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。

3）、辐射干燥：

辐射器产生的辐射能以电磁波形式达到湿物料表面，湿物料吸收辐射能转变为热能，从而使湿分汽化，如实验室中红外灯烘干物料。

4）、介电加热干燥：

将湿料置于高频电场内，依靠电能加热物料并使湿分汽化。化工中最常见的为对流干燥，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。

三、对流干燥过程的特点——热质同时传递

当湿度较高的气流与湿物料直接接触时，气固两相间发生的是热质同时传递的过程。这是因为：

一方面：

由于物料表面湿度

如图示；

，则气体传热给固体，传热推动力

，传热量Q，方向

另一方面：

由于气流中水汽分压p低于固体表面气膜中水汽压强

向气流主体扩散，即发生质量传递过程，传热推动力

，即

，水汽将通过气膜，传递物质量N，方向如图示，而湿料内部的水分以液态或水汽的形式扩散至表面，水分气压所需热量取自于空气传递给湿料的热量。对流干燥过程包含了热量传递和质量传递过程，两者传递方向相反，见图。

四．干燥的必要条件：

，使物料表面的水分能够汽化

传质推动力

，△p越大，干燥进行的越快，

所以，干燥介质应及时将汽化的水分带走，以便保持一定的传质推动力。

若

，则N=0，干燥无法进行，传质达到动态平衡。

五．对流干燥流程及经济性

1．干燥流程：

典型的流程如图示

2．经济性：主要取决于能耗和热的利用率

在干燥操作中，加热空气所耗的热量只有一部分用于汽化水分，相当可观的一部分热能随含水分较高的废气流失。此外，设备的热损失，固体物料的温度升高也造成了一定的能耗。因

此，为提高干燥过程的经济性，应采取适当措施降低能耗，提高热的利用率。（如干燥器内埋设加热管道，废气部分循环等）

第二节湿空气的性质和湿度图

§8.2.1、湿空气的性质

一、湿空气的性质

基准：1㎏绝干空气。

湿空气的若干参数均以单位质量的绝干空气为基准。这是因为在干燥过程中水分量是不断变化的，而绝干空气的质量是不变的，所以选取1㎏绝干气作基准对干燥计算而言是很方便的。

1．湿度（湿含量、绝对湿度）H

定义：

H=湿空气中水汽的质量/湿空气中绝干空气的质量

= Mvnv/Mgng

=

饱和湿度

若

㎏水/㎏绝干气 (空气温度下水的饱和蒸汽压)，则湿空气呈饱和状态。

其中

所以

2．相对湿度φ

定义

衡量湿空气的不饱和程度

，在此条件下无干燥能力；若φ=100﹪湿空气达饱和状态，即

因此只有当φ<100﹪的不饱和空气才能作为干燥介质。φ值越小，表示该空气偏离饱和程度越远，干燥能力越大。

H和φ的比较：

区别：H表示水汽在湿空气中的绝对含量

φ反映出湿空气吸收水分的能力

联系：

由P，t，H可求得φ

3．比容（湿容积）

定义：

=湿空气的总容积/湿空气中绝干空气的质量

4．比热（湿热）

常压下将1㎏绝干气和其中的H㎏水蒸气的湿度升高或降低1℃所吸附或放出的热量，叫比热。

5．焓

定义：

㎏/㎏绝干气℃

焓是一个相对值，计算焓值时必须规定基准状态和基准温度，

∴

（r = 2500 kT/㎏）

见例1

6．干球湿度t

用普通湿度计测得的湿空气的温度叫干球湿度，记作t。

7．湿球温度

。