固体物料的干燥1讲解

11.2.1 湿空气的性质
一、湿度 H (湿含量)
干燥介质 干燥湿分
湿空气 水分
计算基准 1kg 绝干气 定义 湿空气中水汽的质量与绝干空气的质量之比
符号 H
单位 kg水汽 / kg绝干气 kg / kg绝干气
一、湿度 H (湿含量)
湿空气中水汽的质量
H
湿空气中绝干气的质量
Mv Y 18 Y 0.622Y M g 29
六、温度
因为H、Has值很小
cg Hcv cg Hascv cH
整理得
tas
t

ras cH
Has H
通常 / kH cH 比较得 tw tas
ras rtw
六、温度
3.露点 td
不饱和 湿空气
等湿下冷却达饱和状态
t ～ ps ～
饱和湿 空气
示例：露珠的产生
符号 I
单位 kJ/kg绝干料
设 绝干料的焓值为 Is
水的焓值为 Iw
则
I Is XIw
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
I cs ( 0) Xcw( 0) (cs Xcw )
则 I (cs 4.187X ) cm
一、干燥过程的原理
分离物系
固体中的湿分
形成两相体 系的方法
引入一气相（干燥介质） （固相＋气相）
传质原理
气、固相中所含湿分的不同
pW
湿 物 料
tW
N 推动力 pw- p p热
空
t气
Q 推动力 t - tw
气膜
气相主体
固体物料干燥过程
二、干燥过程的应用
应用示例
湿尿素干燥成尿素产品
含 水 量 干燥 含水量 ≤0.5% 3%
符号
单位 ％
p 100%
ps
H 0.622 ps p总 ps
二、相对湿度
分析

～ 吸收水 分能力
～ 传质推 动力
～ 干燥 能力
～ 干燥 速率
p= 0 p= ps
=0 = 100％
绝干空气 饱和空气
三、比体积 vH
定义 以1 kg 绝干气为基准的湿空气的体积
一、物料衡算
绝干空 气流量
绝干物 料流量
新鲜空气 L H1 W干燥器
L H2 废气
干燥产品
G G2
wX22
湿物料
G G1
wX11
干燥产 品流量
干燥器物料衡算示意图
湿物料 处理量
一、物料衡算
1.水分蒸发量W 以1 s 为基准，设干燥器内无物料损失，对干
燥器作物料衡算
LH1 GX1 LH2 GX2 则 W L(H2 H1) G( X1 X2 ) kg/s
(cg Hcv )t Hr0
则 I (1.011.88H )t 2490H
六、温度
1.干球温度与湿球温度
(1)干球温度 t
用普通温度计直接测得的湿空气的温度，称为
干球温度，简称温度，以 t 表示。它是湿空气的真
实温度。
(2)湿球温度 tW
用湿球温度计测得的湿空气的温度，称为湿球 温度。湿球温度可度量湿空气的湿度大小。
=100 ％ 饱和空气线 水汽分压线（ p 线） 范围 0～26 kPa
二、 H －I 图的应用
1.已知状态点求湿空气的参数
已知状态点可由 H-I 图求出湿空气的各参数值：
湿度 H 相对湿度
温度
焓I 水汽分压 p
干球温度t 露点td 绝热饱和冷却温度tas(湿球温度 tW)
I A %
t
tW tas td
p
H
已知状态点求湿空气的参数
二、 H －I 图的应用
2.由两个独立参数确定其它参数 已知两个独立参数可由 H-I 图确定湿空气的
状态点，继而求出湿空气的各参数值。
已知温度 t－湿球温度 tW 已知温度 t－露点 td 已知温度 t－相对湿度
I A %
单位时间 内
水分蒸发 量
一、物料衡算
2.空气消耗量 L
由 W L(H2 H1) G( X1 X2 )
得 L G(X1 X2 ) W H2 H1 H2 H1
kg绝干气/s
单位时间内消耗 的绝干空气量
一、物料衡算
设 绝干空气消耗量为 L 湿空气的湿度为 H1
则 湿空气(新鲜空气)的消耗量为
湿球温度计示意图
六、温度
湿球温度的测量机理
不饱和 湿空气
水
湿度差 接触
质量传递
不饱和 湿空气
t ＝ tw
达平衡状态 温度维持不变
水分汽化:向气相主体传递
(汽化热为水分本身温度降低放出显热)
温 度 差
热 量 传 递
热量由气相主体传递给水分
(气相温度下降)
六、温度
(3)湿球温度与干球温度及湿度的关系
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质量的比
湿物料中水分质量
X
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
w X 1 X
X w 1 w
二、湿物料的比热容 cm
定义 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
常压下湿空气可视为理想气体
0.622 p H
p总 p
总压
湿空气中水 汽与绝干气 的摩尔比
水汽的 分压
一、湿度 H (湿含量)
若 p ps
空气温度下 纯水的饱和
蒸汽压
湿空气被水所饱和
Hs

0.622 ps p总 ps
饱和湿空气
ps f (t)
二、相对湿度
定义 湿空气中水汽分压与同温度水的饱和蒸汽压之比
I A %
t
tW tas td
p
H
已知状态点求湿空气的参数
I A %
t
tW tas td
p
H
已知状态点求湿空气的参数
I A %
t
tW tas td
p
H
已知状态点求湿空气的参数
一、湿物料的含水量
1.湿基含水量 湿基含水量是指湿物料中水分的质量分率。
湿物料中水分质量
w
湿物料的总质量 注意
符号 vH
单位 m3湿空气 / kg绝干气
vH

m3湿空气 kg绝干气
m3绝干气 m3水汽 kg绝干气
三、比体积 vH
设 湿空气的温度为 t
湿空气的湿度为 H 湿空气的总压力为 p总
vH


1 29

H 18


22.4

273 273
t

1.013105 p总
(0.772 1.244H ) 273 t 1.013105
设 湿空气的干球温度为 t 湿空气的湿球温度为 tw
湿空气的湿度为 H
气膜中饱和湿度为 Hs,tw
传热速率为 Q S(t tw )
J/s
传质速率为 N kH S(Hs,tw H )
kg/s
六、温度
稳态下 联立得
Q Nrtw
tw
t

kH rtw

(H s,tw
H)
tw f (t，H )
11.1 干燥过程概述 11.1.1 干燥的原理与应用
11.1.2 干燥过程的分类
干燥过程的分类
按操作压力分类
干燥 常压干燥√ 真空干燥√
按操作方式分类
干燥 间歇干燥√ 连续干燥√
按传热方式分类
干燥
传导干燥
√
对流干燥
√
辐射干燥
介电加热干燥
第十一章 固体物料的干燥
11.1 干燥过程概述 11.2 湿空气的性质及湿度图
t ＝ td
H ＝ Hs,td
＝ 100％
不饱和湿空气 饱和湿空气
t > tw（tas）> td t ＝ tw（tas）= td
第十一章 固体物料的干燥
11.1 干燥过程概述 11.2 湿空气的性质及湿度图 11.2.1 湿空气的性质 11.2.2 湿空气的湿度图
一、 H －I 图的构造
在一定总压下，湿空气的各参数中，只有两个 是独立的，只要确定了湿空气的两个独立参数，湿 空气的状态就确定了。工程上为了方便计算，常将 湿空气各参数标绘成图，称为湿空气的湿度图。
cH 1.011.88H
五、焓 I
定义 以1 kg 绝干气为基准的湿空气的焓值
符号 单位
kJ/kg绝干气
设 绝干气的焓值为 Ig 水汽的焓值为 Iv
则 I Ig HIv
五、焓 I
以0℃为基准
设 湿空气的温度为 t
湿空气的湿度为 H
I cg (t 0) Hcv (t 0) Hr0
t ＝ tas H ＝ Has ＝ 100％
绝热状态
绝热饱和冷却塔示意图
1－塔 身 2－填 料 3－循环泵
六、温度
绝热饱和温度与干球温度及湿度的关系
未饱和湿空气的焓
I1 (cg Hcv )t Hr0
饱和湿空气的焓
I2 (cg Hascv )tas Hasr0
绝热过程
I1 I2
湿聚氯乙烯干燥成聚氯乙烯产品 含 水 量 干燥 含水量 ≤0.3% 2%
三、干燥过程与其他除湿方法的比较
工程中的常用除湿方法
机械除湿 物理除湿 利用热能除湿
沉降 过滤 吸附
干燥
离心
干燥除湿的特点
除湿彻底 为节能工业上多采用联合除湿
能耗高
机械除湿
干燥除湿
第十一章 固体物料的干燥
化工原理
——固体物料的干燥
第十一章 固体物料的干燥
学习目的 与要求
通过本章学习，应掌握干燥的基本概念和原 理；湿空气的性质及湿焓图；干燥过程的物料衡 算与热量衡算方法；干燥过程的平衡关系与速率 关系。了解干燥时间的计算；干燥设备的类型及 结构特点。
第十一章 固体物料的干燥
11.1 干燥过程概述 11.1.1 干燥的原理与应用
温度
焓I 水汽分压 p
干球温度t 露点td 绝热饱和冷却温度tas(湿球温度 tW)
I A %
t
tW tas td
p
H
已知状态点求湿空气的参数
二、 H －I 图的应用
2.由两个独立参数确定其它参数 已知两个独立参数可由 H-I 图确定湿空气的
状态点，继而求出湿空气的各参数值。
已知温度 t－湿球温度 tW 已知温度 t－露点 td 已知温度 t－相对湿度
湿物料处理量
G1

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G2 (1 w2 1 w1
)
kg/s
干燥产品流量
G2

G1(1 w1) 1 w2
kg/s
二、热量衡算
新 L t0
鲜
空 气
I0 H0
L t1
预热器 I1 H1
干
干燥器
燥
产
QP
品
G2
I

2
QD
干燥器热量衡算示意图
QL
L
t2
废 气
I2 H2 湿
G
1
物 料
I1
273
p总
四、比热容 cH
定义
常压下将以 1kg 绝干气为基准的湿空气的温 度升高（或降低）1 ℃ 所吸收（或放出）的 热量
符号 cH
单位 kJ / (kg绝干气·℃) 设 湿空气的湿度为 H
水汽的 比热容
则 cH cg Hcv
绝干气 比热容
四、比热容 cH
在常用温度范围内
cg =1.01 kJ / (kg绝干气·℃) cv =1.88 kJ / (kg水汽·℃) 故有
符号 cm
单位 kJ / (kg绝干料·℃)
设 湿物料的干基湿含量为 X
则 cm cs Xcw
绝干料 比热容
水分的 比热容
二、湿物料的比热容 cm
在常用温度范围内 cw =4.187 kJ / (kg水·℃)
故有
cm cs 4.187X
三、湿物料的焓 I
定义
以1 kg 绝干料为基准的湿物料的焓 值
L0 L(1 H1) kg新鲜气/s
湿空气(新鲜空气)的体积消耗量为
V LvH m3新鲜气/s
一、物料衡算
单位空气消耗量为
l L 1 W H2 H 1
kg绝干气/ kg 水
单位时间内消耗 的绝干空气量
一、物料衡算
3.湿物料处理量及干燥产品流量
绝干料衡算
G G2(1 w2 ) G1(1 w1)
湿空气的 湿度图
湿度－焓（H－I）图√ 湿度－温度（H－t）图
湿空气的H－I 图
一、 H －I 图的构造
H－I 图由以下线群组成
等湿线（等 H 线） 范围 0～0.2 kg/kg绝干气 等焓线（等 I 线） 范围 0～680 kJ/kg绝干气 等温线（等 t 线） 范围 0～250 ℃ 等相对湿度线（等 线） 范围 5～100 ％
t
tW tas td
p
H
已知状态点求湿空气的参数
I A %
t
tW tas td
p
H
已知状态点求湿空气的参数
I A %
t
tW tas td
p
H
已知状态点求湿空气的参数
二、 H －I 图的应用
1.已知状态点求湿空气的参数
已知状态点可由 H-I 图求出湿空气的各参数值：
湿度 H 相对湿度
测定 t、tw
湿度 H
未饱和湿空气 t > tw
饱和湿空气 t = tw
六、温度
2.绝热饱和冷却温度 tas
不饱和 湿空气
水
绝热 状态 接触
饱和湿空气
湿度差 水分汽化:向气相主体传递
(汽化热为水分本身温度降低放出显热)
质量传递 温热 度量 差传 递
达饱和状态 热量由气相主体传递给水分
(气相温度下降－绝热冷却)