中山大学化工原理课件 第9章-干燥
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化工原理第九章第二节讲稿.ppt
H s,td
0.622 ps,td P ps,td
ps,td
Hs,td P
0.622 Hs,td
HP 0.622 H
2020/12/9
对于水蒸汽~空气系统，干球温度、绝热饱和温度和 露点间的关系为：
不饱和空气：t tas(t ) td
饱和空气： t tas (t ) td
2020/12/9
需要吸热
Q S(t t ) Q Nrt
t
t
k H rt
(H s,t
H)
对于空气~水蒸气系统而言 1.09
kH
t f t, H
当 t t 时，H H s,t
在一定的总压下，已知t、tw能否确定H?
2020/12/9
7、绝热饱和冷却温空 绝热 空气降
2020/12/9
tas
t
r0 cH
(Has
H)
tas f t, H 是湿空气在绝热、冷却、增湿过程中达到
的极限冷却温度。
对于空气~水系统，cH
kH
tas t
注意：绝热饱和温度于湿球温度的区别和联系！
2020/12/9
8、露点 td
将不饱和空气等湿冷却到饱和状态时的温度
相应的湿度称为饱和湿度 H s,td
5、湿空气的焓 I H
湿空气中1 kg绝干空气的焓与相应水汽的焓之和。
2020/12/9
IH I g HIV
I H Cgt HCvt Hr0
Cg HCv t Hr0
(1.011.88H )t 2490H
6、干球温度t和湿球温度 t
1）干球温度 用普通温度计测得的湿空气的真实温度
2、相对湿度百分数φ（ relative humidity）
化工原理下干燥-1
r
t t as ( H H )
as
c
as
H
tW
t
kH rW h
(HW
H)
（1）共同点：
① 湿球温度和绝热饱和温度都不是湿气体本身的温度, 但都和湿气体的温度和湿度有关，都表达了气体入口 状态已确定时与之接触的液体温度的变化极限。
② 对于空气和水的系统，两者在数值上近似相等。
空气和水的系统,
湿物料中的水分的质量 X 湿物料绝干物料的质量
换算关系
X w 1 w
w X 1 X
kg/kg干物料
9.3.2 水分在气、固之间的平衡及干燥平衡曲线
温度一定，对于一定的湿物料，长时间接触湿空气，达平 衡状态时：
平衡蒸气压：平衡状态下湿物料表面的蒸气压。 平衡含水量：平衡状态下物料的含水量。
④ 绝热饱和(冷却)线（等湿球温度线）
H as
H
c H
t t r
as
as
示意图
⑤ 湿比热容线
c c c H 1.011.88H
H
a
V
示意图
⑥ 比体积线
干空气比体积线 0.773 273 t
a
273
饱和湿比体积线 (0.773 1.244H ) 273 t
▲ 恒定干燥条件 空气的状态恒定及与湿物料的接触状态不变。 少量湿物料与大量湿空气相接触。 恒定干燥条件下的干燥过程一般是间歇操作过程
▲ 干燥曲线及干燥速率曲线 干燥曲线： X ~ τ 关系。 干燥速率曲线： R ~ X 之间的关系
注意：干燥曲线或干燥速率曲线是在恒定的空气条件下 获得的，对指定的物料，空气的温度、湿度不同，速率曲线的
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。
化工原理第九章
cH=cg+cwH
（9－7
式中cH——湿空气的比热容，kJ/（kg绝干空气·℃
cg——绝干空气的比热容，kJ/（kg绝干空气·℃
cw——水汽的比热容，kJ/（kg水汽·℃）。
第二节 湿空气的性质及湿度图
在常用的温度范围内，cg、cw可按常数处理，cg=1.01kJ/（kg绝 干空气·℃），cw=1.88kJ/（kg水汽·℃）。将其代入式（9－7），得
化工原理
第九章 干 燥
概述 湿空气的性质及湿度图 干燥过程中的物料衡算和热量衡算 干燥过程中的平衡关系与速率关系 干燥设备
第九章 干 燥
知识目标
掌握湿空气各性质参数的定义及其计算，H－I图的结构 及应用；干燥系统水分蒸发量、空气消耗量、蒸气消耗量、 干燥产量以及干燥时间等的计算。理解湿物料中水分的性质； 干燥过程的机理及速率特征。了解各种干燥器的结构特点及 应用场合及干燥器的选型。
（3）按照传热的方式分类，干燥可分为传导干燥、对流干燥、辐射 干燥、介电加热干燥以及上述两种或两种以上方式组合而成的联合干燥。
第一节 概 述
工业上应用最多的是连续操作的对流干燥过程，即 加热后的干燥介质在流动的情况下以对流传热的方式将 热量传给湿物料，湿物料中的湿分汽化被干燥介质带走。 干燥介质可以是不饱和的热空气、惰性气体及烟道气， 其除去的湿分大都是水分。所以本章主要讨论以不饱和 热空气为干燥介质，湿分为水的干燥过程。
cH=1.01+1.88H
(9－7a)
பைடு நூலகம்
显然，比热容仅是湿度的函数。
第二节 湿空气的性质及湿度图
（五）离心泵的工作原理
当湿空气的温度为t，湿度为H时，1kg绝干空气和Hkg水汽的焓 之和为湿空气的焓值，以IH表示，即
《化工原理》干燥
《化工原理》第九章干燥§1 概述一、概念干燥是利用热能除去湿固体物料中湿份（水分或其它液体）的操作。
二、干燥与蒸发的区别蒸发：溶剂分子从料液表面进入气相。
料液表面溶剂蒸汽分压始终是饱和蒸汽压，蒸发速率由传热速率控制。
干燥：溶剂分子从湿物料表面进入气相。
湿物料表面溶剂蒸汽分压不一定是饱和蒸汽压，干燥速率同时由传热速率和传质速率所控制。
三、干燥操作进行的必要条件干燥是热质同时传递过程，干空气将热量传给湿物料；湿物料将湿份传给干空气。
湿物料表面水汽（或其它蒸汽）的分压大于干燥介质中水汽（或其它蒸汽）的分压→干燥湿物料表面水汽（或其它蒸汽）的分压等于干燥介质中水汽（或其它蒸汽）的分压→平衡湿物料表面水汽（或其它蒸汽）的分压小于干燥介质中水汽（或其它蒸汽）的分压→增湿（回潮）干燥操作进行的必要条件：湿物料表面水汽（或其它蒸汽）的分压必需大于干燥介质中水汽（或其它蒸汽）的分压。
四、干燥分类1、按操作压力的大小分类常压干燥和真空干燥2、按操作方式分类1） 传导干燥（间接加热干燥）2） 对流干燥（直接加热干燥）3） 辐射干燥4） 介电加热干燥（高频加热干燥）3、按操作流程分类连续干燥间歇干燥§2 湿空气的性质一、水蒸气分压P w湿空气 P 总 = P a + P w饱和湿空气 P 总 = P a + P S二、湿度（湿含量）H定义：单位质量绝干空气中所含水分的质量。
w w a w a w a a w w p P p p p M M n M n M H -⋅=⋅=⋅⋅==2918量湿空气中绝干空气的质湿空气中水蒸气的质量湿空气的湿度：w w p P p H -⋅=622.0饱和湿空气的湿度：S S S p P p H -⋅=622.020o C 233.2m kN p S =,绝干空气水kg kg H S 015.033.23.10133.2622.0=-⨯=80o C 24.47m kN p S =,绝干空气水kg kg H S 55.04.473.1014.47622.0=-⨯=例：求20o C 下mmHg p w 54.17=时的H 和H S 及50o C 下mmHgp w 35=时的H 和H S 。
中山大学化工原理课件第9章-干燥
3 依据干燥设备
按照干燥设备的种类和工 作原理，可分为旋风干燥、 流化床干燥、真空干燥等。
干燥的基本原理
干燥的基本原理是通过传热和传质的过程，将物质中的水分或其他挥发性成 分转移到干燥介质中，从而实现干燥的效果。
干燥的主要参数
温度
干燥介质的温度对干燥速度和产品质量有重要 影响。
湿度
湿度是控制干燥过程中水分转移的关键参数。
流速
干燥介质的流速决定传质过程中的质传递速率。
压力
在真空干燥等特殊情况下，压力是一个重要参 数。
干燥设备的种类
闪蒸干燥器
通过快速加热和蒸发的过程将湿润物料干燥。
喷雾干燥器
将液体物料通过喷雾雾化成细小颗粒，然后在热风 中干燥。
冷冻干燥器
通过冷冻和真空干燥的过程将水分从物料中除去。
流化床干燥器
将湿润物料通过气体流化床的作用在流化状态下干 燥。
干燥的安全操作
在进行干燥操作时，需要注意安全事项，如防止火灾、避免爆炸等，确保工作人员的安全。
中山大学化工原理课件第 9章-干燥
欢迎来到中山大学化工原理课件第9章-干燥。本章将介绍干燥的定义、分类、 基本原理以及干燥设备的种类和性能参数。我们还将探讨干燥过程的计算、 优化，以及干燥的操作安全和环保要求。
什么是干燥？
干燥是一种将湿润物质中的水分或其他挥发性成分去除的过程。通过降低物 质的湿度，干燥可以提高产品的质量和寿命。
热风温度和流速的影响
热风温度和流速是影响热风干燥效果的重要参数，需要根据物料的特性进行合理控制。
干燥介质对干燥的影响
干燥介质的性质和湿度会对干燥过程和产品质量产生影响，需要合理选择干燥介质。
干燥过程的计算
根据物料的湿度、温度和干燥条件，可以通过计算获得干燥过程中的关键参数。
化工原理第九章.
I0 cgt0 IV 0H0 I2 cgt2 IV 2H2
I2 I0 cg t2 t0 IV 2 H2 H0
2019/7/17
I2 I0 cg t2 t0 r0 c02t2 H2 H0
1.01t2 t0 2490 1.88t2 H2 H0
3、介电加热干燥
将需干燥的物料置于交频电场内，利用高频电场的交变作 用将湿物料加热，水分汽化，物料被干燥。 优点：干燥时间短，干燥产品均匀而洁净。 缺点：费用大。
2019/7/17
4、对流干燥
热能以对流给热的方式由热干燥介质（通常热空气）传给湿 物料，使物料中的水分汽化。物料内部的水分以气态或液态 形式扩散至物料表面，然后汽化的蒸汽从表面扩散至干燥介 质主体，再由介质带走的干燥过程称为对流干燥。 优点：受热均匀，所得产品的含水量均匀。
热能通过传热壁面以传导的方式传给湿物料 被干燥的物料与加热介质不直接接触，属间接干燥 优点：热能利用较多 缺点：与传热壁面接触的物料易局部过热而变质，受热不 均匀。
2、辐射干燥
热能以电磁波的形式由辐射器发射到湿物料表面，被物
2019/7/17
料吸收转化为热能，而将水分加热汽化。 优点：生产能力强，干燥产物均匀 缺点：能耗大
可见：向干燥系统输入的热量用于：加热空气；加热物料；
蒸发水分；热损失
cm cs Xc
2019/7/17
2、干燥系统的热效率
蒸发水分所需的热量
向干燥系统输入的总热量 100%
蒸发水分所需的热量为
QV W 2490 1.88t2 4.1871W
忽略物料中水分带入的焓
每蒸发1kg水分时，消耗的绝干空气数量l
2019/7/17
I2 I0 cg t2 t0 IV 2 H2 H0
2019/7/17
I2 I0 cg t2 t0 r0 c02t2 H2 H0
1.01t2 t0 2490 1.88t2 H2 H0
3、介电加热干燥
将需干燥的物料置于交频电场内，利用高频电场的交变作 用将湿物料加热，水分汽化，物料被干燥。 优点：干燥时间短，干燥产品均匀而洁净。 缺点：费用大。
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4、对流干燥
热能以对流给热的方式由热干燥介质（通常热空气）传给湿 物料，使物料中的水分汽化。物料内部的水分以气态或液态 形式扩散至物料表面，然后汽化的蒸汽从表面扩散至干燥介 质主体，再由介质带走的干燥过程称为对流干燥。 优点：受热均匀，所得产品的含水量均匀。
热能通过传热壁面以传导的方式传给湿物料 被干燥的物料与加热介质不直接接触，属间接干燥 优点：热能利用较多 缺点：与传热壁面接触的物料易局部过热而变质，受热不 均匀。
2、辐射干燥
热能以电磁波的形式由辐射器发射到湿物料表面，被物
2019/7/17
料吸收转化为热能，而将水分加热汽化。 优点：生产能力强，干燥产物均匀 缺点：能耗大
可见：向干燥系统输入的热量用于：加热空气；加热物料；
蒸发水分；热损失
cm cs Xc
2019/7/17
2、干燥系统的热效率
蒸发水分所需的热量
向干燥系统输入的总热量 100%
蒸发水分所需的热量为
QV W 2490 1.88t2 4.1871W
忽略物料中水分带入的焓
每蒸发1kg水分时，消耗的绝干空气数量l
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化工原理-干燥ppt课件
V nRT P
V T P0 V0 P T0
V T P0 n22.4 273 P
干燥
湿空气的性质*
3．比热容（湿比热）cH
比热容是指常压下，含1kg绝干气的湿空气之温度升高（或降低）1℃所吸 收（或放出）的热量，cH。
cHcgcvH
1.011.88H
[kJ/(kg干气℃)]
cHf H
cg干空气的比热，kJ/(kg·℃) 1.01kJ/(kg·℃)
将湿球温度计置于温度为ｔ、湿度为Ｈ的流
动不饱和空气中，湿纱布中的水分汽化，并向 空气主流中扩散；同时汽化吸热使湿纱布中的 水温下降，与空气间出现温差，引起空气向水 分传热。
湿球温度tw：当空气传给水分的显热恰好等 于水分汽化所需的潜热时，空气与湿纱布间的 热质传递达到平衡，湿球温度计上的温度维持 恒定。此时湿球温度计所测得的温度称为湿空 气的湿球温度。
一干燥器的主要型式677喷雾干燥器一干燥器的主要型式喷雾器结构68一干燥器的主要型式8滚筒干燥器双滚筒干燥器69一干燥器的主要型式真空耙式干燥器冷冻干燥器7055干燥器二干燥器的选型主要干燥器的选择表湿物料的状态物料的实例处理量适用的干燥器液体或泥浆状洗涤剂树脂溶液盐溶液牛奶等大批量喷雾干煤器小批量滚筒干燥器泥糊状染料颜料硅胶淀粉粘土碳酸钙等的滤饼或沉大批量气流干燥器带式干燥器小批量真空转筒干燥器粉粒状00120m聚氯乙烯等合成树脂合成肥料磷肥活性炭石膏钛铁矿谷物大批量气流干燥器转筒干燥器流化床干燥器小批量转筒干燥器厢式干燥器块状20100m煤焦碳矿石等大批量转筒干燥器小批量厢式干燥器片状烟叶薯片大批量带式干燥器转筒干燥器小批量穿流厢式干燥器小批量高频干燥器短纤维酯酸纤维硝酸纤维大批量带式干燥器小批量穿流厢式干燥器一定大小的物料或制品陶瓷器胶合板皮革等大批量隧道干燥器71对流传导辐射气流喷雾流化床干燥实验干燥曲线x干燥章小结湿空气性质及湿焓图性质湿度h0622干球温度t湿球温度t10118810118824902490188干燥过程物料的平衡关系与速率关系结合水分与非结合水分平衡水分x与自由水分恒定干燥条件下的干燥速率恒定干燥条件下的干燥时间等i过程干燥速率udwgdxsdsd干燥速率曲线ux临界含水量x干燥方法干燥器对流式
中山大学化工原理课件第9章-干燥
湿比热是湿度的函数，在图中的温度范围内与温度无关。
(4) 湿比容-温度线 (H - H)
总压 P = 101.325 kPa 时： v H 0 .00 0 .2 08 0 H t 3 4 2 5 7 5
若已知湿度和温度，即可由对应直线查得气体湿比容。
对于P = 101.325 kPa 的饱和空气：
c a H w c c a H ac w s c H
2019/7/18
tastcrH 0 (HasH)
tasf t,H是湿空气在绝热、冷却、增湿过程中达到
的极限冷却温度。
ta
是
s
湿
空
气
的
性
质水，的而状与态
无
关
对于空气~水系统，c H
kH
tas tw
注意：绝热饱和温度于湿球温度的区别和联系！
1、比热 c H kJ/(kg 干气K)
常压下，将湿空气1Kg绝干空气及相应水汽的温度升高 （或降低）1℃所需要（或放出）的热量，称为湿比热。
cH ca Hw c
c a 干 空 气 的 比 热 ， 1.01kJ/(kg·K)
c v 水 气 的 比 热 ， 1.88kJ/(kg·K)
2019/7/18
相同之处：
1、湿空气均为等焓变化、 2、均为空气状态（t、H）的函数 3、对于空气水体系, tw tas， 不同之处：
1、湿球温度：大量空气与少量水接触后的稳定的水温，空气的状态， （t , H）不变。
绝热饱和温度：少量空气与大量水经过接触后达到的稳定温度，空 气增湿、降温。 2、 湿球温度：传质、传热仍在进行，因此属动态平衡范畴。
湿度 H
解：tw = tas = 52℃；先确 定 tas = 52℃ 的绝热冷却
(4) 湿比容-温度线 (H - H)
总压 P = 101.325 kPa 时： v H 0 .00 0 .2 08 0 H t 3 4 2 5 7 5
若已知湿度和温度，即可由对应直线查得气体湿比容。
对于P = 101.325 kPa 的饱和空气：
c a H w c c a H ac w s c H
2019/7/18
tastcrH 0 (HasH)
tasf t,H是湿空气在绝热、冷却、增湿过程中达到
的极限冷却温度。
ta
是
s
湿
空
气
的
性
质水，的而状与态
无
关
对于空气~水系统，c H
kH
tas tw
注意：绝热饱和温度于湿球温度的区别和联系！
1、比热 c H kJ/(kg 干气K)
常压下，将湿空气1Kg绝干空气及相应水汽的温度升高 （或降低）1℃所需要（或放出）的热量，称为湿比热。
cH ca Hw c
c a 干 空 气 的 比 热 ， 1.01kJ/(kg·K)
c v 水 气 的 比 热 ， 1.88kJ/(kg·K)
2019/7/18
相同之处：
1、湿空气均为等焓变化、 2、均为空气状态（t、H）的函数 3、对于空气水体系, tw tas， 不同之处：
1、湿球温度：大量空气与少量水接触后的稳定的水温，空气的状态， （t , H）不变。
绝热饱和温度：少量空气与大量水经过接触后达到的稳定温度，空 气增湿、降温。 2、 湿球温度：传质、传热仍在进行，因此属动态平衡范畴。
湿度 H
解：tw = tas = 52℃；先确 定 tas = 52℃ 的绝热冷却
化工原理课件 固体干燥课件
※湿空气的焓的单位kJ/kg干气
14.2.1 湿空气的状态参数
2）湿空气的比体积
在常压下、 t℃ 的1kg干空气的体积为：
22.4 t 273 2.83 10 3 (t 273) M 气 273 在常压下、 t℃ 的H kg水汽的体积为 ：
H 22.4 t 273 4.56 10 3 H (t 273) M 水 273
14.1.2 对流干燥流程及经济性
• 对流干燥可以是连续过程，也可以是间歇过程。 干燥操作的经济性主要取决于能耗和热的利用率。
14.2 干燥静力学
14.2.1 湿空气的状态参数 14.2.2 湿空气状态的变化过程 14.2.3 水分在气—固两相间的平衡
14.2.1 湿空气的状态参数
４）湿球温度tw
(t tw ) kH (Hw H )rw
空气传给水的显热 水汽化带走的潜热
14.2.1 湿空气的状态参数
式中：
tw
t
kH
rw (H w
H)
kH、α ——分别为气相的传质系数与给热系数； Hw、rw——分别为湿球温度下的湿度与汽化热。
对空气-水系统，当被测气流的温度不太高，流速>5m/s
可由tas是等焓过程计算tw ，但tas和tw是两个 不同的概念。
3）对不饱和空气，t > tas = tw > td 对饱和空气，t = tas = tw = td
14.2.2 湿空气状态的变化过程
（3）两股气流的混合
总物料衡算式：
V1 V2 V3
水分衡算式：
V1H1 V2 H 2 V3 H 3
２）空气的湿度H
14.2.1 湿空气的状态参数
2）湿空气的比体积
在常压下、 t℃ 的1kg干空气的体积为：
22.4 t 273 2.83 10 3 (t 273) M 气 273 在常压下、 t℃ 的H kg水汽的体积为 ：
H 22.4 t 273 4.56 10 3 H (t 273) M 水 273
14.1.2 对流干燥流程及经济性
• 对流干燥可以是连续过程，也可以是间歇过程。 干燥操作的经济性主要取决于能耗和热的利用率。
14.2 干燥静力学
14.2.1 湿空气的状态参数 14.2.2 湿空气状态的变化过程 14.2.3 水分在气—固两相间的平衡
14.2.1 湿空气的状态参数
４）湿球温度tw
(t tw ) kH (Hw H )rw
空气传给水的显热 水汽化带走的潜热
14.2.1 湿空气的状态参数
式中：
tw
t
kH
rw (H w
H)
kH、α ——分别为气相的传质系数与给热系数； Hw、rw——分别为湿球温度下的湿度与汽化热。
对空气-水系统，当被测气流的温度不太高，流速>5m/s
可由tas是等焓过程计算tw ，但tas和tw是两个 不同的概念。
3）对不饱和空气，t > tas = tw > td 对饱和空气，t = tas = tw = td
14.2.2 湿空气状态的变化过程
（3）两股气流的混合
总物料衡算式：
V1 V2 V3
水分衡算式：
V1H1 V2 H 2 V3 H 3
２）空气的湿度H
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
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.ppt
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Pv 与Pg之和。 干燥过程中系统总压基本上恒定不变。且
结论： tw = f (t, H) ，气体的 t 和 H 一定，tw 为定值。
对于空气-水系统：
kH 1.09
rw tw t (H w H ) 1.09
饱和气体:H = Hs，tw = t，即饱和空气的干、湿球温度相等。 不饱和气体:H < Hs，tw < t。
b. 湿球温度的测定 湿球温度计测定湿球温度的条 件是保证纯对流传热，即气体 应有较大的流速和不太高的温 度，否则，热传导或热辐射的 影响不能忽略，测得的湿球温 度会有较大的误差。 通过测定气体的干球温度和 湿球温度，可以计算气体的 湿度。
t tw 气体
干燥器
气流干燥器
8
空气通过送风机吹入空气预热器， 预热后的热空气送入气流干燥管， 湿料由螺旋加料器推入干燥器并分 散于热气流中，受气流的输送并进 行干燥，干燥产品通过旋风分离器 从气流中分离出来，湿废气体由引 风机抽出排空。
1 2
6
7 干品 4
3
5
其他的干燥器主要还有 ； 流化床干燥器 转筒干燥器 喷雾干燥器
P= Pv +Pg
pv nv p g ng
干燥操作通常在常压下进行，常压干燥的系统总压接近 大气压力，热敏性物料的干燥一般在减压下操作。
相对湿度（Relative humidity） 湿度只表示湿空气中所含水份的绝对数，不能反映空 气偏离饱和状态的程度（即气体的吸湿能力）。 .相对湿度：在总压和温度一定时，湿空气中水汽的分 压 pv 与系统温度下水的饱和蒸汽压 ps 之比
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总压 P 一定，对给定的 ：
因 ps= f (t) ， 故 H = f (t) 。
(2) 绝热冷却线（等 tas 线）
t
tas
ras cH
(H as
H)
对给定的 tas： t = f (H)
对于空气-水系统，tas tw，等 tas 线可近似作为等tw线。 每一条绝热冷却线上所有各点都具有相同的 tas 。
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第一节 湿空气的性质和湿度图
一、湿空气的性质 二、湿度图及其应用
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一、湿空气的性质
（一）空气中水蒸气含量的表示方法
1、 水汽分压pw P（总压）=pa（干空气）+pw（水汽）
空气中水汽分压越大，水汽含量就越高。
摩尔量之比：
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2、湿度H（ humidity） kg 水/kg 干空气
热能以对流给热的方式由热干燥介质（通常热空气）传给湿 物料，使物料中的水分汽化。物料内部的水分以气态或液态 形式扩散至物料表面，然后汽化的蒸汽从表面扩散至干燥介 质主体，再由介质带走的干燥过程称为对流干燥。
优点：受热均匀，所得产品的含水量均匀。 缺点：热利用率低。
讨论以热空气为干燥介质，以水为湿分的对流干燥
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二、干燥方法
1、传导干燥
热能通过传热壁面以传导的方式传给湿物料 被干燥的物料与加热介质不直接接触，属间接干燥 优点：热能利用较多 缺点：与传热壁面接触的物料易局部过热而变质，受热不 均匀。 例如纸制品可以铺在热滚筒上进行干燥。
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2、辐射干燥
热能以电磁波的形式由辐射器发射到湿物料表面，被物
干 燥 Drying
丁楠
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序言
一、去湿及其方法 二、干燥方法 三、对流干燥的传热传质过程
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一、去湿及其方法
1、何为去湿？
从物料中脱除湿分的过程称为去湿。 湿分：不一定是水分！
2、去湿方法
机械去湿法 ：挤压（拧衣服、过滤） 物理法：浓硫酸吸收, 分子筛吸附, 膜法脱湿 化学法：利用化学反应脱除湿分（CaO） 干燥法：加热
cH ~ H = 100% = 60%
过P点的绝热冷却线与 =100%
P 0.092
的等相对湿度线的交点在横坐
标上对应的值即为绝热饱和温 度 。 读 得 tas=52℃ ， 即 tw =
tas=52 ℃；
td
tas
51℃ 52℃
62℃
温度 t
过P点的等湿度线（H=0.092）与 =100%的等相对湿度线的交点，
(t,)
(t, tw )
=100% H
A
B
t
(a)加热过程
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=100% H
B
A
C
t
(b)冷却过程
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=100% H B
绝热饱和线
A t
(c)绝热增湿、降温过程
湿空气在t－H图上经历如右图示 A→B→C→D→A的封闭循环。 H 试说明： （1）各部分的作用； （2）B、C两点所代表的空气何 者接受水份的能力较强。
表面水的 分压高
水向空气 主体传递
N kH (Hw H)A
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自身降温， 水温不再下降，
吸热
达到平衡
Q Nrw
对于空气~水蒸气系统而言 与水的初始状态无关
事实上，不论水温如何，最终必将达到此动态平衡
在一定的总压下，已知t、tw能否确定H?
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3、绝热饱和冷却温度
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与外界无热量交换，既无热 量补充，又无热量损失。
水分向空 绝热 空气降
气中汽化
温增湿
变焓 不
tas
饱和
对绝热饱和器作焓衡算，即可求出绝热饱和温度
一般H 及 Has 值均很小
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tas f t, H 是湿空气在绝热、冷却、增湿过程中达到
的极限冷却温度。
t
是湿空气的性质，而与水的状态无关
湿度 H
解：tw = tas = 52℃；先确 定 tas = 52℃ 的绝热冷却
线。
= 100% = 60%
在横轴上作 t = 52℃ 的等 温线与 =100% 的等相对
湿度线相交，作过此交点的
绝热冷却线，与 t = 62℃
的等温线的交点即为空气状
态 P 点。
P 0.092
td
tas
51℃ 52℃
湿气体参数的计算比较繁琐，甚至需要试差。为了方便和直 观，通常使用湿度图。
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空气湿度图的绘制 （Humidity chart）
横坐标：空气的干球温度，所有纵线为等温线。 右侧纵坐标：空气的湿度，所有的横线为等湿度线。
(1) 等相对湿度线 (等 线)
H 0.622 ps P ps
①—等湿升温 ②—等温增湿
①—等湿升温 ②—φ不变升温增湿
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横坐标H， 等湿线（平行于纵坐标）
纵坐标I， 等焓线（45℃于横坐标）
等温线t
等相对湿度线φ H＝0.622φ ps/(P-φ ps) 等分压线p p＝P H/(0.622 +H)，一般H很小
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湿物料内部 水分 湿物料表面 水分 干燥介质
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干燥是热、质同时传递的过程
T tw
物
Q
料 N
pw
p
注意干：燥只介要质物：料载表热面体的、水载分湿分体压高于气体中水分分压，干燥 即可进行，与气体的温度无关。 气体干预燥热过并程不：是物干料燥的的去充湿要过条程件，其目的在于加快水分汽化 和物料干燥的速介度质，的达降到温一增定湿的过生程产能力。
湿空气中水汽的质量与绝干空气的质量之比 ，又称湿含量。
对于水蒸气~空气系统：
H 18 nw 0.622nw
29 na
na
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nw pw na P pw
H 0.622 pw P pw
H f P, pw
当湿空气中水汽分压 pw 等于该空气温度下的饱和蒸汽压 ps 时，其湿度称为饱和湿度，用Hs 表示。
VT
V0 T0
V T 22.4 29 273
取1Kmol，29 Kg，22.4m3,
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V0
22.4 29
m3
/
Kg
（三）湿空气的热参数
1、比热
kJ/(kg 干气K)
常压下，将湿空气1Kg绝干空气及相应水汽的温度升高
（或降低）1℃所需要（或放出）的热量，称为湿比热。
ca干空气的比热，1.01kJ/(kg·K)
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三、对流干燥原理
温度为 t、湿份分压为 p 的湿热气体流过湿物料的表面， 物料表面温度 ti 低于气体温度 t。
1、传热过程
由于温差的存在，气体以对流方式向固体物料传热，使水 分汽化；
干燥介质 Q 湿物料表面 Q 湿物料内部
2、传质过程
在分压差的作用下，水分由物料表面向气流主体扩散， 并被气流带走。
绝热饱和温度：没有净的质量、热量传递进行，因此属静态平衡范畴。
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对于水蒸汽~空气系统，干球温度、绝热饱和温度和 露点间的关系为：
不饱和空气： ： t tas (tw ) td
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二.气体湿度图（Humidity chart）
到饱和，不能作为干燥介质。
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将
代入
在总压一定时 f T, H
（二）湿比容
1、比容 VH
在湿空气中，1kg绝干空气体积和相应水汽体积之和， 又称湿容积。 单位为 m3湿空气 ⁄ kg干空气
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VH
1 29
H 22.4 273 t
18
273
V nRT P
料吸收转化为热能，而将水分加热汽化。
优点：生产能力强，干燥产物均匀
缺点：能耗大
例如用红外线干燥自行车表面油漆
3、介电加热干燥
将需干燥的物料置于交频电场内，利用高频电场的交变作
用将湿物料加热，水分汽化，物料被干燥。
优点：干燥时间短，干燥产品均匀而洁净。
缺点：费用大。
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例如微波干燥食品
4、对流干燥
62℃
温度 t
由气体状态 P 点，用上例中类似的方法可以查出 H=0.092， =60%，td=51℃
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空气湿度图的用法 （Use of humidity chart）
【例3】已知空气的露点温度 td=51℃，相对湿度 =60% ，试 求 t、H、tas、tw 。
湿度 H
解：由 t=51℃ 的等温线 与 =100% 的等相对湿度线 的交点作过该点的等湿度 线 (H=0.092) ， 该 线 与 =60% 的等相对湿度线交于 P 点。
Φ＝1
DC
A
B
t
答： A→B 等湿增温 B→C降温增湿 C→D等湿降温至饱和 D→A维持饱和降温降湿 B点的相对湿度小, B点接受水分能力强
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将不饱和湿空气冷却至露点，再维持饱和度不变降温， 请设计两个可行的过程（每一个过程有一个参数不变） 将空气恢复到原状态，指出不变的参数，并在t-H图上定 性画出该循环过程 .
p kPa
t℃
I kJ/kg绝干气
总压一定 φ
H kg水/kg绝干气
由测出的参数确定湿空气的状态
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(四)湿空气的温度 1）干球温度 t 用普通温度计测得的湿空气的真实温度