这类物料经过干燥便于贮藏，例如生物化学制品、抗生素及食品等，若含水量超过规定标准，易于变质影响使用期限，需要经干燥后才有利于贮藏。 （3）为了使用方便。例如食盐、尿素和硫胺等，当其干燥至含水率为左右时，物料不易结块，使用比较方便。 （4）便于加工。一些化工原料，由于加工工艺要求，需要粉碎到一定的粒度范围和含水率，以利于在加工和使用。 （5）为了提高产品的质量。某些化工原料和产品，其质量的高低和含水量有关，物料经过干燥处理，水分除去后，有效成分相应增加，提高了产品质量。 1.1.2干燥技术现状
化工原理-干燥章节word版
第六章干燥 第一节概述 在化工生产中有许多原料、半成品或产品是固体物料。固体物料在去湿前与湿分(水或其它液体，多为水分)形成悬浮液、糊状体或胶状物。为了使这些物料便于进一步的加工、运输和使用，往往需要将湿分从物料中除去，这种除去湿分的操作称为去湿。 例如：药物，食品中去湿，以防失效变质，中药冲剂，片剂，糖，咖啡等去湿(干燥) 塑料颗粒若含水超过规定，则在以后的注塑加工中会产生气泡，影响产品的品质。 一、工业去湿方法 1、机械脱水：沉降或过滤，该法实质上是固、液相的分离过程。湿分不发生相变，能耗少，费用低，但湿分去除不彻底，只适用于物料间大量水分的去除，一般用于初步去湿，为进一步干操作准备。 2、物理除湿：用吸湿性较强的化学药品(如无水氯化钙、苛性纳等)或吸附剂(如分于筛、硅胶等)来吸收或吸附物料中水分，该法适用于除少量湿分。 3、干燥：通过加热汽化去除湿分。借助于热能，使物料中的湿分汽化，并将产生的蒸汽加以排除或带离物料。去湿过程中湿分发生相变，耗能大，费用高，但湿分去除较为彻底，可去除物料表面以致内部的湿分。 通常的做法是先采用机械脱水除去大部分水分，再用干燥的方法将物料中少量的水分除去以达到产品的要求。因此，干燥技术在工业上得到广泛的应用。 二、干燥过程分类 1、按操作压强来分： （1）常压干燥：多数物料的干燥采用常压干燥 （2）真空干燥：适用于处理热敏性，易氧化或要求产品含湿量很低的物料（实验室用的真空干燥箱、真空干燥器） 2、按操作方式来分： （1）连续式：湿物料从干燥设备中连续投入，干品连续排出 特点：生产能力大，产品质量均匀，热效率高和劳动条件好。 （2）间歇式：湿物料分批加入干燥设备中，干燥完毕后卸下干品再加料 如烘房，适用于小批量，多品种或要求干燥时间较长的物料的干燥。 3、按供热方式来分： 分为传导干燥，对流干燥和辐射干燥 传导干燥：热能通过传热壁面以传导的方式传给湿物料，使其中的水分汽化，然后，所产生的蒸汽被干燥介质带走，或用真空泵抽走的干燥操作过程。由于该过程中湿物料
危险化学品蒸发与干燥时的安全要点
危险化学品蒸发与干燥时的安全要点 一、蒸发 1.蒸发操作概述 蒸发是借加热作用使溶液中的溶剂不断汽化，以提高溶液中溶质的浓度或使溶质析出的物理过程。例如，氯碱工业中的碱液提浓、海水的淡化等。蒸发过程的实质就是一个传热过程。 蒸发设备即蒸发器，它主要由加热室和蒸发室两部分组成。常见蒸发器的种类有循环型和单程型两种。循环型蒸发器由于其结构差异使循环的速度不同，有很多种形式，其共同的特点是使溶液在其中做循环运动，物料在加热室内的滞料量大，高温下停留的时间较长，不宜处理热敏性物料。单程型蒸发器又称膜式蒸发器，按溶液在其中的流动方向和成膜原因不同分为不同的形式，其共同的特点是溶液只通过加热室一次即可达到所需的蒸发浓度，特别宜于处理热敏性物料。 2.蒸发的安全要点 蒸发操作的安全技术要点就是控制好蒸发的温度，防止物料产生局部过热及分解导致事故。根据蒸发物料的特性选择适宜的蒸发压力、蒸发器形式和蒸发流程是十分关键的。 （1）被蒸发的溶液，皆具有一定的特性。如溶质在浓缩过程中可能有结晶、沉淀和污垢生成。这些将导致传热效率的降低，并产生局部过热，促使物料分解、燃烧和爆炸。因此，对加热部分需经常清洗。 （2）对热敏性物料的蒸发，须考虑温度控制问题。为防止热敏
性物料的分解，可采用真空蒸发，以降低蒸发温度，或尽量缩短溶液在蒸发器内停留时间和与加热面的接触时间，可采用单程型蒸发器。 （3）由于溶液的蒸发产生结晶和沉淀，而这些物质又是不稳定的，则更应注意严格控制蒸发温度。 二、干燥 1.干燥操作概述 干燥是利用干燥介质所提供的热能除去固体物料中的水分（或其他溶剂）的单元操作。干燥所用的干燥介质有空气、烟道气、氮气或其他惰性介质。 根据传热的方式不同，可以分为对流干燥、传导干燥和辐射干燥。所用的干燥器有厢式干燥器、气流干燥器、沸腾干燥器、转筒干燥器、喷雾干燥器、滚筒干燥器、真空盘架式干燥器、红外线干燥器、远红外线干燥器、微波干燥器。 2.干燥的安全要点 干燥过程的主要危险有干燥温度、时间控制不当造成物料分解爆炸，以及操作过程中散发出来的易燃易爆气体或粉尘与点火源接触而产生燃烧爆炸等。因此干燥过程的安全技术主要在于严格控制温度、时间及点火源。 （1）易燃易爆物料干燥时，干燥介质不能选用空气或烟道气。同时，采用真空干燥比较安全，因为在真空条件下易燃液体蒸发速度快，干燥温度可适当控制低一些，防止了由于高温引起物料局部过热和分解，大大降低了火灾、爆炸危险性。注意真空干燥后清除真空时，
干燥实训指导书
四位一体多功能干燥装置 操作规程 朱世萍 新疆吉木萨尔中等职业技术学校
前言 随着各行各业对人才需求的迅速增长，职业院校作为培养和输送各类实用人才的基地，目前都在迅速扩大办学规模，调整专业结构，以适应社会主义市场经济对各类实用人才的需求。职业教育的根本任务是培养有较强实际动手能力和职业能力的技能型人才，而实际训练是培养这种能力的关键环节。 基于健康、安全和环保的理念，本装置采用了化工技术、自动化控制技术和网络技术的最新成果，实现了工厂情景化、故障模拟化、操作实际化和控制网络化，属国内首创。 干燥是利用热能从物料中去湿的单元操作，在化工、食品、造纸和医药等许多工业领域都有中应用。本装置采用工厂里实际应用的工艺流程，不锈钢框架结构，用泵输送流体，操作方式与工厂里完全一致，使学生能够身临其境。 与设备相配套的还有仪表操作台和DCS控制系统。设备上电之后，传感器将监控参数的信号送到操作台的仪表上，可以通过仪表实时监控设备的运行状况。也可以通过计算机进行数据的远程采集传输，装置采用工业控制系统，使学生充分体会中控室的作用。 流化床干燥培训装置的主要功能是： 实验：能够完成基本流化床干燥实验，根据干燥产品的要求，选择适宜的实验条件，获得合格的产品； 实训：本培训装置是工厂生产设备的室内版，其设备配置和操作方式与工厂完全一致，通过实际操作，学生可以切实体会工厂的开车前准备、正常开车和正常停车的操作步骤。 技能鉴定：应用本装置能够考核学生对流化床干燥装置的基本操作能力，识别流化床干燥器常见操作故障的能力。可满足分级鉴定要求。
干燥实训装置操作规程 一、实训目的 干燥，即利用热能来除去湿物料中湿分的方法。干燥介质可以是不饱和热空气、惰性气体及烟道气，需要除去的湿分为水分或其它化学溶剂。 （一）认识流化床干燥设备结构 （二）认识流化床干燥装置流程及仪表 （三）掌握流化床干燥装置的运行操作技能 （四）学会常见异常现象的判别及处理方法 二、生产工艺过程 化工生产中的固体产品（或半成品）为便于贮藏、使用或进一步加工的需要，需除去其中的湿份（水或有机溶剂）。因此去湿作业的良好与否直接影响产品的使用质量和外观。除去固体物料中湿分的方法有以下几种：机械去湿、吸附去湿和供热干燥。 供热干燥按操作方式又可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、热效率高和劳动条件好等优点。间歇操作适用于处理小批量、多品种或要求干燥时间较长的物料。 化学工业中常采用连续操作的对流干燥，以不饱和热空气为干燥介质，而湿物料中的湿分又多为水分。除空气外，还可用烟道气或某些惰性气体作为干燥介质。物料中的湿分也可能是各种化学溶剂。 在对流干燥过程中，热空气将热量传给湿物料，物料表面水分即进行汽化，并通过表面外的气膜向气流主体扩散。与此同时，由于物料表面水分的汽化，物料内部与表面间存在水分浓度的差别，内部水分向表面扩散，汽化的水气由空气带走，所以干燥介质既是载热体又是载湿体，它将热量传给物料的同时把由物料中汽化出来的水分带走。因此干燥是传热和传质相结合的操作，干燥速率由传热速率和传质速率共同控制。 干燥操作的必要条件是物料表面的水气压强必须大于干燥介质中的水气分压，两者差别越大，干燥操作进行得越快。所以干燥介质应及时将汽化的水气带走，以维持一定的扩散推动力。若干燥介质为水气所饱和，则推动力为零，这时干燥操作即停止进行。 沸腾床干燥器又称流化床干燥器，其中操作称为流化床干燥操作，是固体流态化技术在干燥操作中的应用。在流化床中，颗粒仅在热气流中上下翻动，彼此碰撞和混合，气、固进行传热和传质，以达到干燥目的。流化床干燥器具有以下特点： 1.流化干燥具有较高的传热和传质速率，适用于热敏性物料的干燥。
试题8化工职业技能鉴定试题干燥基础知识
第八部分干燥基础知识 一、选择题（中级工） 1、( C )是根据在一定的干燥条件下物料中所含水分能否用干燥的方加以除去来划分的。 A、结合水分和非结合水分 B、结合水分和平衡水分 C、平衡水分和自由水分 D、自由水分和结合水分 2、（ D ）越少，湿空气吸收水汽的能力越大 A、湿度 B、绝对湿度 C、饱和湿度 D、相对湿度 3、50kg湿物料中含水10kg，则干基含水量为（ C ）%。 A、15 B、20 C、25 D、40 4、饱和空气在恒压下冷却，温度由t1降至t2，则（ B ）：其相对湿度φ（），绝对湿度H（），露点t d（）。 A、增加、减小、不变 B、不变、减小、不变 C、降低、不变、不变 D、无法确定 5、不能用普通干燥方法除去的水分是（ D ） A、结合水分 B、非结合水分 C、自由水分 D、平衡水分 6、除了（ A ），下列都是干燥过程中使用预热器的目的。 A、提高空气露点 B、提高空气干球温度 C、降低空气的相对湿度 D、增大空气的吸湿能力 7、当φ＜100%时，物料的平衡水分一定是（ C ）。 A、非结合水 B、自由水份 C、结合水分 D、临界水分
8、当被干燥的粒状物料要求磨损不大，而产量较大时，可选用（ C ）较合适。 A、气流式 B、厢式 C、转筒式 9、当湿空气的湿度H一定时，温度t越高则（ D ）。 A、相对湿度百分数φ越高，吸水能力越大。 B、相对湿度百分数φ越高，吸水能力越小。 C、相对湿度百分数φ越低，吸水能力越小。 D、相对湿度百分数φ越低，吸水能力越大。 10、对于不饱和空气，其干球温度t，湿球温度t w和露点t d之间的关系为：（ B ） A、t w>t>t d B、t>t w>t d C、t d> t>t w D、t d>t w>t 11、对于对流干燥器，干燥介质的出口温度应（ C ）。 A、低于露点 B、等于露点 C、高于露点 D、不能确定 12、对于木材干燥，应采用（ B ）。 A、应采用干空气有利于干燥 B、应采用湿空气有利于干燥 C、应该采用高温空气干燥 D、应该采用明火烤 13、对于一定干球温度的空气，当其相对湿度愈低时，其湿球温度（ B ）。 A、愈高 B、愈低 C、不变 D、不定，与其他因素有关 14、对于一定水分蒸发量而言，空气的消耗量与（ D ）无关。 A、空气的最初湿度 B、空气的最终湿度 C、空气的最初和最终湿度 D、经历的过程 15、反映热空气容纳水气能力的参数是（ B ）。 A、绝对湿度 B、相对湿度 C、湿容积 D、湿比热容