第十一章干燥

• （三）湿空气的温度
• 1、湿空气的干球温度ｔ • 用普通温度计测得的湿空气温度为其真实
温度，称为干球温度（dry bulb temperature )， 用符号ｔ表示，单位为℃或Ｋ。
2、湿空气的露点td 将不饱和的空气在总压和湿度 不变的情况下冷却至饱和状态时对应 的温度，称为该空气的露点，以符号 td表示，单位为℃或Ｋ。在露点时， 原湿空气的水蒸气分压等于露点下饱 和水蒸气压，此时空气的湿度为饱和 湿度。
空气
tas、Has
t、H
空气 补充水
绝热饱和塔示意图
例:常压下湿空气温度20℃、湿度0.014673㎏/㎏绝 干气,试求:⑴湿空气的相对湿度;⑵湿空气的比容; ⑶湿空气的比热;⑷湿空气的焓。若将上述空气加热 到50℃,再分别求上述各项。 解： (1)20℃时： ①相对湿度：由附录查出20℃时水蒸汽饱和蒸汽压
•
cH cg Hcv
• 式中 cH－湿空气的比热,kJ/(kg绝干空气-℃)； • Cg－绝干空气的比热,1.01kJ/(kg绝干空气-℃)； • Cv－水蒸气的比热,1.88kJ/ (kg绝干空气-℃)。
cH cg Hcv 1.01 1.88H
• 3、湿空气的焓ＩH • 湿空气（温度t,湿度H）的焓ＩH为其单位质量绝干 空气的焓Ig及所含水蒸气的焓HIv之和。即：
（3）辐射干燥法：由辐射器产生的辐射能以电 磁波形式达到固体物料的表面，为物料吸收而转 变为热能，从而使湿分气化。 例如用红外线干燥法将自行车表面油漆烘干。 该法生产强度大，干燥均匀且产品洁净，但能量 消耗大。 （4）冷冻干燥法： （5）介电干燥
•
按操作压力不同，干燥可分为常压干燥与真 空干燥。 • 真空干燥的特点： • (1)操作温度低，干燥速度快，热的经济性好。 • (2)适用于维生素、抗生素等热敏性产品以及在空 气中易氧化、易燃易爆的物料。
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• （一）湿空气中湿含量的表示方法
1、湿空气中水汽分压P 作为干燥介质的湿空气是不饱 和空气，其总压力P与水汽分压力p 及绝干空气分压力pg的关系为： P=p+pg 当总压一定时，湿空气的总压 越大，水汽的含量越大，即
nv p p ng p g P p
• 2、湿度（humidity）H • 湿空气中所含的水蒸气的质量与绝干空气的质量之
• 2、I-H图的用法
• •
利用I-H图查取湿空气的各项参数非常方便。 只要已知表示湿空气性质的各项参数中任 意两个在图上有交点的参数，如t-,t-,t-等，就 可以在I-H图上定出一个交点，此点即为湿空气的 状态点，由此点可查得其它各项参数。若用两个 彼此不是独立的参数，如p-H, -p, -H, 则不能确 定状态点，因它们都在同一条等I线或等H线上。
p ps
H 0.622
ps P ps
PH ps (0.622 H )
• （二）湿空气的比容、比热和焓 • 1、湿空气的比容 简称湿比体积（humid volune)，定义 为： 湿空气的体积 vH • 湿空气中干空气的质量
1 H 273 t 1.013 105 ＝（ ＋ ) 22.4 29 18 273 P
. ps H 0.622 P . ps
•
可知当总压Ｐ一定时，对于任意规定的值，上 式可简化为H和Ps的关系式，而Ps又是温度的函数， 因此对应一个温度t，就可根据水蒸气可查到相应的 Ps值计算出相应的湿度Ｈ，将上述各点(H,t)连接起 来，就构成等相对湿度线。根据上述方法，可绘出 一系列的等线群。
ps 2.3346 kPa 0.622 2.3346 0.014673 101.3 2.3346 0.622 ps H P ps 100% (不可用作干燥介质)
②比容
273 t 1.013 105 v H (0.772 1.244H ) 273 P
• 二、湿空气的湿度图及应用 • 当总压一定时，表明湿空气性质的各项参数，
只要规定其中任意两个相互独立的参数，湿空气 的状态就被确定。 • 工程上为方便起见，将各参数之间之间的关 系制成湿度图。常用的湿度图由湿度—温度图(Ht)和焓湿图(I-H)，本章介绍焓湿度图的构成和应 用。
• 1、I-H焓湿图的构造 • 在总压力为101.3ＫPa情况下，以湿空气的 焓为纵坐标，湿度为横坐标所构成的湿度图，称 为湿空气的I-H图。为了使各种关系曲线分散开， 采用两坐标轴交角为135°的斜角坐标系。为了 便于读取湿度数据，将横轴上湿度H的数值投影 到与纵轴正交的辅助水平轴上。图中共有5种关 系曲线，图上任何一点都代表一定温度t和湿度H 的湿空气状态。 • 现将图中各种曲线分述如下：
(1.01 1.88 0.014673 ) 20 2490 0.014673
57.29 kJ kg绝干气
(2)50℃时： ps 12.340kPa
H

100% 18.92%
vH
0.848 0.935
cH
1.038
I
57.29 88.42
20℃ 50℃
0.014673
不变
不变
273 t 1.013 105 (0.773 1.244 H ) 273 P
常压下
H (0.773 1.244 H )
H
273 t 273
湿空气的密度为
1 H vH
2、湿空气的比热
• 常压下将绝干空气和其中的水蒸气的温度提高所 需要的热量，称为湿空气的比热，简称湿热，即：
•
以0℃液态水的焓作为基准，水汽的比焓Iv （kJ/(kg水汽)为
Iv r0 cvt
r0－０℃时的水蒸气的比汽化热，其值为2491kJ/kg c v —水汽 的定压比热容，等于1.88 kJ/(kg水汽. ℃）
整理上述三式得湿空气的焓I计算式：
I cgt H (r0 cvt ) (cg cv H )t Hr0 (1.011.88H )t 2491H
•
物料 t 湿 分 θi Q
N
pi p δ
热空气与物料间传热和传质
• 典型对流干燥流程示意图
湿物料 蒸气 干燥器
预热器 空气 干燥产品 风 机

第二节 湿空气的性质及湿度图
一、湿空气的性质 • 湿空气是干空气和水汽的混合物。 • 对流干燥操作中，常采用一定温度的不 饱和空气作为介质。因此首先讨论湿空气的性 质。 • 由于在干燥过程中，湿空气中水气的含 量不断变化，而绝干空气质量不变，因此湿空 气的许多相关性质常以单位质量的绝干空气为 基准。 •
•
(1)等湿线(即等H线)。即等湿线是一组与纵轴 平行的直线，在同一根等H线上不同的点都具有 • 相同的温度值，其值在辅助水平轴上读出。 • (2)等焓线(即等I线)。等焓线是一组与斜轴平 行的直线。在同一条等I线上不同的点所代表的 • 湿空气的状态不同，但都具有相同的焓值，其值可 以在纵轴上读出。
干燥的目的:使物料便于运输、 加工处理、贮藏和使用。 干燥方法：工业上利用热能去湿 的方法。 干燥过程：利用热能除去固体物 料中的湿分（水或其他溶剂）的单 元操作。
二、湿物料的干燥方法
根据湿物料的传热方法不同，干燥操 作可分为以下几种: （1）热传导干燥法:利用热传导方式将 热量通过干燥器的壁面传给湿物料，使其中的湿 分汽化。 （2）对流传热干燥法：使热空气或热 烟道气等干燥介质与湿物料接触，以对流方式向 物料传递热量，使湿分汽化，并带走所产生的蒸 气。
• (3)适用于含有溶剂或有毒气体的物料，溶剂 回收容易。 • (4)在真空下干燥，产品含水量可以很低，适 用于要求低含水量的产品。 • (5)由于加料口与产品排出口等处的密封问题， 大型化、连续生产有困难。
三、对流干燥过程
• 利用热空气和湿物料作相对运动，气体的热量 传递给湿物料，使湿物料的湿分汽化并传递到气体 中，并被带走。 • 说明：Βιβλιοθήκη Baidu流干燥是动量、热量、质量传递同时进 热空气 行的传递过程。
•
当湿空气中的水汽达到饱和时，其湿 度称为饱和湿度，以 Hs表示，则
ps Hs 0.622 P ps
ps
——水在该空气温度下的饱和蒸汽压
• 2、相对湿度
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在一定总压下，湿空气中的水气分压与同温度下水 的饱和蒸汽压Ps之比的百分数，称为相对湿度百分数， 简称相对湿度，符号为 ，即：
100%
• 4、绝热饱和温度tas • 绝热饱和温度是不饱和的湿空气与 大量水相接触，在绝热条件下空气被 水汽所饱和时空气的温度。在空气绝 热增湿过程中，空气的降温增湿过程 是一等焓过程。 • 绝热饱和温度和湿球温度是两个完 全不同的概念，但两者都是湿空气状 态（t和H）的函数。 • 实验测定证明，对空气-水系统， 可以近似认为绝热饱和温度与湿球数 值相等，而湿球温度比较容易测定。
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(3)等温线(即等t线) 由式 I=1.01t+(1.88t+2490)H，当空气的干球温度t不变 时，I与H成直线关系，因此在I-H图中对应不同的t， 可作出许多条等t线。上式为线性方程，等温线的斜 率为(1.88t+2490),是温度的函数，故等温线相互之 间是不平行。 • (4)等相对湿度线(即等 线)等相对湿度线是 一组从原点出发的曲线。根据式
I H I g HI v
• 式中ＩH －湿空气的焓 ，kJ/(kg绝干空气)； • Ig－绝干空气的焓 ，kJ/(kg绝干空气)； • Iv－水蒸气的焓 ，kJ/(kg绝干空气)。 • 以0℃干空气的焓作为基准，干空气的比焓 Ig （kJ/(kg干空气)为
I g cg t
• 式中Cg—干空气 的定压比热容，等于1.01 kJ/(kg. ℃） • t—湿空气的温度， ℃。
比，称为湿空气的湿度，又称湿含量或比湿度，简称湿度， 以符号Ｈ表示它可表示为：
•
湿空气中水蒸气的质量 湿空气中绝干空气的质量 M v nv 18nv 18 P P 0.622 M g ng 29ng 29 P p P p H
• 式中
Ｈ——湿空气的湿度，kg水气/kg绝干空气；
3 m 湿空气 273 20 0.848 (0.772 1.244 0.014673 ) kg绝 干 气 273
③比热
C H 1.01 1.88H
1.01 1.88 0.014673 1.038kJ
(kg绝干气 。 C)
④ 焓
I (1.01 1.88H )t 2490H
H s ,td 0.622
ps ,td P ps ,td
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3、湿空气的湿球温度tw 右侧的玻璃温度计感温体(水银球) 用湿纱布包裹，纱布下端浸在水中， 以保证纱布一直处于充分润湿状态， 这样测得的温度为湿空气的湿球温度， 用tw表示，单位为℃或Ｋ。 湿球温度tw实质上是湿空气与湿 纱布之间传质和传热达稳定时湿 补充液，温度 tw 纱布中水的温度，由湿球温度的 原理可知，空气的湿球温度tw总 是低于干球温度。tw与t差距愈小， 空气 表明空气中的水分含量愈接近饱和。 湿度 H 湿球温度的工程意义在于：在干燥 温度 t 过程中恒速干燥阶段时湿球温度即 是湿物料表面的温度。 湿球温度计的原理
第十一章
干燥
第一节概述 一、固体物料的去湿方法 去湿: 将固体物料中所含的湿分（水或有机 溶剂）去除至规定指标的操作 。 （1）机械去湿法：能耗少、费用低，但湿分去除 不彻底； （2）加热去湿法：对湿物料加热、移走所生成的 湿气 （3）化学去湿法：利用吸湿性很强的干燥剂与吸 附剂与物料中的湿份发生反应达到吸湿的目的。
• =100%的等线为饱和空气线，此时空气完全被水 气所饱和。饱和空气以上 (＜100%)为不饱和 • 空气区域。当空气的湿度H为一定值时，其温度t 越高，则相对湿度值就越低，其吸收水气能力就 越强。故湿空气进入干燥器之前，必须先经预热 以提高其温度t。目的是除了为提高湿空气的焓值， 使其作为载热体外，也是为了降低其相对湿度而 提高吸湿力。 ＝0 时的等线为纵坐标轴。 • (5)水蒸气分压线： 该线表示空气的湿度H 与空气中水气分压p之间关系曲线.