化工原理固体干燥

第七章固体干燥第—节概述第二节湿空气的性质与湿度图第三节干燥过程的物料衡算和热量衡算第四节物料的平衡含水量与干燥速率第五节干燥设备第—节概述固体物料去湿方法二、湿物料的干燥方法三、对流干燥过程的传热与传质、固体物料去湿方法去湿 湿分从物料中去除的过程。

去湿目的；1）工艺要求；2）贮存；3）运输。

X 物理去湿加热去湿（F 燥）去湿的方法 '机械去湿二、湿物料的干燥方法（1）热传导干燥法(2)对流传热干燥法(3)红外线辐射干燥法(4)微波加热干燥法(5)冷冻干燥法干燥过程的分类：按操作压力分］警瓷I真空干燥1•传热、传质同时, 但方向相反；2 •介质是热载体， 有是湿载体。

1•物料表面水汽压力大于干燥介质中水汽分压; 三、对流干燥过程的传热与传质干燥过程进行必要条件:1 ■鼓风机；2■预热器； 5■螺旋加料器；6■旋风分离器;2•干燥介质要将汽化的水分及时带走。

第二节湿空气的性质与湿度图—、湿空气的性质湿空气的湿度图及其应用—、湿空气的性质（一）湿空气中湿含量的表示方法1.湿空气中水汽分囲Vp v =py2.相对湿度（P定义：一定T、P, Pv与同温度下Ps之比的百分数。

0 =生xlOO%Ps饱和空气，Py二Ps ， 0=1，不可作为干燥介质; 3.湿度（湿含量）H 定义：山£干空气所携带的水汽质量。

惑水汽 Kg 干空气不饱和空气, 內〈Ps ,卩〈1，可作为干燥介质。

l&02〃v28.95/1叫 PgP-PvH J8・02—0.622』28.95〃OP - Pv当P为一定值时，Pv琨时，H=化即：H s = fit, P)H = f(p v)H s = 0.622 PsP - PsH与卩的关系：H表示空气中水汽含量的绝对任，而卩反映湿空气水气含量的曲对大小，不饱和程度, 吸收水汽的能力，(P I〜能力f o（二）湿空气的比体积、比热容和焙1・湿空气的比体积如［nP 湿空气/kg 干气］O H =u g +u v Ho =22^X273^X10L33=0773X X X10L33 g29 273 P 273 P22-41 273 + f 101-33 . nxx T 101-33 u v = ---- x ----- x ----- = 1.244 -- x -----H = 0.622 (PPsP-(PPs・•・(p = f(H, t)定义：1kgv 18 273 P273 PT 101.33 j = (0.773+1.244H)——x―—H273 PP—定，U H=W' H)2.湿空气的比热容C H定义：在常压下，将lkg干空气和其所带有的Hkg水汽升高温度1K所需的热量。

[kj/kg干气・K]c H =Cg+c v H= 1.01 + 1.88H = f(H)3.湿空气的焙7 [kj/kg干气]定义：湿空气的焙为干空气的焙与水汽的焙之和。

I=I g+I v H=c g t + (r0+c v t)H= r0H + (Cg+c v H) Z = 2492H+ (1.01 + 1. H)t = 2492H+cI = t)(三)湿空气的温度1.干球温度f2・露点石定义：一定压力，不饱和空气等湿降温至饱和的温度。

H = 0.622 卩匚p~Ps t d=f(H)p s：為下的饱和蒸汽压。

3.湿球温度J湿球温度计在空气中所达到的平衡或稳定的温度。

湿球温度计工作原理Q = aA(t-t w ) N=k H A(H w -H) Q = aA(t-t w )= r w k H A(H w -H)k n r Uf气膜对流传热Q 糞鲁 a G 珥t=>讨论：1）以、A ；H XU 0-8,久与氐H 之比与物性有关。

a空气一水系统，u>5m/s ：厂"山％% 物系一定，切=/（爲H ）LVJ Il ：l对流传质N气体 t,H2）饱和空气：z w=r；3）不饱和空气：t^< t o测定〈的意义：1）测定H ；2）确定物料表面的温度。

4・绝热饱和温度-s定义：空气绝热增湿至饱和时的温度。

绝热饱和器空气变化过程：1) n； 2)HT； 3) 7不变。

Q = c H(t-t as) = r as(H as-H)・・・ t as=f(t,H)心与心s的关系::大量空气与少量水接触，空气丫、H的不变;:大量水与一定量空气接触，空气降温、增湿。

:传热与传质速率均衡结果，属动平衡;:热量衡算与物料衡算导出，属静平衡。

・〈与-S数值上的差异取决于力与呦两者之间的差别。

空气一水体系：空气—甲苯体系:H•当空气为不饱和状态：t > (t as) > t d;当空气为饱和状态：t = r w (r as) = t d o二、湿空气的焙湿图及其应用C H、V H y IH、、t（is、t<l、0、Pw = f （f，H）F=c—0+2=2—1+2=3P—定，F=2,两个独立参数确定空气状态、性质。

（一）图的构造等湿线等温线 等恰线P ・H 线S X 3越蜓<4359等相对湿度线 030.0S Q.06 0.07 0・08 0.09 0.J0.11 v.12 "・I3 O.M 0.15 0.16 0.17 0.19 0.19 0.2<i"•kg 水也毛干弋（二）焙湿图的应用1・已知两个独立参数，定空气状态点，求其它性能参数例1已知（=30 °C,严60%求：H、心、t a s0 = 100%例3已知（、I dt 'f d *o'定状态。

第三节干燥过程的物料衡算和热量衡算一、干燥过程的物料衡算二、干燥过程的热量衡算-X干燥过程的物料衡算（一）物料中含水量表示方法（1）湿基含水量w [kgzlc/kg湿物料]呼=湿物料中水分质量湿物料总质量（2）干基含水量X [kgzIC/kgT物料]丫二湿物料中水分质量~湿物料中绝干物料质量(3)两者关系1+X(二)物料衡算(1)干燥产品流量厶2湿废气体<> G,H2 LIL =1/1-^) =厶(1 _四2 ) (2)水分蒸发量W干燥产品L Q 9湿物料W =G(H2-H1) = L(X l-X2) 热空气G，H\(3)空气消耗量二、干燥过程的热量衡算Q LQ P干燥产品热气体湿废气体 °，丹2, ‘2,‘2湿气体 G 耳），，0, ‘0Q D湿物料(1)预热器的加热量Q?=G(I1-I Q) = Gc pH1(t l-t0)kW (2)干燥器的热量衡算GI] + L c I r+Q D= GI2 + L C I2+Q L第四节物料的平衡含水量一、物料的干燥实验曲线二、物料的平衡含水量曲线三、恒定干燥条件下的干燥速率与干燥时间（一）干燥实验曲线恒定干燥条件： 空气温度 •湿度 •流速•与物料接触状况干燥曲线：X 、6与1■的关系曲线。

物料的干燥实验曲线干燥时间T（二）干燥过程的三阶段1 •预热段：物料升温，X变化不大。

2•恒速干燥段：物料温度恒定在心，Xr呈直线,气体传给物料热量全部用于湿份汽化。

3•降速干燥段：物料开始升温，X变化减慢，气体传给物料的热量仅部分用于湿份汽化，其余用于物料升温，当x=r, &=t o物料的平衡含水量曲线0.32（一）物料的平衡含水量曲线平衡水分（F）:不能用干燥方法除去的水分。

；r=/（物料种类、空气性质）〔吸水性弱的X*小0.250.24OJCCJ6Q.120.080.04---------&0 7V 140 90 JOO空气相对湿度%（t为定值）固体物料（丝）中所含水分的性质（二）自由水分与平衡水分自由水分（X—X*）:可用干燥方法除去的水分。

（三）结合水分与非结合水分结合水分——水与物料有结合力，p w< p s o非结合水分--- 水与物料无结合力，P w= P s o注意:1）结合水分与非结合水分只与物料的性质有关，而 与空气的状态无关，这是与平衡水分的主要区别。

2）平衡水分是指定空气，干燥的极限， 与空气和物料有关，且一定是结合水分。

三、恒定干燥条件下的干燥速率与干燥时间（一）间歇干燥过程和干燥速率曲线 干燥速率:单位时3) X 低,可能吸湿。

间、单位干燥面积汽化水分量。

dW u = ---- [kg 水/m2・s]dW = -L c dXL c dX u = --- --AdzABC段：恒速干燥阶段AB段：预热段BC段：恒速段CDE段：降速干燥阶段c点：临界点Xc：临界含水量E点：平衡点r：平衡水分2.01—2•飞)・¥呈、4降速阶段恒速阶段<1C叫/1 * / || // I 1 7|| 1( /II 匚 X.,IIx ^ 0.10.2 0.3 X’ Xix/kg 水・(kg 绝干物料门恒定干燥条件下的干燥速率曲线（二）恒速干燥阶段物料表面湿润，X>Xc,汽化的是非结合水分。

Gw =k n(H vv-H) = U c血水/m2・s»Q = ( w)= w丿U c=-(t-t w) = k il(H vv-H)r w恒速干燥速率恒速干燥特点：l・u=uc=const・2.物料表面温度为3・去除的水分为非结合水分；4・々—干燥条件决定，表面汽化控制;1 •影响〃的主要因素：t、H、u.空气与物料接触方式2.恒速阶段干燥时间计算代T）f L c dXdr -——-——AU cc的来源：（1）由干燥速率曲线查得a◎用N A=—（t-t^） = k n（H^-H）计算（三）降速阶段1.影响眈的因素：实际汽化表面减小（CD,除非结合、结合水分）汽化面向内部移动（DE,除结合水分）〃因素：与物料性质、结构、尺寸、形状、堆积厚度有关，与空气状态关系不大。

2.降速阶段干燥时间计算Jo J x c Ail方法：(1)图解积分法(2)解析计算法M c =忍(Xc - Xu=k x(X-X^)*)XcT2 = (J ~dXJX2 Au当x*=o时，总干燥时间:^u c X?T = T1+T2（四）临界含水量Xc1.吸水性强的物料Xc＞吸水性弱的物料Xc 2•物料层越薄、分散越细，Xc越低3•干燥条件：朴，皿,血。

％越大，忑越高。

第五节干燥设备一、常用对流干燥器简介干燥的选用一、常用对流干燥器简介（一）厢式干燥器（盘架式干燥器）小型的称为烘箱，大型的称为烘房,可同时处理多种物料。

通常在常压或真空下间歇操作。

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。