化工原理第十三章_干燥.
固体物料的干燥PPT(化工原理)
03 干燥过程分析
干燥过程的物理变化
01
02
03
去除水分
通过蒸发或升华的方式， 将固体物料中的水分去除， 使其达到所需的干燥程度。
形态变化
随着水分的去除，固体物 料的形态会发生变化，如 从湿润状态变为干燥状态。
在真空环境中，利用低温或高温使物 料中的水分蒸发，适用于易氧化、易 分解或热敏性物料的干燥。
06
其他干燥方法
如微波干燥、冷冻干燥等。
干燥的物理化学基础
湿分的概念
湿分是指物料中所含的水分或其他溶剂，是影响干燥过程的重要因素。湿分的性质、含量和状态对干燥速率、产品质 量和能耗等都有重要影响。
湿分蒸发的原理
通过干燥可以去除物料 中的水分或其他溶剂， 获得一定组成的干制品 。
干燥后的物料体积缩小 ，重量减轻，便于运输 和贮存。
干燥可以改善物料的外 形、色泽和口感，提高 产品质量。
在许多加工过程中，如 造纸、纺织、陶瓷等， 干燥是必不可少的工艺 环节。
干燥的原理和分类
干燥原理
干燥是利用热能将物料中水分或其他溶剂蒸发 掉的过程。根据传热方式和传质推动力的不同，
其他领域的干燥应用
污泥的干燥
污泥在处理过程中需要经过干燥 处理，以降低水分含量，便于后 续的处理和利用。
废水的蒸发
废水在处理过程中需要通过蒸发 工艺，将水分从废水中分离出来 ，实现废水的净化。
05 干燥的优缺点分析
干燥的优点
高效节能
通过去除物料中的水分，提高 其含水率，使其达到所需的干 燥程度，从而减少能源消耗。
化工原理课件13_干_燥.
13.1 概述 13.1.1.3 分类 根据热能传递方式的不同分成以
加料
下四类：
（1）传导干燥
刮刀 加热蒸汽 产品 传导干燥—滚筒干燥器
能通过传热壁面以传导方式传给
与壁面接触的湿物料。 优点：热能利用程度较高；
缺点：与金属壁面接触的物料在
干燥时易形成过热而变质。
09:59 09:59:23
09:59 09:59:23
13.2.1 湿空气的性质
（10）露点td 定义：湿空气在湿度不变条件下冷却，达到饱和状态时
的温度为露点温度，记为td。 单独冷却 湿空气（未饱和） t ↓，H不变， p不变，则pw不变
， 但ps↓， ↑
继续冷却
t↓
100% （ t = td）,（pw= ps,饱和）
09:59 09:59:23
pW ②非空气—水系统 H 0.622 p pW 46 p乙醇 H 空气—乙醇系统 29 p p乙醇
13.2.1 湿空气的性质 （3）相对湿度
pw ps
（13-2）
0≤ ≤ 1。相对湿度可用来衡量湿空气的不饱和程度。 =0，即pw =0，为绝干空气； =1，即pw = ps，此时湿空气中水蒸汽分压达到最大值，为 饱和湿空气 当总压p一定时，H随及温度t而变，在一定总压p下，只 要知道 、 t就可求H 。
09:59 09:59:23
（13-5a）
13.2.1 湿空气的性质
I = Ia+ iwH= ca t + (cwt + r0) H=(ca +cw H) t + r0 H （13-5a）
∵ ca +cw H= cH ∴ I = c H t + r0 H r0 —— 水在0 ℃时的汽化潜热，SI制r0 =2492 kJ/kg， 工程制r0 =595 kcal/kgf。 I = （1.01+1.88H）t + 2492 H I = （0.24+0.45H）t + 595 H
(整理)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。
化工原理干燥精品PPT课件
（2）湿度 ---又称湿含量，单位kg水/kg干空气
水汽的质量 H 绝干空气的质量
水汽的摩尔数 绝干空气的摩尔数
Mv Ma
pw P pw
18 29
思考1：H属于前面介绍的哪一类浓度？
质量比
思考2：取1kg干空气作为湿度定义基准又何好处？
干燥过程中干空气的质量不变
《化工原理》电子教案/第十三章
5/101
t
空气
t, H
t, H
《化工原理》电子教案/第十三章
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一．湿空气的性质
6、湿球温度 tw
----用湿球温度计测出的空气温度
❖大量、快速流动的空气（空气的 流速应大于5m/s）与少量水接触；
湿球温度计
❖传质----因存在传质推动力，湿纱布
中的水汽化进入空气，此过程需要吸 热（水提供），因此水温下降；
V T P0 V0标态 T0 P
V T 1.013105
n 22.4 273
P 7/101
《化工原理》电子教案/第十三章
一．湿空气的性质
3．湿比热容cH ----kJ/(kg干气K) 此时，湿空气的质量＝（1+H）kg
比热容的一般定义： kJ/(kgK)
cH ca cw H 1.01 1.88H
ca干空气的比热，kJ/(kg·K) 1.01kJ/(kg·K) cw水气的比热，kJ/(kg·K) 1.88kJ/(kg·K)
《化工原理》电子教案/第十三章
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一．湿空气的性质
4．湿空气的焓I ----kJ/ kg干气
此时，湿空气的质量＝（1+H）kg
I Ia IwH
ca cw H t r0 H
化工原理第十三章干燥
第十三章 干燥 Drying
13.2.1 湿空气的性质
13.2.2 湿度图及其应用
第二节 湿空气的性质和湿度图
2024/2/8
13.2.1 湿空气的性质
1、湿含量H（ humidity）
单位质量干空气中所含水汽的质量 ，又称湿含量。
湿空气中水汽的质量 H 湿空气中绝干空气的质量
气中汽化
温增湿
焓 不 变
tas
饱和
一般情况下，绝热增湿过程可看视为等焓过程，即 空气释放的显热与水分汽化带回的潜热相等：
cH (t tas ) (Has H )ras
Has H cH 1.011.88H
tas t
ras
ras
Has、ras是tas的函数，cH是H的函数
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不饱和空气：t tas(t ) td
饱和空气： t tas (t ) td
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13.2.2 湿度图及其应用
1、H-t图
•F=2-1+2=3,总压P一定，则F=2.
•6条线
-等t线 –等H线 –等相对湿度线 –等CH线 –VH线 – tas线
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2、湿度图的应用
1）由测出的参数确定湿空气的状态 a）水与空气系统，已知空气的干球温度t和湿球温度tw，确 定该空气的状态点A(t,H)。 b）水与空气系统中，已知t和td，求原始状态点A(t,H)。 c）水与空气系统中，已知t和φ，求原始状态点A的位置 2）已知湿空气某两个可确定状态的独立变量，求该湿空气 的其他参数和性质
tM1)
qL
cwtM1
物料升温所需热量
2024/2/8
l
(I2
《化工原理》第13章_干燥_复习题
《化工原理》第13章_干燥_复习题《化工原理》第十三章干燥复习题及参考答案一、填空题1.干燥进行的必要条件是物料表面所产生的水汽（或其它蒸汽）压力__________________。
***答案*** 大于干燥介质中水汽（或其它蒸汽）的分压。
2. 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_________;当φ=0时。
表示该空气为_________。
***答案*** 小；绝干空气3. 干燥速率曲线是在恒定干燥条件下测定的，其恒定干燥条件是指：_________________均恒定。
***答案*** 干燥介质（热空气）的温度、湿度、速度以及与物料接触的方式。
4. 在一定温度下，物料中结合水分和非结合水分的划分是根据___________而定的；平衡水分和自由水分是根据__________而定的。
***答案*** 物料的性质；物料的性质和接触的空气状态5. 在一定空气状态下干燥某物料，能用干燥方法除去的水分为__________；首先除去的水分为____________；不能用干燥方法除的水分为__________。
***答案*** 自由水分；非结合水分；平衡水分6. 已知某物料含水量X=0.4kg水.kg-1绝干料，从该物料干燥速率曲线可知：临界含水量X=0.25kg水.kg-1绝干料，平衡含水量X*=0.05kg 水.kg-1绝干料，则物料的非结合水分为__________，结合水分为__________，自由水分为___________，可除去的结合水分为________。
***答案*** 0.15、0.25、0.35、0.2（单位皆为：kg水.kg-1绝干料）7. 作为干燥介质的湿空气，其预热的目的______________________________________。
***答案*** 降低相对湿度（增大吸湿的能力）和提高温度（增加其热焓）8. 固体物料的干燥，一般分为_________________两个阶段。
化工原理复习必看 干燥
第14章 固体干燥知识要点干燥是指向物料供热以汽化其中的湿分的操作。
本章主要讨论以空气为干燥介质、湿分为水的对流干燥过程。
学习本章应重点掌握湿空气的性质参数与湿度图、湿物料中的水分性质、干燥过程的物料衡算与热量衡算。
一般掌握干燥过程的速率与干燥时间的计算。
了解干燥器的类型与适用场合，提高干燥过程的热效率与强化干燥过程的措施。
本章主要知识点间的联系图如下图所示。
图14-1 干燥一章主要知识点联系图1. 概述对流干燥的特点：热、质反向传递过程 传热：固相←气相 推动力：温度差 传质：固相→气相 推动力：水汽分压差 2. 干燥静力学(1) 湿空气的状态参数① 空气中水分含量的表示方法 a .绝对湿度(湿度)0.622p H p p =-水汽水汽b .饱和湿度 0.622ss sp Hp p =- c .相对湿度p ϕ=水汽一定温度、压力下空气中水汽分压可能达到的最大值s ()p p ≤s /p p 水汽s ()p p >/p p 水汽=②湿空气温度的表示方法a .干球温度t ：简称温度，指空气的真实温度，可直接用普通温度计测量。
b .露点温度t d ：在总压不变的条件下，不饱和湿空气等湿降温．．．．至饱和状态时的温度。
c .绝热饱和温度t as ： 指少量空气与大量水经长时间绝热接触后达到的稳定温度。
d .湿球温度t w ：指大量空气与少量水经长时间绝热接触后达到的稳定温度。
e . 湿空气的四种温度间的关系不饱和湿空气：()d W as t t t t >>饱和湿空气：()d W as t t t t ==③湿空气的比热容(湿比热容)c pH ：将1kg 干空气和其所带的H kg 水汽的温度升高1℃所需的热量，单位 kJ/(kg ∙℃)。
pH 1.01 1.88c H =+④湿空气的焓I ：指1kg 干气及所带的H kg 水汽所占的总体积，单位m 3/kg 干气。
(1.01 1.88) 2 500I H t H =++⑤ 湿空气的比体积：指1kg 干气及所带的H kg 水汽所占的总体积，单位m 3/kg 干气。
化工原理课件13 干 燥共81页文档
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71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
化工原理课件13 干 燥
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
化工原理试卷
第十三章：干燥一、本章学习目的通过本章的学习，应熟练掌握表示湿空气性质的参数，正确应用空气的H–I 图确定空气的状态点及其性质参数；熟练应用物料衡算及热量衡算解决干燥过程中的计算问题；了解干燥过程的平衡关系和速率特征及干燥时间的计算；了解干燥器的类型及强化干燥操作的基本方法。
二、本章思考题1、工业上常用的去湿方法有哪几种？2、对干燥设备的基本要求是什么？常用干燥设备有哪些？各有何特征？3、选择干燥器的主要依据是什么？4、干燥过程中干燥介质的作用是什么？5、表征湿空气的性质的参数有哪些？6、什么叫湿度和相对湿度？湿空气的相对湿度大，其湿度也大，这种说法对吗？为什么？7、测定干球温度和湿球温度的何作用？8、干球温度、湿球温度和露点三者有何区别？9、湿球温度和绝热饱和温度有何区别？测定湿球温度和绝热饱和温度时，若水的初温不同，对测定的结果是否有影响？为什么？10、湿度图上有哪些参数线？怎样利用这些线来确定湿空气的状态参数？11、当湿空气的总压变化时，湿空气H–I图上的各线将如何变化? 在t、H 相同的条件下，提高压力对干燥操作是否有利? 为什么?12、作为干燥介质的湿空气为什么要先经预热后再送入干燥器？13、采用一定湿度的热空气干燥湿物料，被除去的水分是结合水还是非结合水？为什么？14、干燥过程分哪几种阶段？它们有什么特征？15、什么叫临界含水量和平衡含水量？16、干燥时间包括几个部分？怎样计算？17、干燥哪一类物料用部分废气循环？废气的作用是什么？18、影响干燥操作的主要因素是什么？调节、控制时应注意哪些问题？三、例题例题13-1：已知湿空气的总压为101.3kN/m2 ,相对湿度为50%，干球温度为20o C。
试用I-H图求解：(a)水蒸汽分压p；(b)湿度Ｈ；(c)热焓Ｉ；(d)露点t d；(e)湿球温度tw ；(f)如将含500kg/h干空气的湿空气预热至117o C，求所需热量Ｑ。
解：由已知条件：Ｐ＝101.3kN/m2，Ψ0＝50%，t0=20o C在I-H图上定出湿空气的状态点Ａ点。
化工原理第十三章第五节讲稿
缺点： ① 必须有高效能的粉尘收集装置，否则尾气携带的粉尘将 造成很大的浪费，也会对形成对环境的污染； ② 对有毒物质，不易采用这种干燥方法。但如果必须使用 时，可利用过热蒸汽作为干燥介质； ③ 对结块、不易分散的物料，需要性能好的加料装置，有 时还需附加粉碎过程； ④ 气流干燥系统的流动阻力降较大，动力消耗较大。
2019/8/16
（2）气流式干燥器 结构：
2019/8/16
优点： ① 气、固间传递表面积很大，体积传质系数很高，干燥速率 大； ② 接触时间短，热效率高，气、固并流操作，可以采用高温 介质，对热敏性物料的干燥尤为适宜； ③ 由于干燥伴随着气力输送，减少了产品的输送装置； ④ 气流干燥器的结构相对简单，占地面积小，运动部件少， 易于维修，成本费用低。
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（4）喷雾干燥器 ● 原理：在喷雾干燥器中，将液态物料通过喷雾器分散成细 小的液滴，在热气流中自由沉降并迅速蒸发，最后被干燥为 固体颗粒与气流分离。
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● 优点 ① 在高温介质中，干燥过程极快，适宜于处理热敏性物料； ② 处理物料种类广泛，如溶液、悬浮液、浆状物料等皆可； ③ 喷雾干燥可直接获得干燥产品，因而可省去蒸发、结晶、 过滤、粉碎等工序； ④ 能得到速溶的粉末或空心细颗粒； ⑤ 过程易于连续化、自动化。
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应用： 气流干燥器适宜于处理含非结合水及结块不严重又不怕磨 损的粒状物料，尤其适宜于干燥热敏性物料或临界含水量 低的细粒或粉末物料。对粘性和膏状物料，采用干料返混 方法和适宜的加料装置，如螺旋加料器等，也可正常操作。
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（3）流化床干燥器（沸腾床干燥器） ● 原理：流化床干燥器是
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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
化工原理干燥
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PART 07
总结与展望
REPORTING
本次项目成果回顾总结
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
成功研发出高效、节能的干燥技术
通过优化干燥过程参数和操作条件，提高了干燥效率，降 低了能耗，为化工行业提供了一种新的干燥解决方案。
建立了完善的实验和理论体系
通过实验验证和理论分析，深入研究了干燥过程中的传热 、传质和动力学机制，为干燥技术的进一步发展提供了理 论支持。
根据树脂的性质和干燥要求，选择合 适的干燥方法和设备，如气流干燥、 喷雾干燥、真空干燥等。
树脂颗粒的干燥
合成树脂通常以颗粒形式存在，这些 颗粒需要经过干燥以去除内部和外部 的水分，防止树脂在储存和使用过程 中发生水解等不良反应。
制药行业中的固体制剂干燥技术
01
药物粉末的干燥
在固体制剂的生产过程中，药物粉末的干燥是重要环节之一。通过干燥
XX
化工原理干燥
汇报人：XX
REPORTING
• 干燥原理与基本概念 • 干燥过程热力学基础 • 干燥速率与干燥时间 • 常见干燥方法与设备 • 化工生产中应用实例分析 • 实验研究与数据分析方法 • 总结与展望
目录
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PART 01
干燥原理与基本概念
REPORTING
干燥定义及目的
干燥定义
利用热能使湿物料中的湿分（水分或 其他溶剂）汽化，并借助气流或真空 带走汽化了的湿分，从而获得干燥固 体的操作。
推广应用取得显著成效
将研发出的干燥技术应用于实际生产中，提高了产品质量 和生产效率，降低了生产成本，为企业创造了显著的经济 效益。
未来发展趋势预测
干燥技术将更加注重节能和环保
随着全球能源危机和环境问题的日益严重，未来的干燥技术将更加注重节能和环保，如采用太阳能、废热等可再生能 源进行干燥，以及开发低能耗、低排放的干燥设备等。
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
湿球温度计工作原理分析 湿球温度是大量的未饱和空气 （t,H）高速通过湿球温度计湿 纱布表面时，湿纱布表面汽化 湿纱布表面汽化 水分所需的传热率等于空气传 入湿纱布的传热速率时的湿纱 布中水分稳定温度。此温度并 不代表空气的真实温度，但由 于此温度由湿空气的温度、湿 度所决定，故称它为湿空气的 湿球温度，以tw表示。
由上式可见,湿容积随其温度和湿度的增加而增大 由上式可见 湿容积随其温度和湿度的增加而增大。
14
4.比热容c 4.比热容cH [kJ/kg干气•℃] 比热容 在常压下， 干空气和其所带有的H 定义：在常压下，将1kg干空气和其所带有的 干空气和其所带有的 kg水汽升高（或降低）温度1℃所需的热量。 水汽升高（或降低）温度 ℃所需的热量。 水汽升高
当
pv < ps，湿空气未达饱和，可作为干燥介质。 湿空气未达饱和，可作为干燥介质。
当
pv = 0，湿空气中不含水分，为绝干空气。 ，湿空气中不含水分，为绝干空气。 ϕ 越小，干燥能力越大。 结论： 只能表示出水汽含量的绝对值， 结论：湿度 H 只能表示出水汽含量的绝对值， 而相对湿度却能反映出湿空气吸收水汽的能力。 而相对湿度却能反映出湿空气吸收水汽的能力。
2
干燥过程的分类： 干燥过程的分类：
操作压力 常压 真空
操作方式 连续 间歇
传热方式(或组合 传热方式 或组合) 或组合 导热 对流 辐射 介电加热
传导干燥（间接加热干燥） 传导干燥（间接加热干燥）：
热能通过壁面以传导方式加热物料。
对流干燥（直接加热干燥） 对流干燥（直接加热干燥）：
干燥介质与湿物料直接接触，并以对 流方式加热湿物料。
在与外界绝热情况下， 空气 在与外界绝热情况下 ， 与大量水经过无限长时间接触后， 与大量水经过无限长时间接触后 ， 空气温度与水温相等， 称这一稳 空气温度与水温相等， 定的温度为湿空气的绝热饱和温 定的温度为湿空气的 绝热饱和温 表示。 度，用tas表示。
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 第十三章 干燥.doc
第十三章 干燥13-1 概述化工过程基本单元反应前分离→反应→反应后分离 反应前分离包括原料纯化、去湿等。
反应后分离如为液体产品分离方法如蒸馏、萃取、膜分离、离子交换等等；如为固体产品分离方法如蒸发、干燥、过滤、结晶等等。
由于化学反应通常在溶液中进行，化工产品大部分是固体产品，因此，从产品中去除水分的单元操作—干燥，是常见的化工单元操作。
干燥是一个同时包含传热和传质过程的操作，如图13-1所示。
干燥过程中热量和湿分的载体称为干燥介质。
常见的干燥介质为空气，常见的湿分为水分，后面的讨论均作此假定。
热空气将热量传递给湿物料，使湿物料的水分汽化，汽化后的水分离开湿物料表面传递给空气。
按照汽化水分所需热量的供给方式，干燥可分为：●对流干燥：干燥介质（一般为空气）直接与湿物料接触热量以对流的方式传给湿物料，汽化的水分又以对流的方式传给干燥介质，是最常见的干燥方式，本章重点讨论这种干燥方式。
图13-1 干燥过程●传导干燥：热量通过传热壁面以传导的方式加热湿物料，汽化的水分由干燥介质带走，如用烟道气干燥。
●辐射干燥：能量以辐射能的方式传给湿物料，湿物料吸收辐射能后转变为热能使水分汽化，如日光晒干，红外线干燥等。
●介电加热干燥：将湿物料置于高频电场内，依靠电能加热使水分汽化，如微波炉加热即为介电加热。
第一节 湿空气的性质和湿度图13-2 湿空气的性质湿空气指含有一定水汽的空气。
干燥操作许多问题涉及湿空气的性质，故先对此进行讨论。
一. 湿度湿空气中所含水汽质量与干空气质量之比称为湿度，用H 表示，由下式计算H= （13-2-1）ww a w a w a w a a w w p P p 622.0p p2918n n M M M n M n -===H 是质量比浓度，单位为kg 水汽/kg 干空气。
由于干燥过程中空气的质量可视为不变，故干燥计算中用湿度单位很方便。
二. 相对湿度湿度表示的是空气中所含水汽的绝对量，未能反映湿空气继续接受水分的能力。
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pw pw 100% 代入 H 0.622 将 P pw ps
ps H 0.622 P ps
f T , H
在总压一定时
H f (，T )
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3、湿比容 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。
VH Va Vw H
22.4 22.4 H 273 t VH 18 273 29 273 t 0.773 1.244 H 273 4、湿比热容 c H
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，称为湿比热容。
第十三章 干 燥 Drying
13.1 概述 13.2 湿空气的性质与 湿度图 13.3 干燥器的物料衡算 与热量衡算 13.4 干燥速率与干燥时间 13.5 干燥器
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第十三章 干燥 Drying
第一节 概述
13.1.1 去湿及其方法 13.1.2 干燥过程的分类 13.1.3 对流干燥的传热
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cH ca cw H
cH 1.01 1.88H
cH f H
IH
5、湿空气的焓
湿空气中1 kg绝干空气的焓与相应水汽的焓之和。
I I a HI w
2018/0
ca Hcw t Hr0 cH t Hr0
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。
缺点：热利用率低。
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13.1.3 对流干燥的传热传质过程
对流干燥中，传热和传质同时发生
1、传热过程
干燥介质 Q 湿物料表面 Q 湿物料内部
2、传质过程
湿物料内部 湿分 湿物料表面 湿分 干燥介质
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tw 物 料
T
Q
N
pw 干燥介质：载热体、载湿体 干燥过程：物料的去湿过程 介质的降温增湿过程 p
传质过程
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13.1.1 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）—含液体较多
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）
加热去湿法：干燥（向物料供热以汽化其中
的湿分的单元操作。 ）
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nw pw pw ng p g P pw
pw H 0.622 P pw
H f P, pw
一定温度条件下，当湿空气中水汽分压pw等于空气 饱和蒸汽压ps时，其湿度称为饱和湿度，用Hs表示。
0.622 ps HS P ps
H S f ( P, t )
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13.1.2 干燥过程的分类
按操作压力分 常压干燥 真空干燥
按操作方式分
连续式 间歇式
传导干燥（间接加热干燥） 对流干燥（直接加热干燥） 辐射干燥 介电加热干燥
按供热方式分
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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。
(1.01 1.88H )t 2492 H 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）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。
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t
tw
水
大量的 湿空气 t, H
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tw
水
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2、相对湿度 （ relative humidity）
在总压P一定的条件下，湿空气中水蒸气分压pw与 同温度下的饱和蒸汽压ps之比。
pw 100% ps
相对湿度代表湿空气的不饱和程度， 愈低，表 明该空气偏离饱和程度越远，干燥能力越大。 =1， 湿空气达到饱和，不能作为干燥介质。
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
GW k H ( HW H ) A Q A(t tW )
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Q' GW rW
tW t
k H rW
者差别越大，干燥进行的越快。
•干燥介质要将汽化的水分及时带走。以维持一
定的扩散推动力。 若干燥介质为水汽所饱和，则推动力为零，这时 干燥操作即停止进行。
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第十三章 干燥 Drying
第二节 湿空气的性质和湿度图
13.2.1 湿空气的性质 13.2.2 湿度图及其应用
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干燥速率：由传热速率和传质速率共同控制
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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
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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；两
13.2.1 湿空气的性质
1、湿含量H（ humidity）
单位质量干空气中所含水汽的质量 ，又称湿含量。
nw M w 湿空气中水汽的质量 H ng M g 湿空气中绝干空气的质量
单位：kg水汽· kg-1干空气 对于水蒸气~空气系统：
18 nw 0.622n w H 29 ng ng
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
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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
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。