干燥设备 ppt课件
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6.3 湿物料中水分的性质
1.湿物料水分含量的表示方法
湿物料是绝干固体与液态湿分的混合物。
湿基含水量 w：水分在湿物料中的质量百分数。
水分质量 w 物料总质量 100 %
kg水分 / kg湿料
干基含水量 X：湿物料中的水分与绝干物料的质量比。
水分质量 X 绝干物料总质量
kg水分 / kg干料
气流干燥器的优点： (1) 干燥速度快，气固两相间具有很大的传热传质面积。同等生产能力
条件下，气流干燥器的体积小得多。
(2) 干燥时间短，物料从进入干燥器开始，到气固两相脱离接触，整个 干燥过程不超过5-10秒钟，因而气流干燥又称为快速干燥或闪蒸干 燥，特别适合于热敏性物料的干燥。
(3) 气流干燥器中，固体物料呈活塞流流动，每一颗粒子经历的干燥时 间大致相同，因而干燥产品的湿含量均匀一致。
(1) 生产能力较大，干燥介质通 过转筒的阻力较小； (2) 可用于干燥粒状或块状物料， 操作稳定方便，运行费用较低； (3) 装置比较笨重，金属耗材多， 传动机构复杂，维修量较大； (4) 设备投资高，占地面积大。
（3）气流干燥器
气流干燥器 1-加料斗；2-螺旋加料器； 3-干燥器；4-风机；5-预热器； 6-旋风分离器；7-湿式除尘器
6.5 干燥器
1.对干燥设备的基本要求
（1）能保证干燥产品的质量要求，如含水量、强度、形状等。 （2）要求干燥速率快、干燥时间短，以减小干燥器的尺寸、 降低耗能量，同时还应考虑干燥器的辅助设备的规格和成本，即 经济性要好。 （3）操作控制方便，劳动条件好。
2.常用干燥器
（1）厢式干燥器
厢内设有支架，湿物料放在 矩形浅盘内，或悬挂在支架 上(板状物料)，空气经加热 器预热并均匀分配后，平行 掠过物料表面，离开物料表 面的湿废气体，部分排空， 部分循环，与新鲜空气混合 后用作干燥介质。
大。
（4）沸腾床干燥器
散粒状湿物料从加料 口加入，热气体穿过流化 床底部的多孔气体分布 板，形成许多小气流射 入物料层.
物料盘 加热器 小车
风扇
进风 排气
优点： 结构简单，可以用于干燥小批量的 粒状、片状、膏状和较贵重的物料。 适用于小规模、实验室生产。
缺点： 物料不能翻动、干燥不均匀、装卸 劳动强度大。
（2）转筒干燥器
干燥器主体为一沿轴向装有若干抄板的圆Hale Waihona Puke Baidu。圆筒略呈倾斜放置， 在齿轮机构的驱动下作旋转运动；
物料由转筒的较高一端送入，由较低端卸出，热风由转筒的较低端 吹入，由较高端排出，气固两相呈逆流接触；
换算关系：
w
X 1 X
X w 1 w
工业生产中，物料湿含量通常以湿基含水量表示，但 由于物料的总质量在干燥过程中不断减少，而绝干物料的 质量不变，故在干燥计算中以干基含水量表示较为方便。
2.平衡水分和自由水分
根据物料在一定干燥条件下其所含水分能否用干燥 方法除去，分为平衡水分与自由水分。
干燥过程：当湿物料与湿空气接触时，物料表面的水汽分压 大于空气中的水汽分压，干燥顺利进行。
干燥速率u：干燥器单位时间内单位干燥表面积上汽
化的水分质量 (kg水分/( m2 s))。
（1）恒速干燥阶段 由物料内部向表面输送的水分 足以保持物料表面的充分湿润，干 燥速率由水分汽化速率控制(取决 于物料外部的干燥条件)，故恒速 干燥段又称为表面汽化控制阶段。
随着干燥过程的进行，物料内部 水分迁移到表面的速率已经小于表 面水分的汽化速率。物料表面不能 再维持全部润湿，而出现部分“干 区”，即实际汽化表面减少 。当物 料全部表面都成为干区后，水分的 汽化面逐渐向物料内部移动，传热 是由空气穿过干料到汽化面，汽化 的水分又从湿表面穿过干料到空气 中，降速干燥阶段又称为物料内部 迁移控制阶段。
(4) 结构简单，设备投资少，占地面积小，操作方便，性能稳定，维修 量小。
气流干燥器的缺点： (1)颗粒破碎现象比较严重，颗粒之间以及颗粒与器壁之间的
碰撞与摩擦。故不适合于干燥晶形不允许破坏的物料； (2)气体通过干燥系统的流动阻力较大，因而风机的动力消耗
较高，故总能耗较高。 (3)设备太高（干燥管通常在10m以上），旋分分离器负荷太
相对湿度
1.0
0.8
氯化锌 优质纸
0.6
0.4
0.2
木材 烟叶
0
0.1
0.2
0.3
湿含量 X
3.结合水分和非结合水分
根据湿物料中水分除去的难易程度来划分，物料中的 水可分为结合水和非结合水。
结合水分：与物料存在某种形式的结合，其汽化能力比 独立存在的水要低，蒸汽压或汽化能力与水分和物料结合力 的强弱有关。
非结合水分是在干燥中容易除去的水分，而结合水分较难除去。是结合水 还是非结合水仅决定于固体物料本身的性质，与空气状态无关。
6.4 干燥速率
1.干燥速率曲线
在恒定条件下（空气温度、湿度、流速及其与物料的接触状 况保持恒定），定时测定物料的质量变化，并记录每一时间间隔 内物料质量变化及物料表面温度，直至物料的质量恒定为止。
非结合水分：与物料机械形式的结合，附着在物料表面的水， 具有和独立存在的水相同的蒸汽压和汽化能力。
相对湿度
1.0 结合水分
非结合 水分
0.5
平衡水分
0 X*
自由水分 Xh 湿含量 X
两种分类方法的不同：
自由水分是在干燥中可以除去的水分，而平衡水分是不能除去的，自由水 分和平衡水分的划分除与物料有关外，还决定于空气的状态。
干燥速率曲线由恒速干燥阶 段转为降速干燥阶段的转折点 （C点）称为临界点，对应的含 水量称为临界含水量，Xc表示。
2.影响干燥速率的因素
（1）物料的性质和形状 湿物料的化学组成、物理结构、形 状和大小、物料层的薄厚等。
（2）物料的温度 物料温度越高，干燥速率越大。 （3）干燥介质的温度和湿度 （4）干燥介质的流速与流向 （5）干燥器的构造
返潮过程：当湿物料表面的水汽分压小于空气中的水汽分压， 物料将吸收空气中的水分，发生返潮。
平衡状态：当湿物料与表面的水汽分压等于空气中的水汽分 压，两者处于动态平衡，湿物料中水分含量为一定值，这个含水 量称为平衡水分，用X*表示。
平衡水分：等于平衡含水量 X* 的水分，是不可除水分。 自由水分：高于平衡含水量 X* 的水分，是可除水分。
1.湿物料水分含量的表示方法
湿物料是绝干固体与液态湿分的混合物。
湿基含水量 w：水分在湿物料中的质量百分数。
水分质量 w 物料总质量 100 %
kg水分 / kg湿料
干基含水量 X：湿物料中的水分与绝干物料的质量比。
水分质量 X 绝干物料总质量
kg水分 / kg干料
气流干燥器的优点： (1) 干燥速度快，气固两相间具有很大的传热传质面积。同等生产能力
条件下，气流干燥器的体积小得多。
(2) 干燥时间短，物料从进入干燥器开始，到气固两相脱离接触，整个 干燥过程不超过5-10秒钟，因而气流干燥又称为快速干燥或闪蒸干 燥，特别适合于热敏性物料的干燥。
(3) 气流干燥器中，固体物料呈活塞流流动，每一颗粒子经历的干燥时 间大致相同，因而干燥产品的湿含量均匀一致。
(1) 生产能力较大，干燥介质通 过转筒的阻力较小； (2) 可用于干燥粒状或块状物料， 操作稳定方便，运行费用较低； (3) 装置比较笨重，金属耗材多， 传动机构复杂，维修量较大； (4) 设备投资高，占地面积大。
（3）气流干燥器
气流干燥器 1-加料斗；2-螺旋加料器； 3-干燥器；4-风机；5-预热器； 6-旋风分离器；7-湿式除尘器
6.5 干燥器
1.对干燥设备的基本要求
（1）能保证干燥产品的质量要求，如含水量、强度、形状等。 （2）要求干燥速率快、干燥时间短，以减小干燥器的尺寸、 降低耗能量，同时还应考虑干燥器的辅助设备的规格和成本，即 经济性要好。 （3）操作控制方便，劳动条件好。
2.常用干燥器
（1）厢式干燥器
厢内设有支架，湿物料放在 矩形浅盘内，或悬挂在支架 上(板状物料)，空气经加热 器预热并均匀分配后，平行 掠过物料表面，离开物料表 面的湿废气体，部分排空， 部分循环，与新鲜空气混合 后用作干燥介质。
大。
（4）沸腾床干燥器
散粒状湿物料从加料 口加入，热气体穿过流化 床底部的多孔气体分布 板，形成许多小气流射 入物料层.
物料盘 加热器 小车
风扇
进风 排气
优点： 结构简单，可以用于干燥小批量的 粒状、片状、膏状和较贵重的物料。 适用于小规模、实验室生产。
缺点： 物料不能翻动、干燥不均匀、装卸 劳动强度大。
（2）转筒干燥器
干燥器主体为一沿轴向装有若干抄板的圆Hale Waihona Puke Baidu。圆筒略呈倾斜放置， 在齿轮机构的驱动下作旋转运动；
物料由转筒的较高一端送入，由较低端卸出，热风由转筒的较低端 吹入，由较高端排出，气固两相呈逆流接触；
换算关系：
w
X 1 X
X w 1 w
工业生产中，物料湿含量通常以湿基含水量表示，但 由于物料的总质量在干燥过程中不断减少，而绝干物料的 质量不变，故在干燥计算中以干基含水量表示较为方便。
2.平衡水分和自由水分
根据物料在一定干燥条件下其所含水分能否用干燥 方法除去，分为平衡水分与自由水分。
干燥过程：当湿物料与湿空气接触时，物料表面的水汽分压 大于空气中的水汽分压，干燥顺利进行。
干燥速率u：干燥器单位时间内单位干燥表面积上汽
化的水分质量 (kg水分/( m2 s))。
（1）恒速干燥阶段 由物料内部向表面输送的水分 足以保持物料表面的充分湿润，干 燥速率由水分汽化速率控制(取决 于物料外部的干燥条件)，故恒速 干燥段又称为表面汽化控制阶段。
随着干燥过程的进行，物料内部 水分迁移到表面的速率已经小于表 面水分的汽化速率。物料表面不能 再维持全部润湿，而出现部分“干 区”，即实际汽化表面减少 。当物 料全部表面都成为干区后，水分的 汽化面逐渐向物料内部移动，传热 是由空气穿过干料到汽化面，汽化 的水分又从湿表面穿过干料到空气 中，降速干燥阶段又称为物料内部 迁移控制阶段。
(4) 结构简单，设备投资少，占地面积小，操作方便，性能稳定，维修 量小。
气流干燥器的缺点： (1)颗粒破碎现象比较严重，颗粒之间以及颗粒与器壁之间的
碰撞与摩擦。故不适合于干燥晶形不允许破坏的物料； (2)气体通过干燥系统的流动阻力较大，因而风机的动力消耗
较高，故总能耗较高。 (3)设备太高（干燥管通常在10m以上），旋分分离器负荷太
相对湿度
1.0
0.8
氯化锌 优质纸
0.6
0.4
0.2
木材 烟叶
0
0.1
0.2
0.3
湿含量 X
3.结合水分和非结合水分
根据湿物料中水分除去的难易程度来划分，物料中的 水可分为结合水和非结合水。
结合水分：与物料存在某种形式的结合，其汽化能力比 独立存在的水要低，蒸汽压或汽化能力与水分和物料结合力 的强弱有关。
非结合水分是在干燥中容易除去的水分，而结合水分较难除去。是结合水 还是非结合水仅决定于固体物料本身的性质，与空气状态无关。
6.4 干燥速率
1.干燥速率曲线
在恒定条件下（空气温度、湿度、流速及其与物料的接触状 况保持恒定），定时测定物料的质量变化，并记录每一时间间隔 内物料质量变化及物料表面温度，直至物料的质量恒定为止。
非结合水分：与物料机械形式的结合，附着在物料表面的水， 具有和独立存在的水相同的蒸汽压和汽化能力。
相对湿度
1.0 结合水分
非结合 水分
0.5
平衡水分
0 X*
自由水分 Xh 湿含量 X
两种分类方法的不同：
自由水分是在干燥中可以除去的水分，而平衡水分是不能除去的，自由水 分和平衡水分的划分除与物料有关外，还决定于空气的状态。
干燥速率曲线由恒速干燥阶 段转为降速干燥阶段的转折点 （C点）称为临界点，对应的含 水量称为临界含水量，Xc表示。
2.影响干燥速率的因素
（1）物料的性质和形状 湿物料的化学组成、物理结构、形 状和大小、物料层的薄厚等。
（2）物料的温度 物料温度越高，干燥速率越大。 （3）干燥介质的温度和湿度 （4）干燥介质的流速与流向 （5）干燥器的构造
返潮过程：当湿物料表面的水汽分压小于空气中的水汽分压， 物料将吸收空气中的水分，发生返潮。
平衡状态：当湿物料与表面的水汽分压等于空气中的水汽分 压，两者处于动态平衡，湿物料中水分含量为一定值，这个含水 量称为平衡水分，用X*表示。
平衡水分：等于平衡含水量 X* 的水分，是不可除水分。 自由水分：高于平衡含水量 X* 的水分，是可除水分。