第八章 干燥
湿空气的焓
0.6
C
100%
等焓线
H=0.016kg/kg干气
随堂练习
• • • • 1.在湿度一定时，不饱和空气的温度越低，其相对湿度越＿＿_. 2.恒速干燥阶段物料表面的温度等于__________________。 3.干燥这一单元操作，既属于传热过程，又属______________。 4.相对湿度φ值可以反映湿空气吸收水汽能力的大小，当φ值大时，表 示该湿空气的吸收水汽的能力_________。 5.湿空气通过预热器预热后，其湿度___________，热焓 ______________，相对湿度__________ 6. 某物料含水量为0.5 kg水.kg 绝干料，当与一定状态的空气接触时， 测出平衡水分为0.1kg水.kg 绝干料，则此物料的自由水分为 _____________。 7. 已知在ｔ＝50℃、P＝1atm时空气中水蒸汽分压Pw =55.3mmHg，则 该空气的湿含量H＝＿＿＿＿＿＿＿＿；相对湿度φ＝＿＿＿＿＿＿＿ ；（50℃时,水的饱和蒸汽压为92.51mmHg） 8．在一定的干燥条件下，湿物料中能被除去的水分称为 若要获得绝干物料，所采用干燥介质的相对湿度应为 。
1）干球温度
用普通温度计测得的湿空气的真实温度 2）湿球温度 湿球温度计在温度为t，湿度为H的不饱和空气流中，达 到平衡或稳定时所显示的温度。
t
tw
水
大量的 湿空气 t, H
tw
水
大量的 湿空气
t, H t Q, N,kH
表面水的 分压高
水向空气 主体传递
蒸发时 需要吸热
自身降温
N kH ( H s,t H )S
•
• • •
4、比热
cH
喷雾干燥设备的原理技术
特点：载热体在系统中组成一个封闭的循环回路， 有利于节约载体热。
回收有机溶剂，防止污染大气，载热体大多使用 惰性气体（如N2,CO2等）。 流程：从干燥塔排除的废气，经旋风除尘器除去 微细粒子，然后进入冷凝器。
冷凝器的作用:是将废气中的溶剂（或水分）冷凝 下来，除湿后的尾气经鼓风机升压，进入一个间 接式加热器后又变为热风，如此往复循环使用。
由于高温热风进入干燥室立即与（含水多的 物料）喷雾液滴接触，室内温度急降，不会 使干燥的物料受热过度，料温升高较小，因 此适宜于热敏性物料的干燥。风与物料接触 不充分，越到底部，传热温差小，传热速率 小。
在并流系统中，最热的干燥空气与水分含量最 大的液滴接触，因而迅速蒸发，液滴表面温度 接近于空气的湿球温度，同时空气的温度也随 着降低，因此，从液滴到干燥成品的整个过程 中，物料的温度不高，这对于热性物料的干燥 是特别有利的。这时，由于蒸发速度快，液滴 膨胀甚至破裂，因此并流操作时所得产品常为 非球形的多孔颗粒，具有较低的视密度。
自惰就是指系统中有一个自制惰性气体的装置。 在这个装置中，引入空气和可燃性气体进行燃烧， 将空气中的氧气烧掉，剩下氮气和二氧化碳作为 干燥介质。
为使系统中气体压力平衡，在鼓风机出口处安装 一个放气减压装置，部分空气可排放到大气中。
适用于：有臭气发出，产品有高度爆炸性，着火 危险，通过燃烧消除掉臭气和产品粉末。
常用于压力喷雾。
对于逆流操作系统中，在塔顶， 喷出的雾滴与塔底上来的热空 气相接触，因此，蒸发速度较 并流的慢。在塔底，最热的干 燥空气与最干的颗粒接触，物 料易过热.
若干燥产品能经受高温，需要 较高的视密度时，则用逆流系 统最合适。
逆流过程中，平均温度差和分 压差较大，停留时间较长，有 利于传质和传热，热的利用率 也高。
第八章 干燥
一、影响干燥速度的因素 二、确定干燥介质参数的依据
一、影响干燥速度的因素 1、影响内扩散的因素 、
热湿传导：温度差引起的水分沿温度梯度方向扩散。 热湿传导：温度差引起的水分沿温度梯度方向扩散。 热端 冷端 内扩散形式 湿传导：湿度差引起的水分沿湿度方向的扩散。 湿传导：湿度差引起的水分沿湿度方向的扩散。 湿端 干端
第八章
8.1 干燥过程
坯体的干燥
8.2 干燥制度的确定 8.3 干燥方法
干燥的目的：排除坯体中的水分， 干燥的目的：排除坯体中的水分，同时赋予坯体一 定的干燥强度， 定的干燥强度，满足搬运以及后续工 修坯、粘结、施釉）的要求。 序（修坯、粘结、施釉）的要求。
8.1 干燥作用与干燥过程
一、坯体中水分的类型及结合形式
四、 坯体干后性质的影响因素
1）与后续工序的关系 ） 要求干坯强度高 最终含水率一定程度上决定坯体的气体率和干坯强度 水分过高会降低生坯强度，窑炉效率， ①水分过高会降低生坯强度，窑炉效率，施釉后难以达 到要求的釉层厚度。 到要求的釉层厚度。 ②水分过低则会在大气中吸湿，产生表面裂纹， 浪费干 水分过低则会在大气中吸湿，产生表面裂纹， 燥能量。 燥能量。 一定的气孔率可保证釉料能粘在坯体上 渗透性则保证施釉后坯体内外成分均匀
2、 影响外扩散的因素 、
表面水分汽化，向介质扩散。 表面水分汽化，向介质扩散。 表面水蒸气分压与介质分压差） （表面水蒸气分压与介质分压差） 相关因素：干燥介质、生坯的温度； 相关因素：干燥介质、生坯的温度； 干燥介质的流速、方向。 干燥介质的流速、方向。
3、其它因素 、
1）干燥方式； ）干燥方式； 2）坯体厚度和形状 ） 3）干燥设备的结构以及坯体放置位置是否合理。 ）干燥设备的结构以及坯体放置位置是否合理。
第八章干燥二、湿空气的性质(二)
主讲教师:沈吉林
8
化工原理
0.16
H
0.14
0.12
0.10
0.08
绝热饱和线 等焓线
等湿球温度线
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 120
温度/℃
主讲教师:沈吉林 湿空气的湿度-温度图
湿度/kg.(kg干空气)-1
主讲教师:沈吉林
4
化工原理
0.16
H
0.14
等湿线
湿度/kg.(kg干空气)-1
0.12
0.10
0.08
0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
温度/℃
主讲教师:沈吉林 湿空气的湿度-温度图
5
化工原理
湿空气的湿度图及其应用 一、湿空气的湿度图（t-H图） 3、 等相对湿度线（等φ线） ： 它是一组从左下角发出的曲线，在同一条相对湿度 线上都具有相同的相对湿度。φ=100%的曲线称为饱和空 气线，这时空气完全被水蒸气所饱和。饱和空气线的左 上方是过饱和区域，这时湿空气成雾状，故称雾区，不 能用来干燥物料。饱和空气线的右下方是不饱和空气区 域，这个区域中的空气可以作为干燥介质。由图中可以 看出，当湿空气的湿度一定时，温度越高，则相对湿度 百分数越低，其吸水能力越强。因此，对于干燥操作有 意义的是φ=100%饱和空气线的右下方不饱和区域。
主讲教35 1.25 1.00 2490 2460 1.35 2430 1.05
湿热/kJ.(kg干空气.℃)-1
第八章干燥四、干燥的能量衡算
干燥过程的能量衡算
热量衡算:
预热器提供的热量QP
干燥器输入的热量QD 整个干燥系统的总传热量Q 干燥器的热效率和干燥效率 空气通过干燥器时的状态变化
主讲教师:沈吉林
1
化工原理
热量衡算:
连续干燥过程的热量衡算示意图 主讲教师:沈吉林
2
化工原理
热量衡算:
主讲教师:沈吉林
3
化工原理
热量衡算:
上式称为连续干燥系统热量衡算基本方程式
主讲教师:沈吉林
8
化工原理
热量衡算: 分析
加热干燥系统的总热量Q主要用于
加热空气 加热并汽化水分
L 1.01 1.88H 0 (t2 t0 )
W (2490 1.88t2 4.1871 )
加热湿物料
热损失 主讲教师:沈吉林
GCm (2 1 )
主讲教师:沈吉林
6
化工原理
热量衡算: 湿物料的焓的表示:
以0℃液态湿分及固体的焓为0，则以1kg 绝干物料为基准的焓：
I ' (Cs XCw ) ; C s : 绝干物料的比热 ;
C w : 水分的比热 ; Cm : 湿物料的比热 ;
' LI1 G I1' QD LI 2 G I 2 QL
干燥器
t0=20℃ W2=0.2%,θ2=60℃ Cs=3.5kJ/kg.℃
QD
解:（1）新鲜空气用量，kg/h；
X1 w1 0.03 0.03093 1 w1 1 0.03 X2 w2 0.002 0.002 1 w2 1 0.002
G G1 (1 w1 ) 1200 (1 0.03) 1164 kg / h
第八章 干燥技术
非结合水分：与物料机械形式的结合，附着在物料表面的水，具有和独立存
在的水相同的蒸汽压和汽化能力。 结合水分：与物料存在某种形式的结合，其汽化能力比独立存在的水要低， 蒸汽压或汽化能力与水分和物料结合力的强弱有关。
热干燥过程的基本流程
新鲜空气 过滤器 鼓风机 加热器
中多余的湿份。
除湿方法
机械除湿——如离心分离、沉降、过滤。 物理化学除湿——加干燥剂如硅胶、无水氯化钙、石灰等 干燥 ——利用热能使湿物料中的湿份汽化。除湿程
度高，但能耗大。
惯用做法：先采用机械方法把固体所含的绝大部分湿份除去，
然后再通过加热把机械方法无法脱除的湿份干燥掉，以降低
除湿的成本。
干燥分类
因此，干燥速率也是一个定值；
实际上，该阶段的干燥速率决定于物料表面水分汽化的速率、决 定于水蒸气通过干燥表面扩散到气相主体的速率。因此，又称为 表面汽化控制阶段。 此时的干燥速率几乎等于纯水的汽化速度，和物料湿含量、物料 类别无关； 影响因子主要有：空气流速、空气湿度、空气温度等外部条件。
热空 气流 过湿 物料 表面
热量 传递 到湿 物料 表面 传热过程
内部 水分 扩散 到表 面 传质过程
传热推动力：热空气的温度t空气 >物料表面的温度t物表
干燥曲线和干燥速率曲线
干燥速率曲线：干燥速率 U 或干燥速度 N 与湿含量 X 的关系曲线。 干燥过程的特征在干燥速率曲线上更为直观。
干速率 U 或 N C
喷雾干燥设备
采用雾化器，将料液分散成细小雾滴，在喷雾干燥器内 直接进行干燥，并采用旋风分离器对干燥后的物料进行 回收；
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。
天津大学版《化工原理》课件
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§8-1干燥介质的性质及湿焓图
焓
kJ/kg
绝 干 气
=100% tas
水 气 分 压
kPa
H
kg水/kg绝干气
化工原理 干燥
材料与化学工程学院 化学工程教研室
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§8-1干燥介质的性质及湿焓图
焓
kJ/kg
绝 干 气
=100%
水 气 分 压
kPa
H
kg水/kg绝干气
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材料与化学工程学院 化学工程教研室
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§8-1干燥介质的性质及湿焓图
焓
kJ/kg
=100%
水 气 分 压
kPa
绝 干 气
H
化工原理 干燥
kg水/kg绝干气
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材料与化学工程学院 化学工程教研室
§8-2 干燥过程的物料衡算和热量衡图
对于空气-水系统：
p H 0.622 P p
Mw=18.02kg/kmol，Mg=28.96 kg/kmol 总压一定时，湿气体的湿度只与湿份蒸汽的分压有关。
化工原理 干燥 材料与化学工程学院 化学工程教研室
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§8-1干燥介质的性质及湿焓图
ps 饱和湿度 H s 0.622 P ps
H 0 H1 H 1 H 0 ( 1 ) H 1 0.05362kg( 苯 ) kg( 绝干氮气) H0
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§8-1干燥介质的性质及湿焓图
ps|T 283 K Mv H 1 H s|T 283 K H 1 M g P ' ps|T 283 K 2788.51 ps|T 283 K exp( 20.7936 ) 6.05kPa 283 52.36 P ' 320.4kPa
第八章 结晶与干燥解读
晶坯
晶核
晶体
第一节 结晶基本原理
初级非均相成核是指由于灰尘的污染,发酵液中的菌体, 溶液中其它不溶性固体颗粒的诱导而生成晶核的现象 , 称为 初级非均相成核。 由于实际的操作中难以控制溶液的过饱和度，使晶核的 生成速率恰好适应结晶过程的需要。因此，在工业中，一般 不以初级成核做为成核的标准。 （2）二次成核 向介稳区（不能发生初级成核）过饱和 度较小的溶液中加入晶种，就会有新的晶核产生。我们把这 种成核现象称为二次成核。工业上的结晶操作均在有晶种的 存在下进行。因此，工业结晶的成核现象通常为二次成核。 在二次成核中有两种起决定作用的机理：液体剪切力成核和 接触成核。其中又以接触成核占主导地位。
第一节 结晶基本原理
（4）温度的影响 当温度升高时，成核 的速度升高。一般当温度 升高时，过饱和度降低。 因此，温度对成核速度的 影响要以 T 与 S 相互消长速 度决定。依实验，一般的 成核速度随温度上升达到 最大值后，温度再升高， 成核的速度反而下降。
第一节 结晶基本原理
（5）碰撞能量E的影响 大产生的晶粒数越多。 （6）螺旋浆的影响 螺旋浆对接触成核的影响最大，主 在二次成核中，碰撞的能量E越
第一节 结晶基本原理
在上述三个区域中，稳定区内，溶液处于不饱和状态， 没有结晶；不稳区内，晶核形成的速度较大，因此产生的结 晶量大，晶粒小，质量难以控制；介稳区内，晶核的形成速 率较慢，生产中常采用加入晶种的方法，并把溶液浓度控制 在介稳区内的养晶区，即AB线与C′D′线区域内，让晶体逐渐 长大。 过饱和曲线与溶解度曲线不同，溶解度曲线是恒定的， 而过饱和曲线的位置不是固定的。对于一定的系统，它的位 置至少与三个因素有关：①产生过饱和度的速度（冷却和蒸 发速度）；②加晶种的情况；③机械搅拌的强度。冷却或蒸 发的速度越慢，晶种越小，机械搅拌越激烈，则过饱和曲线 越向溶解度曲线靠近。在生产中应尽量控制各种条件，使曲 线AB和C′D′之间有一个比较宽的区域，便于结晶操作的控制。
中药制药工艺与设备第八章干燥工艺
真空冷冻干燥 食品也可以最大限 度的保留原有的营 养和风味，其色、 味、形与新鲜品基 本完全相同。
2、冷冻干燥的工艺过程
冻干工艺包括预冻、升华和再干燥三个分 阶段。
（1）制品的预冻
①预冻物料处理：一般制成溶液或悬浊液， 浓度在4%~25%之间。分装厚度不超过 15mm，要求表面极大而厚度小。
（1）制品的ห้องสมุดไป่ตู้冻
②预冻速率
快速冷冻——形成小冰晶——升华慢，干燥 速率慢——成品粒子细腻，外观均匀，比表 面积大，多孔结构好，溶解速度快。 慢速冷冻——形成大冰晶——升华快，干燥 速率快——成品空隙大，复原性较差，溶解 速度慢
（3） 解吸干燥阶段
通过加热法除去物料中仍然残留着的少量 水分。 制品升温的最高许可温度一般在25~40℃。 通常解吸干燥阶段，将板温控制在+30℃左 右，并保持恒定，维持2hr以上。
制品干燥后的含水量应控制在3%以下。
冷冻干燥机的结构与功能
冷冻干燥机由冷冻干燥箱、制冷系统、真 空系统、加热系统、冷凝系统、电器仪表 及控制系统所组成。
（1）制品的预冻
③预冻温度：应低于制品共熔点10~15℃。 一般-30~-35 ℃。
共熔点：溶液真正全部凝固的温度。
④预冻时间：一般2~3hr
（2）升华干燥阶段
制品完全冻结后，开真空冷凝器，真空冷 凝器温度达到－40℃左右时，对箱体抽真 空，待真空度达到规定数值（通常20~40Pa） 后，可对箱内制品进行加热。 加热温度控制在制品共熔点以下。至肉眼 已看不到制品中有冰晶存在时，90％以上 的水分已除去，大量升华过程基本结束。 升华干燥阶段时间一般在12~24hr。
（2）压力式雾化器
2第八章聚酯切片及其干燥习题参考答案
涤纶长丝习题的参考答案第八章聚酯切片及其干燥1.长丝对切片质量有何要求？并说明理由。
[1] 特性粘数特性粘数是用来表示切片相对分子质量大小的一个指标。
相对分子质量的大小直接影响其加工性和纤维质量。
由于相对分子质量测量较麻烦，所以用特性粘数来表示。
相对分子质量低，则熔体粘度下降，纺丝易断头，纤维也经不起较高倍率的拉伸，所得成品强力下降，延伸度上升，耐热性、耐光性、耐化学稳定性差。
当相对分子质量小于8000～10000时，几乎不具可纺性。
要使产品既具有适当的物理机械性能，又能顺利纺丝，聚酯切片必须有适当的相对分子质量。
长丝切片的特性粘数，一般为0.66 0.02dL/g。
[2] 熔点(软化点)熔点是指高分子链能自由运动的温度。
熔点高低直接影响纺丝温度。
长丝生产要求切片的熔点260℃左右。
若波动大，会使生产波动，质量不稳定。
熔点升高或降低，均可能使染色性能下降。
[3] 二甘醇含量二甘醇是切片生产中的付产物，其含量的多少影响切片的熔点、色相和成品的染色，要求含量小于1.3%。
且分布均匀。
[4] 凝聚粒子聚酯切片中的凝聚粒子主要有聚合物的氧化凝胶物，二氧化钛凝聚物，催化剂沉淀物，以及反应釜壁上生成的高熔点物，碳化物等。
这些杂质的存在一方面加重了熔体预过滤器或组件过滤层的负荷，而且还极易导致毛丝和断头，要求凝聚粒子含量＜0.4个/mg（10μm ＜直径＜20μm）。
[5] 端羧基含量：端羧基含量高，说明相对分子质量分布宽，可纺性差。
一般要求其含量为30mmol/106mg。
[6] 二氧化钛含量：在聚酯切片中加入TiO2的目的是为了使纤维消光，加入量为0.3%～0.5%。
在能取得较好消光效果的前提下，TiO2的含量应尽量低，并且分布均匀，粒子细。
[7] 灰分：含量高，表明切片内杂多，切片的可纺性差。
一般要求<0.1%。
[8] 铁质：含铁量高，会使纤维发黄，色泽变差，要求其含量<3ppm。
[9] 色相：切片的色相不仅影响成品纤维的色相，而且影响切片的可纺性。
北京化工大学_《化工原理》_课件_第八章_干燥
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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。
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： 传热 方向 气 固 固 传质 气
推动力
温度差
水汽分压差
5
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干燥过程进行的必要条件： * 物料表面水汽压力大于干燥介质中水汽分压；
空气—水体系，
kH 空气—甲苯体系，
cH
， t w t as
kH
c H ，tw tas
当空气为不饱和状态：t tw (tas) td； 当空气为饱和状态： t = tw (tas) = td。
30
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8.1.2 空气的湿度图及其应用
11
pw pS
100%
即：
f ( pw，t )
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当 φ =1时：
pw = ps，湿空气达饱和，不可作为干燥介质；
当 φ <1时：
pw < ps，湿空气未达饱和，可作为干燥介质。
φ越小，湿空气偏离饱和程度越远，干燥能力越大。
结论：
湿度 H 只能表示出水汽含量的绝对值，而
别被加热到50℃和120℃，求值 。
13
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三、湿空气的比热与焓 1、湿比热（湿热）cH [kJ/kg干气•℃]
定义：在常压下，将1kg干空气和其所带有的Hkg水
汽升高温度1℃所需的热量。
cH cg cv H 1.01 1.88 H f ( H )
第八章干燥综合征演示文稿
临床表现
起病缓慢、隐匿，临床表现多样
局部表现
眼部症状 口干症 其他干燥症表现
第8页，共45页。
临床表现
系统表现
肌肉骨骼症状 肺部症状
肾受累 消化道症状 神经系统病变 血管损害
自身免疫性甲状腺疾病
第9页，共45页。
眼部症状
早期表现：眼干，可有异物或烧灼感，视力模糊，似有幕状物，畏 光，红肿，眼疲劳
糖皮质激素剂量应根据病情轻重决定,剂量与其他结缔组织病治疗用法 相同。
肾小管酸中毒的患者主要是替代疗法，但如果是新发病例，或者肾 脏病理显示为小管及其周围以炎性病变为主的，也可以考虑激素疗 法或加免疫抑制剂的治疗，泼尼松0.5-1 mg/kg/d。
第38页，共45页。
羟氯喹
羟氯喹200-400 mg／可以降低ss患者免疫球蛋白 水平。
第13页，共45页。
其他干燥症表现
鼻干燥 感染 充血、结痂、鼻出血 气管干燥症 慢性干咳 皮肤干燥症 皮肤瘙痒、脱皮
第14页，共45页。
第15页，共45页。
肌肉骨骼症状
肌肉 累及占2%左右，表现为肌痛，肌无力， 由间质性肌炎造成
关节 约10%病例累及关节，呈现肿痛，常为 非侵犯性关节炎。
利妥昔单抗375 mg／mz，每周1次治疗SS患者，12周后患者主观症状显著缓解，涎腺有残余功
能的患者涎液流率也有明显增加。
SS患者使用利妥昔单抗发生血清病样不良反应的概率较高，同时使用较大剂量的糖皮质激素有可能 减少这种不良反应的发生。
利妥昔单抗能否最终改变Ss病程，消除pSS外分泌腺体中的异常免疫反应，还需要更长时间、更 大样本的观察。
其余系统损害者经恰当治疗大多病情缓解，甚至恢复日 常生活和工作。
化工原理第八章干燥
I Ig H v (c I g H v )t r c 0 H c H t r 0 H
显热项
汽化潜热项
对于空气-水系统： I(1.0 1 1.8H 8 )t24H 90
G1
W
G2中仍含少量水分-干燥产品； 注意与绝干物料G的区别。
5.2.3干燥系统的热量衡算
1、热量衡算基本方程
加入干燥系统的Q被用于： ①加热空气 ②蒸发水分 ③加热湿物料 ④热损失
2、干燥系统的热效率
说明：
* t2, H2 ;
* t2 也 不 ,一 宜 t2 般 ta 过 1s (2低 ~ 0 5)。 0 C
风风机量：V 0LH 0 vL (0.77 1.2 24 H 0)42 (27 7 t0 3)3 1 (P 0 0 1 ) 3
3.产品流量( G)2：
G c G 2 (1 w 2 ) G 1 (1 w 1 )
G2
(1 (1
w1) w2)
G1
Gc (1 w 2 )
第五章 干燥
概述
去湿定义：从物料中脱除湿分的过程称为去湿。 湿分：不一定是水分！
一、去湿方法： 1.机械法：沉降、过滤、离心分离 ——低能耗 2.化学法：使用吸附剂或干燥剂 ——成本甚高 3.干燥法： 加热→湿分汽化→蒸汽排出 ——能耗较大
注：干燥介质：是指带走湿分的外加气相
按操作压强 —
常压干燥（√）
2918
273 P
27 t3 1 .0 1 13 50 vH (0 .77 1 .2 2H 4) 4273 P
食品工程原理——干燥
1 等湿度线(等H线) 一组与纵轴平行的直线。在同一条等H线上，湿空气的露
点td不变。
2 等焓线(等I线) 一组与横轴平行的直线 。在同一条等I线上，湿空气的温度
t随湿度H的增大而下降，但其焓值不变。
3 等温线(等t线)
I=(1.88t+2490)H+1.01t
当空气的干球温度t不变时，I与H成直线关系，故在I-H图中 对应不同的t，可作出许多等t线。 各种不同温度的等温线，其 斜率为(1.88t+2492)，故温度愈高，其斜率愈大。因此，这许多 成直线的等t线并不是互相平行的。
(e)湿球温度tw ；
解 由已知条件：Ｐ＝101.3kN/m2， H=0.02 kg水/kg干空气，
t=20o C，在I-H图上定出湿空气的状态点Ａ点。
pv=3kN/m2 φ=10% I＝122kJ/kg干空气
td=24oC tw=33o C
三、湿空气的基本状态变化过程
1 间壁式加热和冷却
若空气的温度变化范围在露点以上，则空气中的含水量始终 保持不变，且为不饱和状态，为等湿过程，过程线为垂直线。
1H
273 t 1.013 105
vH
( 29
) 22.4 18
273
P
(0.772 1.244 H ) 22.4 273 t 1.013 105
273
P
7 露点 td
不饱和的空气在湿含量Ｈ不变的情况下冷却，达到饱和状 态时的温度，称为该湿空气的露点(dew piont),用符号td表示。
tw
t
kH rtw
(H s,tw
H)
对空气~水蒸气系统而言， α/kH=1.09
强调：
湿球温度实际上是湿纱布中水分的温度，而并不代表空气的
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第八章 干 燥1、已知湿空气的总压力为100 kPa ，温度为50 ℃，相对湿度为40%，试求（1）湿空气中的水汽分压；（2）湿度；（3）湿空气的密度。
（50 ℃时水的饱和蒸气压s 12.34kPa p =）；（4）湿空气的焓解：（1）湿空气的水汽分压：s =0.412.34 4.936kPa p p φ=⨯= （2）湿度：0.6220.622 4.9360.0323/100 4.936v v p H kg kg p p ⨯===--绝干气（3）密度：273101330(0.772 1.244)273H t H pυ+=+⨯⨯327350101330(0.772 1.2440.0323)0.974/273100000H m kg υ+=+⨯⨯⨯=绝干气3H1+H10.0323=1.06/0.974kg m ρυ+==（4）焓：(1.01 1.88)2490(1.01 1.880.0323)50+24900.0323=134/I H t H kJ kg =++=+⨯⨯⨯绝干气2、将o 025C t =、00.005kg /kg H =水绝干气的常压新鲜空气，与干燥器排出的o 240C t =、20.034kg /kg H =水绝干气的常压废气混合，两者中绝干气的质量比为1：3，若将混合湿空气预热后用于将某湿物料自湿基含水量0.2降至0.05，湿物料流量为1000kg/h ，假设系统热损失可忽略，干燥操作为等焓干燥过程。
试求（1）混合气体的温度、湿度、焓和湿度和相对湿度；（2）若要将预热器的出来的空气的相对湿度降低到10%，应升高到多少度？（3）新鲜空气耗量；（4）预热器出口空气的温度；（5）预热器的加热量。
解：（1）'020130.00530.0340.02675/44H H H kg kg ⨯+⨯+⨯===绝干气()()00001.01 1.882490 1.01 1.880.0052524900.00537.94/I H t H kJ kg =+⨯+==+⨯⨯+⨯=⎡⎤⎣⎦绝干气()22221.01+1.88)2490 1.01 1.880.0344024900.034127.62kJ kg I H t H =+=+⨯⨯+⨯=（绝干气'02013137.943127.62105.2/44I I I kJ kg ⨯+⨯⨯+⨯===绝干气''''0000(1.01 1.88)2490I H t H =++代入数据 ()'0105.2 1.01 1.880.0267524900.02675t =+⨯⨯+⨯得：'0036.4t C =混合气体中的水汽分压：'00.6220.02675vvp H p p ==- 解得：4178Pa v p ='0036.4t C =时水的饱和蒸汽压为6075p =s Pa所以混合气体的相对湿度为4178100%68.8%6075ϕ=⨯= （2）1's41780.1p ϕ==故：'s 41780Pa p = 查此饱和蒸汽压下的饱和温度为76.8 ℃。
故应将此混合气加热至76.8 ℃。
（3）111200.25kg kg 110020w X w ===--绝干料 22250.05263kg kg 11005w X w ===--绝干料()()111100010.2800/G G w kg h =-=-=水份蒸发量：()()128000.250.05263157.9kg h W G X X =-=-=水 绝干空气用量：20157.95445kg h 0.0340.005W L H H ===--绝干气新鲜空气用量：()015445(10.005)5472kg h W L L H =+=⨯+=新鲜气 （4）干燥为等焓过程：12I I = ()1111.01 1.882490127.6H t H ++=将'100.02675/H H kg kg ==绝干气代入，解出：0157.54t C =，即进入干燥器的湿空气的温度为57.54℃，焓为127.6 kJ/kg 绝干气。
（5）预热器的加热量：()()'5P 10(3)(544535445)127.62105.2kJ h 4.8810/135.6kWQ L L I I kJ h =+-=+⨯⨯-=⨯=或：5p 20(-)5445(127.6237.94) 4.8810/Q L I I kJ h ==⨯-=⨯3、在常压下用热空气干燥某湿物料，湿物料的处理量为1000kg/h ，温度为20 ℃，含水量为4%(湿基，下同)，要求干燥后产品的含水量不超过0.5％，物料离开干燥器时温度升至60 ℃，湿物料的平均比热容为3.28 kJ ／(kg 绝干料．℃)。
空气的初始温度为20℃，相对湿度为50％，将空气预热至100℃进干燥器，出干燥器的温度为50℃，湿度为0.06kg/kg 绝干气，干燥器的热损失可按预热器供热量的10％计。
试求（1）计算新鲜空气的消耗量；（2）预热器的加热量；（3）计算加热物料消耗的热量占消耗总热量的百分数；（4）干燥系统的热效率（20 ℃时空气的饱和蒸汽压为s 2.3346kPa p =） 解：（１）新鲜空气消耗量：21W L H H =-()()111100010.04960kg h G G w =-=-=绝干料1110.040.04167kg kg 110.04w X w ===--绝干料2220.0050.00503kg kg 110.005w X w ===--绝干料 12()960(0.041670.00503)35.17kg/h W G X X =-=⨯-=v 0v 0.6220.6220.5 2.33460.00723kg kg 101.330.5 2.3346p H p p ⨯⨯===--⨯绝干气h kg 5.666h kg 00723.006.017.3512绝干气绝干气=-=-=H H W L()()01666.510.00723671.3kg h w L L H =+=+=新鲜空气（2）预热器的加热量：1111(1.01 1.88)2490(1.01 1.880.00723)2024900.0072338.47/I H t H kJ kg =++=+⨯⨯+⨯=绝干气0000(1.01 1.88)2490(1.01 1.880.00723)10024900.00723120.36/I H t H kJ kg =++=+⨯⨯+⨯=绝干气4P 10()=666.5120.36-38.47=5.45810/15.16Q L I I kJ h kW =-⨯⨯=（）（3）加热物料消耗的热量占消耗总热量的百分数 加热物料耗热：()()''21m 21()960 3.286020125952kJ h 34.99kW Q G I I Gc θθ=-=-=⨯-== 总耗热量：''2021()()L Q L I I G I I Q =-+-+2222(1.01 1.88)2490(1.01 1.880.06)5024900.06205.54/I H t H kJ kg =++=+⨯⨯+⨯=绝干气''52121()()960 3.28(6020) 1.2610/m G I I Gc kJ h θθ-=-=⨯⨯-=⨯310% 5.45810/L p Q Q kJ h ==⨯535666.5(205.5438.47) 1.2510 5.4610 2.3610/Q kJ h =⨯-+⨯+⨯=⨯加热物料消耗的热量占消耗总热量的百分数： 551.2610100%53.4%2.3610⨯⨯=⨯（4）干燥器的热效率η，若忽略湿物料中水分带入系统中的焓，干燥系统的热效率。
25(2490 1.88)35.17(2490 1.8850)100%100%38.5%2.3610W t Q η+⨯+⨯=⨯=⨯=⨯4、在一常压逆流的转筒干燥器中干燥某种晶状的物料。
温度o 025C t =、相对湿度0ϕ=55%的新鲜空气经过预热器加热升温至o 195C t =后送入干燥器中，离开干燥器时的温度o 245C t =。
预热器中采用180 kPa 的饱和蒸汽加热空气，预热器的总传热系数为85W/(m 2·K) ，热损失可忽略。
湿物料初始温度124θ=℃、湿基含水量1w =0.037；干燥完毕后温度升到2θ＝60℃、湿基含水量降为2w =0.002。
干燥产品流量2G =1 000 kg/h ，绝干物料比热容s 1.5kJ/kg c =（绝干料·℃），不向干燥器补充热量。
转筒干燥器的直径D =1.3 m 、长度Z =7 m 。
干燥器外壁向空气的对流-辐射联合传热系数为35 kJ/（m 2·h·℃）。
试求（1）绝干空气流量；（2）预热器中加热蒸汽消耗量；（3）预热器的传热面积（25 ℃时水的饱和蒸气压为3168.4 Pa ，加热蒸气压强为180 kPa 时汽化热为2214.3 kJ/kg ，T =116.6 ℃。
） 解：（1）绝干空气流量对干燥器做物料衡算：2112()()L H H G X X -=-()()h kg 998h kg 000211000122绝干料绝干料=-=-=w G G绝干料绝干料kg kg 0384.0kg kg 037.01037.01111=-=-=w w X绝干料绝干料kg kg 002.0kg kg 002.01002.01222≈-=-=w w X ()()h kg 33.36h kg 002.00384.099821=-=-=X X G W0v 0.6220.6220.553168.40.0109kg kg 101.330.553168.4v p H p p ⨯⨯===--⨯绝干气代入物料衡算方程得： 2(0.0109)36.33L H -= （a ）对干燥器做热量衡算得：''2121()()D L Q L I I G I I Q =-+-+0D Q =()1111(1.01 1.88)2490 1.01 1.880.010********.0109125.0kJ kg I H t H =++=+⨯⨯+⨯=绝干气2222(1.01 1.88)45249045.452574.6I H H H =+⨯+=+1s w 11()(1.5 4.1870.0384)2439.86kJ kg I c c X θ'=+=+⨯⨯=绝干料()21.5 4.1870.0026090.5kJ kg I '=+⨯⨯=绝干料 ()12L a a 09045Δ(π)()35π 1.372542504kJ h 22t t Q S t DL t αα++⎛⎫==-=⨯⨯-= ⎪⎝⎭代入热量衡算式，得：20(45.452574.6125.0)998(90.539.86)42504L H =+-+⨯-+279.592574.693043L H L =+ （b ）联立式（a ）和式（b ），解得：20.02093H =kg/kg 绝干气，3621L =kg 绝干气/h （2）预热器中加热蒸气消耗量 p 10()Q L I I =-()0 1.01 1.880.010********.010952.9kJ kg I =+⨯⨯+⨯=绝干气()kW56.72h kJ 261205h kJ 52.9125.043621P ==-=Q加热蒸气消耗量=2612051182214.3=kg/h（3）预热器的传热面积()()C45.48C 956.116256.116ln 956.116256.116m ︒=︒⎪⎭⎫ ⎝⎛-----=∆t22m P m 62.17m 45.488572560=⨯=∆=t k Q S5、采用常压干燥器干燥某种湿物料。