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。

（1）、干燥原理：

空气经过预热升高温度后，从湿物料的表面流过。热气流将热能传至物料事如神表面，再由表面传至物料的内部，这是一个传热过程。与此同时，水份从物料内部以液态或气态扩散透过物料层而达到表面，然后，水汽透过物料表面的气膜而扩散至热气流的主体，这是一个传质过程。所以，物料的干燥是属于传热和传质相结合的过程。干燥速率既和传热速罕有关，又和传质速率有关。（2）、干燥过程：

干燥过程得以进行的条件是物料表面气膜两侧必须有压力差，即被干燥物料表面所产生的水蒸气压力必须大于干燥介质(空气)中水蒸气分压。两者的压力差的大小表示汽化水分的推动力。压力差越大，干燥过程的进行越迅速。所以，必须用干燥介质及时地将汽化的水分带走，以保持一定的汽化水分的推动力。如果压力差等于零，表示干燥介质与物料之间的水蒸气达到动态平衡，干燥过程即行停止。

三、按操作的方式来分类：

干燥可分为连续式干燥、间歇式干燥。

●连续式干燥的优点：生产能力大，热效率高，劳动条件比间歇式的好，能得到较均匀的产品。

●间歇式干燥的优点：基建费用较低，操作控制方便，适用于干燥品种多、干燥时间长和批量小的物料。

因为被干燥物料的型态(溶液、浆状、育彻状、粉末状、颗粒状、块状、片状、拉丝状和薄

膜状等)和性质各不相同，生产能力的大小

相差悬殊，对产品的要求(含水量、粒径、

溶解性能、色光和形状等)又不相同，所以，

干燥器的型式多种多样

第二节 干燥速率和干燥时间

一、干燥速率

1、干燥速率——单位时间内在单位干燥面积上

汽化的水分量。U 表示，kg/(m 2·s)

用微分式表示：

τAd dM U 水

=

式中：dM 水——物料表面上汽化的水量，kg

A ——被干燥物料的表面积，m 2

d τ——干燥时间，s

2、影响干燥速率的因素：

影响干燥速率的因素主要有三个方面：湿物料、

干燥介质和干燥设备。

这三者又是互相关连的。现就其中较为重要的影

响因素讨论如下。

(1)、物料的性质和形状：

包括湿物料的物理结构、化学组成、形状和大小、

物料层的厚薄，以及水分的结合方式等。 在干燥第一阶段，由于物料的干燥相当于自由水

面的汽化。因此，物料的性质对干燥速率影

响很小，主要受干燥介质条件的影响。但物

料的形状、大小和物料层的厚薄影响物料的

临界含水量。在干燥第二阶段，物料的性质

和形状对干燥速率起决定性影响。(2)、物料本身的温度：

物料的温度越高，则干燥速率越大。但物料的温度与干燥介质的温度和湿度有关。

（3)、物料的含水量：

物料的最初、最终以及临界含水量决定干燥各阶段所需时间的长短。

(4)、干燥介质的温度和湿度：

干燥介质(空气)的温度越高、湿度越低，则干燥第一阶段的干燥速率越大，但是以不损害物

料为原则。对某些热敏性物料，更应考虑选

择合适的温度。有些干燥设备采用分段中间

加热方式可以避免过高的介质温度。(5)、干燥介质的流速和流向：

在干燥第一阶段，提高气速可以提高干燥速率。

介质的流动方向垂直于物料表面的干燥速

率比平行时要大。在干燥第二阶段，气速和

流向对干燥速率影响很小。

(6)、干燥器的构造：

上述各项因素都和干燥器的构造有关。许多新型

干燥器就是针对某些有关因素设计的。

所以，由于影响干燥速率的因素很多，目前还不能从干燥机理，得出计算干燥速率和干燥时

间的公式，也没有统一的计算方法来确定干

燥器的主要尺寸。通常在小型实验装置中测

定有关数据作为放大设计计算的依据。

二、恒定干燥情况下干燥时间的计算

在恒定干燥情况下，物料从最初含水量X1，干燥到最终含水量X2所需的时间，可根据

在相同情况下由实验测定的干燥速率曲线

(如图10—15)和式(10—46)求得。将式(10

—46)写成积分式，得