化工原理 第九章 干燥

2）自由水分 在干燥过程中所能除去的超出平衡水分的那一部分水分。
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二、干燥方法
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。
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
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第九章 干燥 Drying
第四节 干燥速度和干燥时间
一、物料中所含水分的性质 二、干燥曲线和干燥速率曲线 三、干燥时间的计算
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一、物料中所含水分的性质
1、平衡水分与自由水分
1）平衡水分 用某种空气无法再去除的水分。 与物料的种类、温度及空气的相对湿度有关 物料中的平衡水分随温度升高而减小 随湿度的增加而增加。
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大量的 湿空气
t, H
t
tw
水
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大量的 湿空气
t, H
Q,
t
tw
水
N,kH
表面水的 分压高
水向空气 主体传递
蒸发时
自身降温
需要吸热
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7、绝热饱和冷却温度
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单位时间内干燥系统消耗的总热量为
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——连续干燥系统热量衡算的基本方程式
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I
C3
t1
B
C C2
t2
C1源自文库
H
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例：某种湿物料在常压气流干燥器中进行干燥，湿物料 的流量为1kg/s，初始湿基含水量为3.5%，干燥产品的湿基含 水量为0.5%。空气状况为：初始温度为25℃，湿度为 0.005kg/kg干空气，经预热后进干燥器的温度为140℃，若离 开干燥器的温度选定为60℃和40℃，
试分别计算需要的空气消耗量及预热器的传热速率。 又若空气在干燥器的后续设备中温度下降了10℃，试分析 以上两种情况下物料是否返潮？假设干燥器为理想干燥器。
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解：因在干燥器内经历等焓过程， ℃ ℃
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绝干物料量 ：
绝干空气量
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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
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A
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A td
A
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例：已知湿空气的干球温度t=30℃，相对湿度φ=0.6，求
湿空气的湿度H，露点td、tas。
A t=30
C D
等焓线
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H=0.016kg/kg干气
第九章 干燥 Drying
第三节 干燥过程的物料与热
量衡算
一、湿物料中含水量的表示 方法
2、空气消耗量L
每蒸发1kg水分时，消耗的绝干空气数量l
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三、干燥系统的热量衡算
1、热量衡算的基本方程
忽略预热器的热损失，以1s为基准，对预热器列焓衡算
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单位时间内预热器消耗的热量为： 对干燥器列焓衡算，以1s为基准 单位时间内向干燥器补充的热量为
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。 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。
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第九章 干燥 Drying
第二节 湿空气的性质和湿度
图
一、湿空气的性质 二、湿度图及其应用
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一、湿空气的性质
1、湿度H（ humidity）
湿空气中水汽的质量与绝干空气的质量之比 ，又称湿含量。
对于水蒸气~空气系统：
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水分向空 绝热 空气降
气中汽化
温增湿
变焓 不
饱和
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对绝热饱和器作焓衡算，即可求出绝热饱和温度
一般H及Has值均很小
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二、湿度图及其应用
1、H-I图
•P
•坐标轴
•五条线
-等湿线 –等焓线 –等干球温度线 –等相对湿度线 –水蒸汽分压线
第九章 干燥 Drying
第一节 概述
一、去湿及其方法 二、干燥方法 三、对流干燥的传热传质过程
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一、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） 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） 干燥法：加热
二、干燥系统的物料衡算 三、干燥系统的热量衡算 四、空气通过干燥器时的状
态变化
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一、湿物料中含水量的表示方法
1、湿基含水量W 2、干基含水量X 3、换算关系
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二、干燥系统的物料衡算
1、水分蒸发量
以s为基准，对水分作物料衡算
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缺点：热利用率低。
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三、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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T tw
物
Q
料 N
pw
p
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