化工原理第九章
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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。
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
（1）机械去湿法。 （2）吸附去湿法。 （3）加热去湿法。
第一节 概 述
二、 干燥方法的分类
干燥操作按照不同的方式可划分为不同的种类。
（1）按操作压力不同，干燥可分为常压干燥和真空干燥。真空干燥 的温度较低，适用于热敏性、易氧化或要求含水量很低物料的干燥。
（2）按操作方式划分，干燥又可分为连续干燥和间歇干燥。连续干 燥具有生产能力大、产品质量均匀、自动化程度高、劳动强度小等优点。
第二节 湿空气的性质及湿度图
将式（9－4）代入式（9－2）可得H与φ 的关系式为
由式（9－5）知，当压力一定时，湿空气的湿度是温度和 相对湿度的函数。
第二节 湿空气的性质及湿度图
思考题9-1
若已知空气的湿度H值，怎样计算1kg湿空气中绝干 空气的质量？
第二节 湿空气的性质及湿度图
（三）湿空气的比容
（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。
第九章 干 燥
能力目标
通过本章的学习，能熟练应用湿焓图来确定湿空气的状 态及性质参数，会利用干燥过程的物料衡算和热量衡算、平 衡关系和速率关系进行干燥器最基本的计算，确定干燥过程 物流间的关系、干燥时间的计算及干燥设备的选型。
第一节 概 述
一、 去湿方法的分类
除去湿物料中湿分（大多为水分）的操作，工业上称为 去湿。常用的去湿方法有：
第二节 湿空气的性质及湿度图
（二）相对湿度
在一定总压下，湿空气中水汽分压pw与同温度水的饱和蒸气压ps 的百分比称为相对湿度百分数，简称为相对湿度，以φ 表示，即
第二节 湿空气的性质及湿度图
湿度是湿空气含水量的绝对值，由湿度不能判别湿空气能否 作为干燥介质。相对湿度反映空气的不饱和程度，由其可判断湿 空气能否作为干燥介质。当pw=ps时，φ =1，表示湿空气被水汽 所饱和，称为饱和空气，饱和空气不能再吸收水分，因此不能作 为干燥介质；当pw=0时，φ =0，表示湿空气中不含水分，为绝干 空气，这时的空气具有最大的吸湿能力。所以相对湿度值越小， 表明该湿空气的不饱和程度越大，其干燥能力越强。
第一节 概 述
在对流干燥过程中，热的空气与物料直接接触，两者产生相对 运动，热空气将热量传给物料，物料表面的水分受热汽化并被空气 带走，物料内部的水分向表面扩散。干燥介质既是载热体又是载湿 体，物料在获得热量的同时，水分汽化由液相进入气相，所以干燥 过程是传热、传质同时进行的过程。传热的方向是由气相到液相， 传热的推动力为热空气与湿物料之间的温度差，传质的方向是由液 相到气相，传质的推动力是物料表面水蒸气的分压与热空气中的水 蒸气分压的差值，干燥速率由传热速率和传质速率共同控制。
cH=1.01+1.88H
(9－7a)
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
IH=Ig+HIw
（9－8）
式中IH——湿空气的焓，kJ/kg
Ig——绝干空气的焓，kJ/kg
wk.baidu.com
第二节 湿空气的性质及湿度图
在对流干燥过程中，不饱和 湿空气既是载热体又是载湿体， 因而可通过空气的状态变化来理 解干燥过程的传热、传质特性， 为此，应先了解湿空气的性质。
湿空气是由绝干空气和水蒸气 组成的，干燥过程中湿空气中的水 分含量是不断变化的，但绝干空气 的量不变，故以1kg绝干空气作为 基准来研究湿空气的性质。
湿空气中，1 kg绝干空气与其所带的Hkg水汽的总体积称为湿空气 的比容，又称为湿容积，以vH表示，若湿空气视为理想气体，则
vH=1 kg绝干空气的体积+H kg 其中，1 kg绝干空气的体积为
第二节 湿空气的性质及湿度图
H kg水汽的体积为
第二节 湿空气的性质及湿度图
（四）湿空气的比热容
常压下，含1 kg绝干空气和含有H kg水汽的湿空气温度升高（或降 低）1 ℃
式中pw——水汽的分压，Pa或kPa； p——总压，Pa或kPa。
第二节 湿空气的性质及湿度图
由此看出，当总压一定时，湿空气的湿度是水汽分压的函数，当 湿空气中的水汽分压等于该空气温度下纯水的饱和蒸气压时，空气达 到饱和，相应的湿度称为饱和湿度，以Hs表示，即
式中Hs——空气的饱和湿度，kg水汽/kg绝干空气； ps——空气温度下纯水的饱和蒸气压，Pa或kPa。
第二节 湿空气的性质及湿度图
一、 湿空气的性质
（一）湿度H 湿度又称湿含量，是湿空气中水汽的质量与绝干空气的质量比。即
第二节 湿空气的性质及湿度图
湿度也可以理解成1kg的绝干空气对应的湿空气中水蒸气的质量。 常压下湿空气可视为理想气体，由道尔顿分压定律可知，混合气体 中各组分的摩尔比等于分压比，则式（9－1）可变为
Iw——水汽的焓，kJ/kg水汽。
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。
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
（1）机械去湿法。 （2）吸附去湿法。 （3）加热去湿法。
第一节 概 述
二、 干燥方法的分类
干燥操作按照不同的方式可划分为不同的种类。
（1）按操作压力不同，干燥可分为常压干燥和真空干燥。真空干燥 的温度较低，适用于热敏性、易氧化或要求含水量很低物料的干燥。
（2）按操作方式划分，干燥又可分为连续干燥和间歇干燥。连续干 燥具有生产能力大、产品质量均匀、自动化程度高、劳动强度小等优点。
第二节 湿空气的性质及湿度图
将式（9－4）代入式（9－2）可得H与φ 的关系式为
由式（9－5）知，当压力一定时，湿空气的湿度是温度和 相对湿度的函数。
第二节 湿空气的性质及湿度图
思考题9-1
若已知空气的湿度H值，怎样计算1kg湿空气中绝干 空气的质量？
第二节 湿空气的性质及湿度图
（三）湿空气的比容
（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。
第九章 干 燥
能力目标
通过本章的学习，能熟练应用湿焓图来确定湿空气的状 态及性质参数，会利用干燥过程的物料衡算和热量衡算、平 衡关系和速率关系进行干燥器最基本的计算，确定干燥过程 物流间的关系、干燥时间的计算及干燥设备的选型。
第一节 概 述
一、 去湿方法的分类
除去湿物料中湿分（大多为水分）的操作，工业上称为 去湿。常用的去湿方法有：
第二节 湿空气的性质及湿度图
（二）相对湿度
在一定总压下，湿空气中水汽分压pw与同温度水的饱和蒸气压ps 的百分比称为相对湿度百分数，简称为相对湿度，以φ 表示，即
第二节 湿空气的性质及湿度图
湿度是湿空气含水量的绝对值，由湿度不能判别湿空气能否 作为干燥介质。相对湿度反映空气的不饱和程度，由其可判断湿 空气能否作为干燥介质。当pw=ps时，φ =1，表示湿空气被水汽 所饱和，称为饱和空气，饱和空气不能再吸收水分，因此不能作 为干燥介质；当pw=0时，φ =0，表示湿空气中不含水分，为绝干 空气，这时的空气具有最大的吸湿能力。所以相对湿度值越小， 表明该湿空气的不饱和程度越大，其干燥能力越强。
第一节 概 述
在对流干燥过程中，热的空气与物料直接接触，两者产生相对 运动，热空气将热量传给物料，物料表面的水分受热汽化并被空气 带走，物料内部的水分向表面扩散。干燥介质既是载热体又是载湿 体，物料在获得热量的同时，水分汽化由液相进入气相，所以干燥 过程是传热、传质同时进行的过程。传热的方向是由气相到液相， 传热的推动力为热空气与湿物料之间的温度差，传质的方向是由液 相到气相，传质的推动力是物料表面水蒸气的分压与热空气中的水 蒸气分压的差值，干燥速率由传热速率和传质速率共同控制。
cH=1.01+1.88H
(9－7a)
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
IH=Ig+HIw
（9－8）
式中IH——湿空气的焓，kJ/kg
Ig——绝干空气的焓，kJ/kg
wk.baidu.com
第二节 湿空气的性质及湿度图
在对流干燥过程中，不饱和 湿空气既是载热体又是载湿体， 因而可通过空气的状态变化来理 解干燥过程的传热、传质特性， 为此，应先了解湿空气的性质。
湿空气是由绝干空气和水蒸气 组成的，干燥过程中湿空气中的水 分含量是不断变化的，但绝干空气 的量不变，故以1kg绝干空气作为 基准来研究湿空气的性质。
湿空气中，1 kg绝干空气与其所带的Hkg水汽的总体积称为湿空气 的比容，又称为湿容积，以vH表示，若湿空气视为理想气体，则
vH=1 kg绝干空气的体积+H kg 其中，1 kg绝干空气的体积为
第二节 湿空气的性质及湿度图
H kg水汽的体积为
第二节 湿空气的性质及湿度图
（四）湿空气的比热容
常压下，含1 kg绝干空气和含有H kg水汽的湿空气温度升高（或降 低）1 ℃
式中pw——水汽的分压，Pa或kPa； p——总压，Pa或kPa。
第二节 湿空气的性质及湿度图
由此看出，当总压一定时，湿空气的湿度是水汽分压的函数，当 湿空气中的水汽分压等于该空气温度下纯水的饱和蒸气压时，空气达 到饱和，相应的湿度称为饱和湿度，以Hs表示，即
式中Hs——空气的饱和湿度，kg水汽/kg绝干空气； ps——空气温度下纯水的饱和蒸气压，Pa或kPa。
第二节 湿空气的性质及湿度图
一、 湿空气的性质
（一）湿度H 湿度又称湿含量，是湿空气中水汽的质量与绝干空气的质量比。即
第二节 湿空气的性质及湿度图
湿度也可以理解成1kg的绝干空气对应的湿空气中水蒸气的质量。 常压下湿空气可视为理想气体，由道尔顿分压定律可知，混合气体 中各组分的摩尔比等于分压比，则式（9－1）可变为
Iw——水汽的焓，kJ/kg水汽。