华东理工化工原理固体干燥
化工原理 固体干燥知识点
减少干燥过程的各项热损失。
采用部分废气循环操作，一般废气循环量为总气量的20%~30%。
4. 干燥器
(1) 常用干燥器：厢式干燥器、喷雾干燥器、流化床干燥器、气流干燥器等
(2) 几种干燥器的特点
①喷雾干燥器：干燥速率快，干燥时间短(仅5~30s)，特别适用于热敏性物料的干燥；能处理低浓度溶液，且可由料液直接得到干燥产品。
②气流干燥器：颗粒在管内的停留时间很短，一般仅2s左右。
在加料口以上1m左右，物料被加速，气固相对速度最大，给热系数和干燥速率也最大，是整个干燥管最有效的部分。
③流化床干燥器：气速较气流干燥器低，停留时间长(停留时间可由出料口控制)。
化工原理-第14章 固体干燥 知识点
如图 14-2 所示，湿空气经风机送入预热器，加热到一定温度后送入干燥器与湿物料直接接触，进行传 质、传热，最后废气自干燥器另一端排出。
干燥若为连续过程，物料被连续的加入与排出，物料与气流接触可以是并流、逆流或其它方式。若为 间歇过程，湿物料被成批放入干燥器内，达到一定的要求后再取出。
经预热的高温热空气与低温湿物料接触时，热空气传热给固体物料，若气流的水汽分压低于固体表面 水的分压时，水分汽化并进入气相，湿物料内部的水分以液态或水汽的形式扩散至表面，再汽化进入气相， 被空气带走。所以，干燥是传热、传质同时进行的过程，但传递方向不同。
I = (cpg + cpv H )t + r0 H
式中 cpg ——干气比热容，空气为 1.01kJ/（kg•℃）；
cpv ——蒸汽比热容，水汽为 1.88 kJ/（kg•℃）；
r0 ——0℃时水的汽化热，取 2500 kJ/（kg•℃）；
对空气-水系统有
cpH = cpg + cpv H I = (1.01 + 1.88H )t + 2500H
方向 推动力
传热 从气相到固体
温度差
传质 从固体到气相
水汽分压差
（2）干燥过程进行的必要条件： ①湿物料表面水汽压力大于干燥介质水汽分压； ②干燥介质将汽化的水汽及时带走。
-1-
1
为确定干燥过程所需空气用量、热量消耗及干燥时间，而这些问题均与湿空气的性质有关。为此，以下介 绍湿空气的性质。
-2-
2
汽量，单位是 kg/kg 干气，即
式中 p 为总压。
H = M 水 • p水汽 = 0.622 p水汽
M 气 p − p水汽
p − p水汽
第十四章--固体干燥(化工原理)
tas
t
ras c pH
(H as
H)
tw
t
rw 1.09
(Hw
H)
t
ras c pH
(Has
H)
tas
14.2.2 湿空气状态的变化过程
补充说明：
1）对于一定t、H的空气tas为一定值，故tas是 空气的状态函数。
2）对于空气－水系统，对照tw的定义式 α/kH≈1.09≈cpH，而ras ≈rw，故tas =tw
（1）物料的去湿方法
①机械去湿
物料带水较多时，可先用离心过滤等机械分离方法
以除去大量的水。
②吸附去湿
用某种平衡水汽分压很低的干燥剂（如CaCl2、硅胶
等）与湿物料并存，使物料中的水分相继经气相而转入
干燥剂内。
③供热干燥
向物料供热以汽化其中的水分。供热方式又有多种。
※去湿方法中较为常用的方法是供热干燥。
保持湿润，这支温度计为湿球温度计。
22
14.2.1 湿空气的状态参数
5）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
湿球温度tw计算公式（推导过程见P221）:
式中：
tw
t
k H rw
(H w
H)
：空气至湿纱布的对流传热系数，W/m2 •℃；
=1，空气饱和，tw = t
②tw虽测的是湿纱布的温度，但它是由空气的H和 t 决定。即tw是空气的状态参数。
tw= f (H,t)，可由测定 tw后，由上式计算空气的H。
14.2.1 湿空气的状态参数
（2）与过程计算有关的参数 上述参数尚不足以满足干燥过程的计算
化工原理课件4--干燥
第七章 干燥
(Drying)
第七章 干 燥
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第一节 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与热量衡算 第四节 干燥速率与干燥时间 第五节 干燥器
第七章 干 燥
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第一节 概述
去湿——在化学工业中，有些固体原料、半成 品和成品中含有水分和或其它溶剂（统称为湿 分）需要除去。
第七章 干 燥
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四、对流干燥过程
本章主要讨论对流干燥，干燥介质是热空气，
除去的湿分是水分。
1、对流干燥的流程
预热器 空气 干燥产品 湿物料 干燥器 废气
第七章 干 燥
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2、对流干燥的特点
对流干燥是传热、传质同时进行的过程，但传递方向 不同，是热、质反向传递过程： 方向 推动力 传热 气 温度差
pw
第七章 干 燥
华东交大化工原理电子课件 经过以上分析可知，在空气绝热增湿过程中，空气失去 的显热与汽化水分带来的潜热相等，空气的温度和湿度虽随 过程的进行而变化，但其焓值不变。 进入饱和器的湿空气(t，H)焓＝离开饱和器的湿空气焓(tas，Has) cHa s (t tas ) Hras cHa s (tas tas ) Has ras
第七章 干 燥
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4、湿空气的温度
（1）、露点 td
定义：一定压力下，将不饱和空气等湿降温至 饱和，出现第一滴露珠时的温度。 湿度H与露点 td 的关系：
H 0.622
pd P pd
Pd—td下的饱和蒸汽压。
第七章 干 燥
华东理工大学化工原理简答题真题汇总
第一章流体流动1.何谓轨线？何谓流线？为什么流线互不相交？99答：轨线是同一流体质点在不同时刻所占空间位置的连线；流线是采用欧拉法考察的结果，流线上各点的切线表示该点的速度方向；因为同一点只有一个速度，由此可知，流线互不相交。
2.动能校正系数α为什么总是大于、等于1的？试说明理由？003.简述数学模型法规划实验的主要步骤。
00、03、06、10答：数学模型实验研究方法立足于对所研究过程的深刻理解，按以下主要步骤进行工作：①将复杂的真实过程本身化简成易于用数学方程式描述的物理模型；②将所得到的物理模型进行数学描述即建立数学模型；③通过实验对数学模型的合理性进行检验并测定模型参数。
4.流体流动过程中，稳定性是指什么？定态性是指什么？015.简述因次论指导下的实验研究方法的主要步骤。
01、04答：因次分析法的具体步骤：①找出影响过程的独立变量；②确定独立变量所涉及的基本因次；③构造因变量和自变量的函数式，通常以指数方程的形式表示；④用基本因次表示所有独立变量的因次，并出各独立变量的因次式；⑤依据物理方程的因次一致性原则和π定理得到准数方程；⑥通过实验归纳总结准数方程的具体函数式。
6.层流与湍流的本质区别是什么？02答：湍流的最基本特征是出现了径向的速度脉动。
当流体在管内层流时，只有轴向速度而无径向速度，牛顿型流体服从牛顿粘性定律；然而在湍流时，流体质点沿管道流动的同时还出现了径向的随机脉动，这种脉动加速了径向的动量、热量和质量的传质，动量的传递不仅起因于分子运动，而来源于流体质点的横向脉动速度。
7.非牛顿流体中，塑性流体的特点是什么？02、05、06、10答：含固体量较多的悬浮体常表现出塑性的力学特征，即只有当施加的剪应力大于某一临界值（屈服应力）之后才开始流动，流动发生后，通常具有剪切稀化性质，也可能在某一剪切率范围内有剪切增稠现象。
8.什么是流体流动的边界层？边界层分离的条件是什么？03答：由于流体粘性的作用，靠近壁面的流体将相继受阻而降速，随着流体沿壁面前流动，流体受影响的区域逐渐扩大，而流速降为未受边壁影响流速的99%以内的区域即为边界层。
化工原理-电子教案-第十章-固体干燥
13．干燥13.1概述一、物料的去湿方法1． 机械去湿：含水较高时，机械分离方法；2． 吸附去湿：含水较低时，用干燥剂 CaCl 2、硅胶； 3． 供热干燥：加热汽化水分； 二、干燥分类1． 按操作方式分连续干燥：工业常用；间歇干燥：小批量； 2． 按操作压强分常压干燥 真空干燥：要求处理后物料湿分低或热敏性物质； 3． 按传热或供热方式分（1）传导干燥 （2）对流干燥 （3）辐射干燥 （4）介电加热干燥 （5）联合干燥三、对流干燥过程的条件及特点干燥介质—热空气 汽化湿份—水分1． 对流干燥的必要条件：物料表面水汽分压>W P 空气中水汽分压W P （传质推动力），反之，则为干燥逆过程—吸湿； 2． 特点气固两相之间将发生（1）热量、质量同时传递 物料水分→干燥介质；干燥介质热量→物料；一般两者方向相反（2）过程的方向和极限 A 方向温度梯度为传热方向判据：低高t t →（热量传递方向）水汽分压为传质方向判据：低高W W PP →（质量传递方向） B 极限情况取决于干燥条件 包括（平衡条件：相平衡、热平衡两相的相对流量）3． 因目的不同，可以分为如下两大类（1） 以传热为目的，伴有传质过程。
如空气的直接水冷，目的是为了提高水温，利用余热降低空气温度；（2） 以传质为目的，伴有传热过程。
如空调中空气的增减湿；四、本章重点1． 湿空气的性质表征、状态参数及计算 2． 掌握湿度图的应用及干燥过程计算； 3． 掌握恒速及降速干燥的机理；13.2 湿空气的性质及湿度图湿空气是干空气和水气的混合物。
在对流干燥过程中，最常用的干燥介质是湿空气，将湿空气预热成热空气后与湿物料进行热量与质量交换，可见湿空气既是载热体，也是载湿体。
在干燥过程中，湿空气的水气含量、温度及焓等性质都会发生变化。
所以，在研究干燥的过程之前，首先要了解表示湿空气性质或状态的参数，如温度，相对湿度、干球湿度、露点、湿球温度、比容（湿容积）、比热、焓及绝热饱和温度等的物理意义及相互间的关系。
化工原理干燥现象的原理
化工原理干燥现象的原理
干燥是指将湿物质中的水或其他溶剂除去的过程。
化工原理中的干燥现象主要涉及到物质传质、热传导和质量平衡等原理。
1. 物质传质：湿物质中的水分子存在着与固体或其他溶质之间的相互作用力。
在干燥过程中，水分子需要克服这些相互作用力，才能从湿物质中逸出到气相中，实现传质过程。
传质通常是由高浓度到低浓度的方向进行，即从湿物质表面到气相中。
2. 热传导：在干燥过程中，通过向湿物质提供热量，可以提高物质的温度，促进水分子的蒸发和传质过程。
热传导的速度取决于热传导系数、温度梯度和物质的热容等因素。
3. 质量平衡：在干燥过程中，湿物质中的水分子通过蒸发从湿物质中逸出，同时空气中的水分子通过扩散等方式进入湿物质。
这种水分子的进出平衡使得湿物质中的水分子的含量逐渐减少，直到达到物料表面的饱和度。
综上所述，干燥现象主要是通过物质传质、热传导和质量平衡等原理来实现湿物质中水分子的从湿物质中蒸发并逸出的过程。
化工原理_40固体物料的干燥过程概述
cm
cm cs 4.187 X
三、湿物料的焓 I
定义 符号
单位
以1 kg 绝干料为基准的湿物料的焓值
I
kJ/kg绝干料
设 绝干料的焓值为 I s
水的焓值为 Iw 则
XI w I Is
三、湿物料的焓 I
以0℃为基准 设 湿物料的温度为 湿物料的干基湿含量为 X
c g 1.01
故
I 2 I 0 1.01(t 2 t 0 ) (2490 1.88t 2 )( H 2 H 0 )
一、热量衡算基本方程
物料的焓值
湿物料的 平均比热 容 绝干料的 平均比热 容 水的比 热容
cm1 I1
cm 2 I2
I1 cm ( 2 1 ) I2
二、湿物料的比热容
定义
cm
将以 1kg 绝干料为基准的湿物料的温度升 高（或降低）1 ℃ 所吸收（或放出）的热 量
符号 单位 设
cm
kJ / (kg绝干料· ℃)
绝干料 比热容 水分的 比热容
湿物料的干基湿含量为 X
则
cm cs Xcw
二、湿物料的比热容
在常用温度范围内 cw =4.187 kJ / (kg水· ℃) 故有
w
注意
湿物料中水分质量 湿物料的总质量
kg / kg湿物料
工业上通常用湿基含水量表示湿含量。
一、湿物料的含水量
2.干基含水量 干基含水量是指湿物料中水分质量与绝干物料 的质量比。
X
湿物料中水分质量 湿物料中绝干物料质量
kg / kg绝干料
两种含水量之间的关系
X w 1 X
w X 1 w
化工原理7固体干燥
化工原理7：固体干燥1. 简介固体干燥是化工过程中常用的一种技术，在许多行业中都有广泛的应用。
固体干燥的目的是去除固体材料中的水分或其他溶剂，以提高其保存性、稳定性和使用性能。
本文将介绍固体干燥的原理、常用的干燥方法以及干燥过程中需要注意的问题。
2. 固体干燥的原理固体干燥的原理是基于蒸发的原理，即将液体中的水分或溶剂蒸发掉，使固体材料中的水分含量降低。
固体干燥的过程中主要发生三个阶段的变化：加热阶段、干燥阶段和冷却阶段。
加热阶段：在这个阶段，固体材料被暴露在高温环境中，使其表面的水分开始蒸发。
同时，固体材料内部的水分也会通过温度梯度的传导逐渐向表面迁移。
干燥阶段：在加热阶段之后，固体材料的表面水分已经蒸发光了，此时需要继续加热，使固体内部的水分逐渐排出。
这个阶段需要维持一个适当的温度和湿度条件。
冷却阶段：在固体材料的内部水分排除后，需要将温度逐渐降低，使固体完全干燥。
冷却阶段也是干燥过程中的最后一个阶段。
3. 常用的固体干燥方法固体干燥有许多不同的方法，下面介绍几种常见的固体干燥方法：3.1 自然干燥自然干燥是最简单直接的干燥方法之一，它利用自然环境中的风力和阳光将固体材料中的水分蒸发掉。
自然干燥的优点是成本低廉，但缺点是速度较慢，无法控制干燥的速度和温度。
3.2 通风干燥通风干燥是通过将空气吹入干燥室，利用空气中的热量和携带的湿度将固体材料中的水分蒸发掉。
通风干燥的优点是干燥速度较快，可以通过控制风速和温度来控制干燥的速度和效果。
3.3 热空气干燥热空气干燥是将热空气通过固体材料中，以提高固体材料表面的温度，从而使水分蒸发。
热空气干燥的优点是速度快，可以精确控制干燥速度和温度，缺点是需要大量的能源。
3.4 微波干燥微波干燥是将微波辐射传递到固体材料中，利用微波辐射的加热效应使固体材料中的水分蒸发。
微波干燥的优点是速度快，能耗低，但需要对固体材料的形状和尺寸进行适当的调整。
4. 注意事项在进行固体干燥过程中，需要注意以下几点：•确定干燥的目标，即需要达到的水分含量或溶剂含量。
化工原理第十四章-固体干燥.
（1）湿度 又称湿含量 kg 水/kg 干空气
H
水气的质量 绝干空气的质量
水气的摩尔数 绝干空气的摩尔数
M M
v a
p水汽 P p水汽
18 29
H 0.622 p水汽 P p水汽
饱和湿度
Hs
0.622
P
ps ps
(2)相对湿度
p水汽 ps
100 %(当ps
P)
（1）湿度图
不饱和湿空气性质：P、H、pe、、cH、IH、t、tW、tas、td
自由度数 F C 2 2 1 2 3
给定不饱和湿空气的三个独立参数，就能确定不饱和湿空 气的状态。工程上，常在总压P一定时，再任意规定两个独立 参数，这样就把湿空气的状态唯一确定。如t－H图；I－H图
平衡水分：
在一定空气状态下，湿物料中 的恒定含水量称为该物料的 ~ 。
也就是在一定空气状态下物料中 不能除去的水分。 用X*表示，单位kg水/kg干料。 -------在一定空气状态下的干燥极限
t， p H
ps> p
空气 p= p
自由水分：物料总水分中，除了平衡水分以外的那部分水
影响平衡水分大小的因素：
常压下： H 2.83 103 4.56 103 H (273 t)
3．湿比热cH kJ/(kg 干气K)
（1+H）kg 湿空气
Cpg干空气的比热，k J/(kg· K) 1.01kJ/(kg·K) Cpv水气的比热，kJ/(kg·K) 1.88kJ/(kg·K)
tw
传热
传质ps
t, H
At tw N w Arw k H AH w H rw
化工原理8章固体物料的干燥
r
t t as ( H H )
as
c
as
H
② 绝热饱和温度是状态函数
t、H
空气 补充水
tas f (t, H )
③ 绝热饱和过程可当作等焓处理
绝热饱和塔示意图
即空气的入口焓近似等于空气的出口焓。
（7） 干、湿球温度 ① 干球温度与湿球温度 干球温度：普通温度计测出的空气温度；
（4） 湿比热容 cH （ kJ/kg干空气C ）
c c c H 1.011.88H
H
a
V
ca： 干空气比热容，约1.01 kJ/kg干空气·C； cv： 水蒸汽比热容，约1.88kJ/kg干空气·C。
（5） 湿比焓I ( kJ/kg干空气) 基准: 0C干空气、 0C时液态水的焓为零。
I cat (r0 cV )H (1.01 1.88H )t 2490H
或 qmW qmC ( X1 X 2 ) qm1w1 qm2w2
又 qm C qm1 (1 w1 ) qm 2 (1 w2 )
所以
q mW
qm1
w1 w2 1 w2
qm2
w1 w2 1 w1
（2）空气用量
进入和排出干燥器的湿分相等，故有：
qm C X 1 qmL H1 qm C X 2 qmL H 2
干燥过程： 利用热能除去固体物料中的湿分（水或其他溶剂）的单元操作。
机理 : 质量传递：湿份的转移，由固相到气相，以蒸汽分压为推动力。
热量传递： 由气相到固相，以温度差为推动力。
8.1.2 干燥过程的分类
常压干燥 操作压力 真空干燥
热空气
物料
t
间歇干燥 操作方式
连续干燥
化工原理-8章固体物料的干燥
化工原理-8章固体物料的干燥概述干燥是化工过程中常见的一种操作，用于除去固体物料中的水分或其他溶剂。
固体物料的干燥可以提高品质、耐久性以及减少储存和运输过程中的重量。
本文将介绍固体物料干燥的原理、方法和设备。
干燥原理固体物料的干燥是通过将物料暴露在热空气中，使其表面的水分蒸发，从而实现水分的除去。
下面是几种常见的干燥原理：1. 自然干燥自然干燥是指将物料暴露在自然环境下，利用自然空气的热量和湿度来除去水分。
这种方法适用于气候干燥、温度适宜的环境中，例如阳光充足的地区。
然而，自然干燥速度较慢，且受到天气条件的限制。
2. 对流干燥对流干燥是通过将热空气通过物料层进行流动，加速水分的蒸发和除去。
对流干燥可以使用多种方法实现，包括气流在固体颗粒之间自由冲洗和气流通过固体床进行传导。
3. 辐射干燥辐射干燥是利用电磁波（通常是红外线）的能量来加热物料表面，从而除去水分。
辐射干燥适用于需要低温干燥的物料，因为它可以避免由于高温而导致的品质降低或热解反应发生。
干燥方法固体物料的干燥可以使用多种方法实现。
以下是几种常见的干燥方法：1. 批处理干燥批处理干燥是将物料放置在干燥器中，在一定的时间内进行干燥。
这种方法适用于小规模生产或试验室规模，但效率相对较低。
2. 连续干燥连续干燥是通过将物料从干燥器的一端输入，经过干燥器内部的输送装置传送，最后从另一端输出。
这种方法适用于大规模生产，具有高效率和连续操作的优势。
3. 喷雾干燥喷雾干燥是将物料转化为液滴，通过将热空气通过喷雾器进行喷射，使液滴迅速蒸发并转化为固体颗粒。
这种方法适用于液态物料的干燥，可以实现快速、均匀的干燥。
干燥设备干燥设备是实现固体物料干燥的关键。
以下是几种常见的干燥设备：1. 滚筒干燥器滚筒干燥器是最常用的干燥设备之一，适用于大多数固体物料的干燥。
它由一个旋转的筒体和加热装置组成，物料通过旋转筒体的内部，与热空气进行热交换实现干燥。
2. 流化床干燥器流化床干燥器是一种在物料层中通过气流的冲击使物料悬浮起来的干燥器。
华东理工大学历年化工原理简答题答案
1997简答题答案1. 搅拌器应该具有哪两种功能？为达到均匀混合，搅拌器应具有两种功能：即在釜内形成一个循环流动，称为总体流动；同时希望产生强剪切或湍动。
液体在容器内做循环运动，搅拌器对单位流体所提供的能量必全部消耗在循环回路的阻力损失上，增加循环回路的阻力损失即提高液流的湍动程度，可以采取的措施有：提高搅拌器的转速，搅拌器可以提高较大的压头；阻止容器内液体的圆周运动：在搅拌器内加挡流板，破坏循环回路的对称性。
安装导流筒来抑制圆周运动的扩展，严格控制流动方向，既消除短路现象又有助于消除死区。
2. 过滤速率与哪些物性因素、操作因素有关？过滤的技术改进包括两个方面：寻找适当的过滤方法和设备以适应物料的性质，加快过滤速率可以提高过滤机的生产能力。
可以采用以下方法:1）改变滤饼结构如空隙率、可压缩性（常用方法是添加助滤剂是滤饼结构较为疏松且不可压缩）2）改变悬浮液中颗粒聚集状态，过滤之前先将悬浮液处理，使分散的颗粒聚集成较大颗粒。
其方法是：加入聚合电解质使固体颗粒之间发生桥接，形成多个颗粒组成的絮团；在悬浮液中加入电解质使颗粒表面的双电层压缩，颗粒间借助范德华力凝聚在一起。
3）动态过滤：采用多种方法，如机械的、水力的或电场的人为干扰限制滤饼增长的过滤方法。
3.流体流动边界层脱体分离的两个条件是什么？1）逆压梯度2）外层流体能量来不及传入边界层。
边界层脱体的后果是1）产生大量漩涡；2）造成较大的能量损失。
4.多效蒸发的效数受哪些限制？经济上限制：W/D 的上升达不到与效数成正比，W/A 的下降与效数成反比快。
技术上限制：00T T-t ,T-t ∆必须小于而是有限的。
5.简述板式塔的夹带液泛和溢流液泛现象。
夹带液泛：同样气速下，'e ,↑↑↑↑＇＇使Ｌ＋ｅ，液层厚度，ｅ，形成恶性循环。
溢流液泛：因降液管通过能力的限制而引起的液泛。
6.简述填料塔的载点和泛点。
载点：空塔气速u 达到u l 后，气速使上升气流与下降液体间摩擦力开始阻碍液体顺利流下，使填料表面持液量增多，占去更多空隙，气体实际速度与空塔气速的比值显著提高，故压力降比以前增加得快，这种现象称载液，L 点称载点。
华东理工大学化工原理习题答案(陈敏恒第三版)
17 u1 = A2
2( P1 − P2 ) ρ ( A12 − A22 ) 2( P1 − P2 ) ρ ( A12 − A22 )
u 2 = A1
18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32
F = 4.02×103N 略 u2 = 3.62m/s ; R = 0.41m F = 151N v = 5.5×10-6m2/s
-4 2
3
2
第五章 颗粒的沉降和流态化 1 ut = 7.86×10 m/s ; ut’ = 0.07m/s 2 dP = 88.8μm 3 τ = 8.43×10-3s ; s = 6.75×10-5m 4 dpmax = 3.6μm 5 dpmin = 64.7μm ; ηP = 60﹪ 6 可完全分开 7 ζRe2<48 8 η0 = 0.925 ; x 出 1 = 0.53 x 出 2 = 0.27 ; x 出 3 = 0.20 x 出 4 = 0 ; W 出 = 59.9kg/day 4 2 9 ε固 = 0.42 ; ε流 = 0.71 ; ΔФ = 3.14×10 N/m 10 略 11 D 扩 = 2.77m 12 略
化工原理习题答案（上册） 第一章 流体流动 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 PA（绝）= 1.28×105 N/m2 PA（表）= 2.66×104N/m2 W = 6.15 吨 F = 1.42×104N P = 7.77×104Pa H = 0.39m 5 2 △P = 2041×10 N/m 5 P = 1.028×10 Pa △h = 0.157m P（绝）= 18kPa H = 8.36m H = R PA> PB 略 P = Paexp[-Mgh/RT] u = 11.0m/s ; G = 266.7kg/m2s qm = 2.28kg/s R = 340mm qv = 2284m3/h τ= 1463s Hf = 0.26J/N 会汽化
化工原理 第八章 固体干燥
第八章固体干燥第一节概述§8.1.1、固体去湿方法和干燥过程在化学工业,制药工业,轻工,食品工业等有关工业中,常常需要从湿固体物料中除去湿分(水或其他液体),这种操作称为”去湿”.例如:药物,食品中去湿,以防失效变质,中药冲剂,片剂,糖,咖啡等去湿(干燥)塑料颗粒若含水超过规定,则在以后的注塑加工中会产生气泡,影响产品的品质.其他如木材的干燥,纸的干燥.一、物料的去湿方法1、机械去湿：压榨，过滤或离心分离的方法去除湿分，能耗底，但湿分的除去不完全。
2、吸附去湿：用某种平衡水汽分压很低的干燥剂（如CaCl2，硅胶，沸石吸附剂等）与湿物料并存，使物料中水分相续经气相转入到干燥剂内。
如实验室中干燥剂中保有干物料；能耗几乎为零，且能达到较为完全的去湿程度，但干燥剂的成本高，干燥速率慢。
3、供热干燥：向物料供热以汽化其中的水分，并将产生的蒸汽排走。
干燥过程的实质是被除去的湿分从固相转移到气相中，固相为被干燥的物料，气相为干燥介质。
工业干燥操作多半是用热空气或其他高温气体作干燥介质（如过热蒸汽，烟道气）能量消耗大，所以工业生产中湿物料若含水较多则可先采用机械去湿，然后在进行供热干燥来制得合格的干品。
二、干燥操作的分类1、按操作压强来分：1）、常压干燥：多数物料的干燥采用常压干燥2）、真空干燥：适用于处理热敏性，易氯化或要求产品含湿量很低的物料2、按操作方式来分：1）、连续式：湿物料从干燥设备中连续投入，干品连续排出特点：生产能力大，产品质量均匀，热效率高和劳动条件好。
2）、间歇式：湿物料分批加入干燥设备中，干燥完毕后卸下干品再加料如烘房，适用于小批量，多品种或要求干燥时间较长的物料的干燥。
3、按供热方式来分：1）、对流干燥：使干燥介质直接与湿物料接触，介质在掠过物料表面时向物料供热，传热方式属于对流，产生的蒸汽由干燥介质带走。
如气流干燥器，流化床，喷雾干燥器。
2）、传导干燥：热能通过传热壁面以传导方式加热物料，产生的蒸汽被干燥介质带走，或是用真空泵排走（真空干燥），如烘房，滚筒干燥器。
化工原理--干燥
H 0.622
= f (H, t)
ps P ps
加，故空气用作干燥介质应先预热。
ps 随温度的升高而增加，H 不变提高 t，，气体的吸湿能力增
H 不变而降低 t，，空气趋近饱和状态。当空气达到饱和状态而
继续冷却时，空气中的水份将呈液态析出。
比容H或湿比容：即每Kg干空气和其所带的HKg水汽所具有的体积
cHas (t tas ) Hras cHas (tas tas ) Has ras
ras tas t ( H as H ) cHas
绝热饱和冷却温度：不饱 和的湿空气等焓降温到饱 和状态时的温度。
tas t w
对于不饱和的湿空气 T Tw Td 对于饱和的湿空气 T Tw Td
干球温度 t ：湿空气的真实温度，简称温度(℃ 或 K)。将温度计直 接插在湿空气中即可测量。 当热、质传递达平衡时，气体对液体的供 空气的湿球温度： 热速率恰等于液体汽化的需热速率时： 当湿球温度计上温度达到稳定时，空 气向棉布表面的传热速率为： 液滴
Q A(t tw )
气膜
对流传热 q h 液滴 kH
H 0.622
ps P ps
若 t < 总压下湿空气的沸点，0 100%；
若 t >总压下湿空气的沸点，湿份 ps> P，最大 (空气全为水汽) < 100%。故工业上常用过热蒸汽做干燥介质；
若 t > 湿份的临界温度，气体中的湿份已是真实气体，此时 =0， 理论上吸湿能力不受限制。
cH cg 1 cv H
式中：cg — 绝干空气的比热
cv — 水汽的比热
对于空气-水系统：cg=1.01 kJ/(kg· ℃)，cv=1.88 kJ/(kg· ℃)
化工原理固体物料的干燥
化工原理固体物料的干燥干燥是化工过程中非常重要的步骤之一，广泛应用于化工、制药、食品等行业中。
固体物料的干燥是指将含有水分的固体物质通过各种方式去除水分，以达到干燥的目的。
本文将探讨固体物料的干燥原理、常用的干燥方法以及干燥过程中需要注意的问题。
一、固体物料的干燥原理固体物料的干燥原理主要涉及水分迁移、传递和蒸发三个方面。
1. 水分迁移水分迁移是指水分从高浓度区域向低浓度区域的移动。
当固体物料表面的水分含量大于内部水分含量时，水分会向外界扩散，直到达到平衡状态。
水分迁移的速度受到温度、湿度、气流速度等因素的影响。
2. 水分传递水分传递是指水分从固体物料内部向表面运动的过程。
它是通过温度差和浓度差来驱动的。
温度差会导致物料内部水分的蒸发，而浓度差则会导致物料内部水分向表面迁移。
3. 水分蒸发水分蒸发是指固体物料中的水分在加热的条件下转化为水蒸气并从物料表面蒸发出去的过程。
水分蒸发的速度与温度、湿度、气流速度等因素有关。
二、常用的干燥方法在化工领域，常见的固体物料干燥方法包括自然干燥、加热干燥、真空干燥和喷雾干燥等。
1. 自然干燥自然干燥是指将固体物料暴露在自然环境下，利用环境中的风力、太阳光、自然对流等因素将水分蒸发。
不过，由于自然环境的变化不稳定，自然干燥往往需要较长的时间。
2. 加热干燥加热干燥是指通过加热的方式将固体物料中的水分转化为水蒸气，从而达到干燥的目的。
常用的加热干燥方法有风干法、传导法、辐射法和对流法等。
其中，对流法是最常用的加热干燥方法，它通过热空气或其他气体对固体物料进行热交换，将物料中的水分蒸发出去。
3. 真空干燥真空干燥是指在低压条件下将固体物料中的水分蒸发出去的方法。
真空干燥常用于需要低温干燥的物料，例如热敏性物料。
在真空状态下，水的沸点降低，可以在较低的温度下将水分蒸发出去，避免物料的热敏性。
4. 喷雾干燥喷雾干燥是指将固体物料转化成细小颗粒，并通过高温气流将颗粒中的水分蒸发出去的方法。
化工原理课后习题答案固体干燥
第10章固体干燥1）已知空气的干燥温度为60℃，湿球温度为30℃，试计算空气的湿含量H，相对湿度，焓I和露点温度。
2）利用湿空气的I—H图完成本题附表空格项的数值，湿空气的总压。
3）湿空气（=20℃，）经预热后送入常压干燥器。
试求：①将空气预热到100℃所需热量：②将该空气预热到120℃时相应的相对湿度值。
4） 湿度为 的湿空气在预热器中加热到128℃后进入常压等焓干燥器中，离开干燥器时空气的温度为49℃，求离开干燥器时露点温度。
解： I = +t ＋2500H∵等焓 ∴ I 1 = I 2∴+t 1＋2500H 1 = +t 2＋2500H 2 + 128＋2500= + 49＋2500H 2 ∴ H 2 = 0.0498 kg 水/kg 干气 ∵H pP p=-⨯0622. ∴0049806221013105...=⨯⨯-pp∴ p = 7510 Pa 查表得 t d = 40℃5） 在一定总压下空气通过升温或一定温度下空气温度通过减压来降低相对湿度，现有温度为40℃，相对湿度为70%的空气。
试计算：①采用升高温度的方法，将空气的相对湿度降至20%，此时空气的温度为多少②若提高温度后，再采用减小总压的方法，将空气的相对湿度降至10%，此时的操作总压为多少 解： (1) t = 40℃时查表 p s = ，∴ p = p s = = Kpa∵H 1 = H 2 ∴ p = p ’= ∴p p KPa s '='==025163902258195.... 查表得 t = 63.3℃ (2) ∵t 不变 ∴p s =由63.3℃, = 10% 查图得 H = 0.014kg 水/kg 干空气 00140622258195258195....='-P ∴P ’=6） 某干燥器冬季的大气状态为 ℃，，夏季空气状态为℃，。
如果空气离开干燥器时的状态均为℃，。
试分别计算该干燥器在冬、夏季的单位空气消耗量。
化工原理第8章 固体干燥
2
2.加热去湿法 对固体物料加热，使所含的湿分汽化，并及时移走所生
成的蒸汽，使固体物料中的含湿量达到规定要求，这种去湿 方法称为固体干燥。固体干燥过程中湿分发生相变化，故其 热能消耗较多。
15
图8-5 湿空气的t—H图（总压101.3kPa）
16
图中各线的意义如下： （1）等温线，简称等t线，是与纵坐标平行的一组直线。在同一 根等t线上都具有相同的温度值。 （2）等湿线，简称等H线，是与横坐标平行的一组直线。在同一 根等H线上都具有相同的湿度值。 （3）等相对湿度线，简称等φ线，是一组从坐标系原点（t＝0，H ＝0）的附近散发出来的曲线，它是根据式（8-7）绘制的，当P一 定时，对于某一定值的φ，已知温度t（即ps），就可以算得一个对 应的湿度H。将许多（t，H）点连接起来，就成为某一百分数的等 线。
图8-4 绝热饱和器
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因在绝热情况下，故水向空气中气化时所需的潜热， 只能取自空气中的显热，即空气的湿度在增加，而温度则 在下降，但空气的焓是不变的。这一过程称为绝热冷却增 湿过程。
绝热冷却过程进行至空气被水汽所饱和，即达到稳定 状态，此时空气的温度不再下降，而等于循环水的温度， 此稳定状态的温度即为上述空气的绝热饱和温度。
21
由A点沿等t线向上与φ＝100%线相交于B点，再由B点沿 等H线向右，在纵坐标上可查得在干球温度下达到饱和时的 饱和湿度Hs；由A点沿等H线向左与湿热线相交于E点，由E 点沿等t线向上，在图上边的湿热数标线上可查得湿比热cH； 由A点沿等t线向上与湿容积线相交于G点，再由G点沿等H线 向左，在图左边的湿容积数标线上可查得对应的湿容积vH； 由A点作相邻两条绝热冷却线的平行线向左上方或右下方与 图左边或右边湿空气的焓值数标线相交，可得对应的焓值； 由A点沿等H线向左与水蒸汽分压线相交于K点，再由点K垂 直向上，可在图上边的蒸汽分压数标线上查得对应的水蒸汽 分压P。
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133解题思路：1. 已知：t 1=27℃，t d1=22℃，t 2=80℃， 求：1ϕ，2ϕ解题思路：查水的饱和蒸汽压 22℃ 2.668kPa 27℃ 3.6kPa 80℃ 47.38kPa11S dP P =ϕ 22S dP P =ϕ 121ϕϕ−ϕϕ变化： 2. 已知：t 1=65℃，t w1=40℃，t 2=25℃，P=101.3kPa 求：W 水，Q解题思路：查水的饱和蒸汽压 40℃ 7.375kPa r W =2401kJ/kg 25℃ 3.168kPawww p P p H −=622.0)(09.1111w ww t t r H H −−= SSS p P p H H −==622.02221H H W −=水11112500)88.101.1H t H I ++=（22222500)88.101.1H t H I ++=（ 21I I Q −=3. 已知：P=100kPa求：用焓——湿度图填充下表。
解题思路：查焓——湿度图干球温度 ℃ 湿球温度 ℃湿度 kg 水/kg 干空气相对湿度 热焓 kJ/kg 干空气水汽分压 kPa露点℃13480 40 0.0319 11.0 165 4.8 32.560 35 0.026 20 125 4.1 29 40 28 0.020 43 95 3.2 25 57 33 0.024 21 120 3.7 28 50 30 0.0196 25 98 3.0 23 4. 已知：t 1=80℃，H 1=0.01kg 水/kg 干气，W 水=0.1kg/S ，θ=30℃，V 干=10kg 干气/S ，忽略热损失求：（1）ΔI （2）t 2（3）忽略ΔI ，t 2 解题思路：（1）喷水后气体增加的焓即液体所带入的焓干气干水kg kJ V c W I p /25.110/3018.41.0/=××==∆θ（2）I 1+ΔI= I 22211122*********.101.1)(2500)88.101.12500)88.101.1(2500)88.101.1/02.0101.001.0H IH H t H t H t H I H t H kg kg V WH H +∆+−++=∴++=∆+++∴=+=+=（（干气水干（3）若忽略ΔI ，则I 1=I 222111288.101.1)(2500)88.101.1H H H t H t +−++=（ 5. 已知：t 1=30℃，t d1=20℃，V 湿=1000m 3/h ，W=2.5kg/h ，t 3=60℃，P=101.3kPa 求：(1) t 2，H 2 (2) 3ϕ解题思路：（1）查水的饱和蒸汽压，20℃时 P d =2.338kPaddP P P H −=622.01 )273)(1056.41083.2(1331+×+×=υ−−t H H135干水湿干V W H H V V V H−==∴12∵ t d2=t 22222622.0S S S p p P p H 得−=∴查对应的饱和温度t 2（2）查60℃，p S3=19.91kPa323S S p p =ϕ∴6. 已知：P=101.3kPa ，t=25℃, ϕ=100%，X 1*=0.02kg 水/kg 干料ϕ=40%，X 2*=0.007kg 水/kg 干料, X=0.25，空气25℃，ϕ=40%求：自由含水量，结合水量，非结合水量 解题思路：自由含水量=X-X 2* 结合水量=X 1*非结合水量=X-X 1*7. 已知：N 恒=1.1kg 水/m 2·h ，G C =1000kg ，A=55m 2，X 1=0.15kg 水/kg 干料， X 2=0.005kg 水/kg 干料，X*=0，X c =0.125kg 水/kg 干料， 求：τ解题思路：∵ X 1>X c >X 2∴ 干燥过程分恒速阶段与降速阶段两部分]ln )[(21X X X X X AN G C C C C +−=τ+τ=τ∴恒降恒8. 已知：浅盘n=50只，盘底面积70×70cm ，厚度h=0.02m ，ρ湿=1600kg/m 3， X 1=0.5kg 水/kg 干料，X 2=0.005kg 水/kg 干料，X*=0，X C =0.3kg 水/kg 干料 干燥条件：平行流过u=2m/s ，t=77℃，ϕ=10%，N 降∝(X-X *) 求：τ解题思路：以一只盘为基准进行计算G=A ·h ·ρ湿=0.7×0.7×0.02×1600=15.68kg11X GG C +=查焓—湿图，t=77℃，ϕ=10%时，H136t w =38℃，r w =2411kJ/kg)273)(1056.41083.2(33+×+×=υ∴−−t H H HHυ+=ρ1湿空气的密度 湿空气的质量流速8.0)'(0143.0'G u G =αρ=)(w wt t r N −α=恒 ACC N X X A G −⋅=τ∴1恒 2ln X X N X A G C C C 恒降⋅=τ 降恒τ+τ=τ∴9. 已知：t 0=20℃，H 0=0.01kg/kg 干气, t 1=120℃，t 2=70℃，H 2=0.05kg/kg 干气,θ1=30℃，w 1=20%,θ2=50℃，w 2=5%，c ps =1.5kJ/(kg ·℃)，G 2=53.5kg/h ， Q 损=0 求：（1）V 空 （2）Q P （3）Q D解题思路：（1）1111w w X −=2221w w X −=)()1(2122X X G W x G G C C −=−=212H H WH H W V −=−=空137(2) 11112500)88.101.1(H t H I ++=00002500)88.101.1(H t H I ++= )(01I I V Q P −=空(3) 22222500)88.101.1(H t H I ++=)()()()(1212111222i i G I I V Q c c i c c i C D L p ps pL ps −+−=θΧ+=θΧ+=空10．已知：P=100kPa ，w 1=0.5，w 2=0.01，G=20kg/s ，t 0=25℃，H 0=0.005kg 水/kg 干气，t 2=50℃，ϕ2=60%，理想干燥器求：（1）V （2）t 1 （3）η 解题思路：（1）1111w w X −=2221w w X −=)1(1x G G C −=查焓—湿图，t 2=50℃，ϕ2=60%时，H 2）（干干112211)(H V V H H X X G V C +=−−=（2）∵理想干燥器 ∴ I 1=I 211222122211188.101.1)(2500)88.101.12500)88.101.1(2500)88.101.1H H H t H t H t H H t H +−++=∴++=++（（（3）0121t t t t −−=η11．已知：P=100kPa ，w 1=0.20，w 2=0.01，G=1.75kg/s ，t 0=20℃，t w0=16℃，ϕ2=70%，138求：（1）一次预热t 1=120℃，V ，η（2）先预热至t 1=120℃达ϕ2=70%后，再加热至t 3=100℃， 再达ϕ4=70%后排出，求V ，η 解题思路：（1）1111w w X −=2221w w X −=)()1(211X X G W x G G C C −=−=水∵理想干燥器∴由I —H 图查得：H 0，H 2，t 2）（）（水干水002021H H H W V H H V W +×−=∴−=121t t t t −−=η（2）0 1 2 4 ϕ2=70%有中间加热，理想干燥器 由I —H 图得H 4=0.0615kg 水/kg 干气，t 4=51℃ ）（水0041)(H H H W V +×−=))(88.101.1())(88.101.1()()()'()'(2322332010011023014321t t H I I H H t t H I I H H I I I I I I I I −+=−∴=−+=−∴=−+−−+−=η139))(88.101.1(2500)88.101.1())(88.101.1(2500)88.101.1(432432424210210202t t H I I H t H I t t H I I H t H I −+=−∴++=−+=−∴++=))(88.101.1())(88.101.1())(88.101.1())(88.101.1(232010432210t t H t t H t t H t t H −++−+−++−+=η∴12．已知：理想干燥器，V 循=0.8V 废，H 0=0.0033kg 水/kg 干气，t 0=16℃t 2=67℃，H 2=0.03kg 水/kg 干气 ,G 1=1500kg 湿料/h ，w 1=0.47，w 2=0.05求：V ，Q 预解题思路：1111w w X −=2221w w X −=)1(1x G G C −=1221)(H H X X G V C −−=干解法1：∵ 循环后，空气用量不变时，Q 予不变，η不变00002500)88.101.1(H t H I ++=∴ 222212500)88.101.1(H t H I I ++==）（干干予0021)(H V V I I V Q +=−=∴解法2：由混点作物料恒算得 5H m =H 0+4H 2 2221212500)88.101.1(2500)88.101.1H t H H t H I I H m m m ×+×+=×++∴=（得得t 1，算Q 干。