大学课件-化工原理-干燥1

空气和水的系统,
h / kH=0.96～1.005
一般干燥过程H＜0.01 cH=1.01+1.88H=1.01～1.03
对于空气和水的系统，不饱和空气： t > tas = tw > td 饱和空气： t = tas = tw =td
对其它物系，h/kH =1.5～2, 与cH相差很大，例如对空气和甲苯 系统h/kH = 1.8 ，此时，湿球温度高于绝热饱和温度。
H as
H
c H
t t r
as
as
示意图
⑤ 湿比热容线
c c c H 1.011.88H
H
a
V
示意图
⑥ 比体积线
干空气比体积线 0.773 273 t
第9章 干 燥
9.1.1 概 述 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。
去湿方法： 机械去湿法 ——能耗少、费用低，但湿分去除不彻底
物理去湿法 ——受吸湿剂的平衡浓度的限制，且只适用
于脱除微量湿分
干燥方法 ——固体物料的去湿主要采用干燥的方法
干燥过程: 利用热能除去固体物料中湿分（水或 其他 溶剂）的单元操作。
（2）不同点：
① tas 由热平衡得出，是空气的热力学性质； tw取决于气、液两相间的动力学因素-传递速率。
② tas 是大量水与空气接触，最终达到两相平衡时的温 度，过程中气体的温度和湿度都是变化的； tw是少量的水与大量连续气流接触，传热传质达到 稳态时的温度，过程中气体温度和湿度不变。
③ 绝热饱和过程中，气、液间传递推动力由大变小、 最终趋近于零； 测量湿球温度，稳定后气、液间传递推动力不变。
n
H V V V 0.622 V
kg水/kg干 空气
M n 29n
n
aa
a
a
理想气体：
H 0.622
p V
P p
V
饱和湿度Hs ：湿空气中水蒸气分压等于该温度下水的饱和蒸汽压
P
H 0.622 S
S
PP
S
（2）相对湿度
p V
100%
P
S
p V
100%
P
(P P) S
(P P) S
相对湿度表明湿空气的不饱和度，反映湿空气吸收水汽的能力。
（6） 绝热饱和温度tas
① 绝热饱和过程: 系统与外界绝热，不饱和气体与液体长时间接 触，传热传质达平衡态:
tt as
HH as
c ( t t ) ( H H )r
H
as
as
as
tas、Has
r
t t as ( H H )
as
c
as
H
cH: 空气湿比热，kJ/kg干空气·C ras: tas时水汽化潜热， kJ/kg Has: tas时空气的饱和湿度，kJ/kg干空气
W kH (Hw H)A
稳态时, 空气传入的显热等于水的汽化潜热
hA(t tW )
k r A( H
Hw
w
H
)
tW
t
kH rW h
(HW
H)
注意：湿球Biblioteka Baidu度不是状态函数
② 应用
对空气和水的系统, kH/h近似为常数（=0.96~1.005），数值上 等于相同条件下的绝热饱和温度，故可以用其确应空气状态。
9.2.3 湿空气的湿度图
根据相律，压力一定时，双组分、单相的湿空气自由度为2
湿度图： t-H 图 I-H 图
（1）湿空气的湿度图（t-H图） 一定总压下
① 等温度线 （坐标轴X） ② 等湿度线 （坐标轴Y） ③ 等相对湿度线
P
H 0.622 S
P P S
固定，则可确定t，H的关系
示意图
④ 绝热饱和(冷却)线（等湿球温度线）
（8） 露点td：
保持空气的H不变，降低温度，使其达到饱和状态，此时温度 为露点温度 。
H 0.622
P d
P p
d
pd：为露点td时饱和蒸汽压，既该空气在初始状态下的水蒸气 分压pv
p HP d 0.622 H
9.2.2 湿球温度和绝热饱和温度之间的关系
tas 、tw与t和H 有关 tas 、tw 本质上截然不同
H
a
V
ca: 干空气比热容，约1.01 kJ/kg干空气·C cv: 水蒸汽比热容，约1.88kJ/kg干空气·C
（5） 湿空气的焓I ( kJ/kg干空气)
基准: 0C干空气、 0C时液态水的焓为零。
I cat (r0 cV t)H (1.011.88H )t 2490H
r0: 0C时水蒸气汽化潜热，2490 kJ/kg
9.2 湿空气性质及湿度图
湿空气：含有湿分的空气，是常用的干燥介质，且一般情
况下可视为理想气体。
9.2.1 湿空气的状态参数
干燥过程中，干空气的质量不变，故干燥计算以单位质量 干空气为基准（干基）。
（1）湿度H（湿含量或绝对湿度 ） (kg水/kg干空气)
湿空气中水蒸气质量和干空气质量之比 。
M n 18n
P
H 0.622 S
P P S
H=f(,t)
（3） 湿比体积H (m3/kg干空气)
P=101.3kN/m2
H
22.4 273 t 29 273
22.4 18
273 t 273
H
H
(0.7731.244H )
273 t 273
（4） 湿比热容 cH （ kJ/kg干空气C ）
c c c H 1.011.88H
机理
质量传递：湿分的转移,由固相 到气相，以蒸汽分压为推动力
热量传递： 由气相到固相， 以温度差为推动力
分类： 操作压力
常压干燥 真空干燥
操作方式
间歇干燥 连续干燥
加热方式
传导干燥 对流干燥 辐射干燥 介电加热干燥
对流干燥：
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。 对流干燥是动量、热量、质量传递同时进行的传递过程。
t、H
补充水
② 绝热饱和温度是状态函数:
t f(t,H ) as
③ 绝热饱和过程可当作等焓处理 即空气的入口焓近似等于空气的出口焓
tas、Has t、H
补充水
（7） 干、湿球温度
① 干球温度与湿球温度
湿球温度: 气流吹过 -----湿分气化-----表面降温-------热量传递
Q hA(t tW ) Wrw
湿空气的四个温度t 、tw 、tas 、 td可确定空气状态。
r
t t as ( H H )
as
c
as
H
tW
t
kH rW h
(HW
H)
（1）共同点：
① 湿球温度和绝热饱和温度都不是湿气体本身的温度, 但都和湿气体的温度和湿度有关，都表达了气体入口 状态已确定时与之接触的液体温度的变化极限。
② 对于空气和水的系统，两者在数值上近似相等。