化工原理第十三章_干燥.

干燥速率：由传热速率和传质速率共同控制
2018/10/6
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
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ຫໍສະໝຸດ Baidu
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 )
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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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。
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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
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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。
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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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
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I cat Hcwt Hr0
ca Hcw t Hr0 cH t Hr0
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。
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
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
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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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。 ）
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。
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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。
(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