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第五章干燥第1页，本讲稿共153页 第五章第五章 干燥干燥固体去湿方法和干燥过程固体去湿方法和干燥过程从湿固体物料中除去湿分从湿固体物料中除去湿分(水或其他液水或其他液体体),这种操作称为这种操作称为”去湿去湿”一、一、物料的去湿方法物料的去湿方法1、机械去湿：沉降、过滤、离心分离机械去湿：沉降、过滤、离心分离特点：部分去湿，能耗少特点：部分去湿，能耗少第2页，本讲稿共153页2、干燥：去湿效果好，但能耗较高、干燥：去湿效果好，但能耗较高干燥过程的实质是被干燥过程的实质是被除去的湿分从除去的湿分从固相转移到气相中，固相转移到气相中，固相为被干燥的固相为被干燥的物料，气相为干燥介质。物料，气相为干燥介质。第3页，本讲稿共153页二、二、干燥操作的分类干燥操作的分类1、按操作压强、按操作压强常压干燥常压干燥处理热敏性，易氧化或要求产处理热敏性，易氧化或要求产品含湿量很低的物料品含湿量很低的物料真空干燥真空干燥第4页，本讲稿共153页2、按操作方式、按操作方式连续式连续式间歇式间歇式3、按供热方式、按供热方式对流干燥对流干燥传导干燥传导干燥辐射干燥辐射干燥介电加热干燥介电加热干燥本章主要讨论以本章主要讨论以不饱和热空气为干燥介质，不饱和热空气为干燥介质，湿分为水的对流干燥过程。湿分为水的对流干燥过程。第5页，本讲稿共153页三、三、对流干燥过程的特点对流干燥过程的特点热质同时传递热质同时传递,干燥干燥速率由传热速率和传质速率共同控制速率由传热速率和传质速率共同控制.干燥介质既是载热体，又是载湿体。干燥介质既是载热体，又是载湿体。存在压差传质过程发生，湿份被气流带走。存在温差传热过程发生，物料中湿份汽化；HtqWtippiM第6页，本讲稿共153页注意：1、只要物料表面的湿份分压高于气体中湿份分压，干燥即可进行，与气体的温度无关。2、气体预热并不是干燥的充要条件，其目的在于加快湿份汽化和物料干燥的速度，达到一定的生产能力。第7页，本讲稿共153页干燥过程干燥过程热空气流过湿物料表面热量传递到湿物料表面湿物料表面水分汽化并被带走表面与内部出现水分浓度差内部水分扩散到表面传热过程传热过程传质过程传质过程传质过程传质过程干燥过程推动力干燥过程推动力传质推动力：物料表面水分压传质推动力：物料表面水分压P表水表水热空气中的水分压热空气中的水分压P空水空水传热推动力：热空气的温度传热推动力：热空气的温度t空气空气物料表面的温度物料表面的温度t物表物表对流干燥过程实质对流干燥过程实质第8页，本讲稿共153页除水分量除水分量空气消耗量空气消耗量干燥产品量干燥产品量热量消耗热量消耗干燥时间干燥时间物料衡算物料衡算能量衡算能量衡算涉及干燥速率和水在涉及干燥速率和水在气固相的平衡关系气固相的平衡关系涉及湿空气的性质涉及湿空气的性质干燥过程基本问题干燥过程基本问题解决这些问题需要掌握的基本知识有：解决这些问题需要掌握的基本知识有：(1)湿分在气固两相间的传递规律；湿分在气固两相间的传递规律；(2)湿气体的性质及在干燥过程中的状态变化；湿气体的性质及在干燥过程中的状态变化；(3)物料的含水类型及在干燥过程中的一般特征；物料的含水类型及在干燥过程中的一般特征；(4)干燥过程中物料衡算关系、热量衡算关系和速率关系。干燥过程中物料衡算关系、热量衡算关系和速率关系。本本章章主主要要介介绍绍运运用用上上述述基基本本知知识识解解决决工工程程中中物物料料干干燥燥的的基基本本问问题题，介绍的范围主要针对连续稳态的干燥过程。介绍的范围主要针对连续稳态的干燥过程。第9页，本讲稿共153页第一节第一节 湿空气的性质和湿度图湿空气的性质和湿度图 5.1.1、湿空气的性质湿空气的性质一、湿空气的性质一、湿空气的性质 基准：基准：1绝干空气绝干空气。1、湿度（湿含量、绝对湿度）湿度（湿含量、绝对湿度）H（kg水水/kg绝干气绝干气定义：定义：第10页，本讲稿共153页对水蒸气对水蒸气空气系统空气系统第11页，本讲稿共153页饱和湿度饱和湿度若若则湿空气呈饱和状态。则湿空气呈饱和状态。另一概念为：另一概念为：第12页，本讲稿共153页2相对湿度相对湿度定义：在一定总压下，湿空气中水气分定义：在一定总压下，湿空气中水气分压压p与同温度下水的饱和蒸汽压与同温度下水的饱和蒸汽压ps之比。之比。衡量衡量湿空气的不饱和程度湿空气的不饱和程度=100 湿空气达饱和状态，湿空气达饱和状态，在此条件下无在此条件下无干燥能力干燥能力值越小，干燥能力越大。值越小，干燥能力越大。第13页，本讲稿共153页区别区别：H表示水汽在湿空气中的绝对含量表示水汽在湿空气中的绝对含量反映出湿空气吸收水分的能力反映出湿空气吸收水分的能力由由P，t，H可求得可求得H和和的比较的比较联系：联系：第14页，本讲稿共153页3比容（湿容积）比容（湿容积）定义：湿空气中，定义：湿空气中，1kg绝干空气的体积绝干空气的体积和其所带的和其所带的Hkg水气的体积之和。水气的体积之和。=m3湿空气/Kg绝干气第15页，本讲稿共153页4比热容（湿热）比热容（湿热）定义：常压下将定义：常压下将1绝干气和其中的绝干气和其中的Hkg水蒸气的温度升高或降低水蒸气的温度升高或降低1所吸所吸附或放出的热量，叫比热附或放出的热量，叫比热。第16页，本讲稿共153页5焓焓定义：湿空气中，定义：湿空气中，1kg绝干空气的焓和绝干空气的焓和其所带的其所带的Hkg水气的焓之和称为湿空气水气的焓之和称为湿空气的焓。的焓。第17页，本讲稿共153页6干球温度干球温度t用普通湿度计测得的湿空气的温度用普通湿度计测得的湿空气的温度叫干球温度，记作叫干球温度，记作t。7湿球温度湿球温度用湿球温度计测的得湿空气的温度叫用湿球温度计测的得湿空气的温度叫湿球温度，记作湿球温度，记作第18页，本讲稿共153页气体ttw第19页，本讲稿共153页对水分作热量衡算对水分作热量衡算i)显热显热ii)潜热潜热空气向棉布表面的传热速率空气向棉布表面的传热速率气膜中水气向空气的传递速率气膜中水气向空气的传递速率第20页，本讲稿共153页热平衡热平衡对于空气对于空气水蒸气系统水蒸气系统，第21页，本讲稿共153页8绝热饱和温度绝热饱和温度绝热饱和冷却塔绝热饱和冷却塔第22页，本讲稿共153页进入和离开绝热饱和器的湿空气的焓分别为：进入和离开绝热饱和器的湿空气的焓分别为：对该塔作热量衡算，以对该塔作热量衡算，以1kg绝干气为基准。绝干气为基准。第23页，本讲稿共153页所以：所以：其中其中第24页，本讲稿共153页对于对于空气空气水系统水系统，实验结果表明：，实验结果表明：当空气流速较高时当空气流速较高时所以所以结论结论:第25页，本讲稿共153页9露点露点定义：将不饱和的空气定义：将不饱和的空气等湿冷却等湿冷却至至饱饱和状态和状态此时的温度称为该空气的露点。此时的温度称为该空气的露点。露点时露点时第26页，本讲稿共153页三者关系三者关系对于不饱和空气对于不饱和空气对于饱和空气对于饱和空气水蒸气空气系统水蒸气空气系统总结各温度间的关系：总结各温度间的关系：第27页，本讲稿共153页例题：例题：已知：已知：求：求：第28页，本讲稿共153页第29页，本讲稿共153页试差法试差法因为对于不饱和空气因为对于不饱和空气第30页，本讲稿共153页第31页，本讲稿共153页第32页，本讲稿共153页结果证明：对水蒸气空气系统，结果证明：对水蒸气空气系统，tas=tw第33页，本讲稿共153页小结小结1、干燥、干燥干燥推动力干燥推动力干燥介质与湿物料间的湿度差干燥介质与湿物料间的湿度差2、对流干燥的特点、对流干燥的特点3、湿空气的特点、湿空气的特点绝干空气水分湿空气基准：基准：1绝干空气绝干空气第34页，本讲稿共153页湿空气的性质湿空气的性质 湿度湿度（H）相对湿度（相对湿度（）湿比容湿比容湿比热湿比热焓焓m3湿空气/Kg绝干气第35页，本讲稿共153页干球温度干球温度t湿球温度湿球温度绝热饱和温度绝热饱和温度露点温度露点温度三者关系三者关系对于不饱和空气对于不饱和空气对于饱和空气对于饱和空气第36页，本讲稿共153页 5-1-2湿湿空气的空气的H-I图图p一定，t,H,I,只有两个参数是独立的。只有两个参数是独立的。一、湿空气的一、湿空气的H-I图（常压下）图（常压下）由以下由以下5条线群组成条线群组成（1）等）等H线群：线群：水平线。水平线。（2）等焓（）等焓（I）线群：）线群：平行于斜轴的线群。平行于斜轴的线群。第37页，本讲稿共153页(1)等湿度线等湿度线(等等H 线线)在在同同一一条条等等湿湿线线上上不不同同点点所所代代表表的的湿湿空空气气状状态态不不同同，但但H相同，露点是将湿空气等相同，露点是将湿空气等H冷却至冷却至 =1时的温度。时的温度。对于空气对于空气-水系统，水系统，tas tw，等，等tas 线可近似作为等线可近似作为等tw线。线。每一条绝热冷却线上所有各点都具有相同的每一条绝热冷却线上所有各点都具有相同的tas。物物理理意意义义：以以绝绝热热冷冷却却线线上上所所有有各各点点为为始始点点，经经过过绝绝热热饱饱和和过过程到达终点时，所有各状态的气体的温度都变为同一温度。程到达终点时，所有各状态的气体的温度都变为同一温度。(2)等焓线（等等焓线（等I 线）线）对给定的对给定的tas：t=f(H)第38页，本讲稿共153页(3)等干球温度线等干球温度线(等等 t 线线)(4)等相对湿度线等相对湿度线(等等 线线)总压P 一定，对给定的：因 ps=f(t)，故 H=f(t)。(5)蒸气分压线总压P 一定，ps=f(H)，p-H近似为直线关系。I与H呈直线关系，t越高，等t线的斜率越大，读数0-250C。第39页，本讲稿共153页二、二、H-I图的说明与应用图的说明与应用应用：根据空气任一两个独立参数，在应用：根据空气任一两个独立参数，在H-I图图上确定该空气的状态点，然后即可查出空气的上确定该空气的状态点，然后即可查出空气的其它性质其它性质第40页，本讲稿共153页第41页，本讲稿共153页气体湿度图气体湿度图（Humidity chartHumidity chart）湿空气参数的计算比较繁琐，甚至需要试差。为了方便和直观，通常使用湿度图。等湿线等焓线等温线饱和空气线p-H线第42页，本讲稿共153页湿空气状态的变化过程湿空气状态的变化过程1、加热与冷却过程加热与冷却过程若不计换热器的流动阻力，湿空气的加热若不计换热器的流动阻力，湿空气的加热与冷却属等压过程，与冷却属等压过程，注意：加热和冷却过程为等湿过程注意：加热和冷却过程为等湿过程第43页，本讲稿共153页加热加热冷却冷却第44页，本讲稿共153页二、二、绝热增湿过程绝热增湿过程由由ttas过程为过程为等等I过程过程第45页，本讲稿共153页三、三、空气状态的确定空气状态的确定i.已知已知t、iii.已知已知t、等I线A(状态点）第46页，本讲稿共153页第二节第二节 干燥过程的物料衡算和热量衡算干燥过程的物料衡算和热量衡算 5-2-1 5-2-1 湿物料中含水量的表示方法湿物料中含水量的表示方法 湿物料绝干物料水湿物料绝干物料水X与与w关系关系：第47页，本讲稿共153页5-2-2 干燥干燥系统的物料衡算系统的物料衡算范围（对象）：连续干燥器范围（对象）：连续干燥器基准：单位时间基准：单位时间s s（或（或h h）第48页，本讲稿共153页（1）水分蒸发量）水分蒸发量W（2）干燥产品流量）干燥产品流量G2注意：干燥产品流量注意：干燥产品流量G2与绝干物料流量与绝干物料流量G的区别的区别第49页，本讲稿共153页（3）空气消耗量）空气消耗量L新鲜新鲜第50页，本讲稿共153页 5-2-3 干燥干燥系统的热量衡算系统的热量衡算预热器干燥器第51页，本讲稿共153页热量衡算计算内容：热量衡算计算内容：（1）预热器消耗的热量）预热器消耗的热量Qp（2）干燥器补充的热量干燥器补充的热量QD（3）干燥过程消耗的总热量。）干燥过程消耗的总热量。第52页，本讲稿共153页基准：单位时间基准：单位时间s；热量衡算对象：热量衡算对象：（1）预热器消耗的热量）预热器消耗的热量Qp（2）干燥器补充的热量）干燥器补充的热量QD第53页，本讲稿共153页（1）湿物料的焓）湿物料的焓I/计算：计算：1绝干料与其所带绝干料与其所带X水具有焓。水具有焓。第54页，本讲稿共153页则温度为则温度为湿含量为湿含量为X的湿物料的焓的湿物料的焓I/为为所以有：所以有：第55页，本讲稿共153页（2）进出干燥器空气的焓值变化，即）进出干燥器空气的焓值变化，即I2-I0的计算的计算为了简化计算，现假设：为了简化计算，现假设：即：新鲜气中水蒸气的焓等于出干燥器即：新鲜气中水蒸气的焓等于出干燥器时废气中的水蒸气的焓，即时废气中的水蒸气的焓，即第56页，本讲稿共153页第57页，本讲稿共153页加入的热量第58页，本讲稿共153页二、干燥系统的热效率二、干燥系统的热效率定义：定义：第59页，本讲稿共153页干燥系统热效率的物理意义：干燥系统热效率的物理意义：表示热利用率的情况表示热利用率的情况一般来说：一般来说：吸水性物料：吸水性物料：t2高，高，H2低。低。所以工业上要求：所以工业上要求：t2-t1as=2050oC第60页，本讲稿共153页加热和冷却过程为等湿过程加热和冷却过程为等湿过程绝热增湿过程为等焓过程绝热增湿过程为等焓过程2）、湿空气状态的变化过程）、湿空气状态的变化过程1、空气、空气H-I图图1）、应用）、应用小结小结第61页，本讲稿共153页湿基含水量湿基含水量w干基含水量干基含水量X2、湿物料中含水量的表示方法、湿物料中含水量的表示方法第62页，本讲稿共153页4 4、干燥、干燥系统的物料衡算系统的物料衡算第63页，本讲稿共153页例题例题预热器干燥器第64页，本讲稿共153页第65页，本讲稿共153页第66页，本讲稿共153页第67页，本讲稿共153页第68页，本讲稿共153页 5-2-4空气通过干燥器时的状态变化空气通过干燥器时的状态变化 预热器干燥器ABC第69页，本讲稿共153页前提：前提：干燥器内不补充热量，干燥器内不补充热量，忽略干燥器的热损失，忽略干燥器的热损失，物料进出干燥器的焓相等物料进出干燥器的焓相等故故 一、一、等焓干燥过程等焓干燥过程（绝热干燥过程）（绝热干燥过程）第70页，本讲稿共153页空气通过干燥器时焓恒定过程空气通过干燥器时焓恒定过程理想干燥过程理想干燥过程第71页，本讲稿共153页在在H-I图中示意表达出干燥过程中空气的状态图中示意表达出干燥过程中空气的状态变化过程变化过程第72页，本讲稿共153页条件：干燥器内不补充热量，不能忽略干燥器的热损失，物料进出干燥器的焓相等 二、非等焓干燥过程实际干燥过程二、非等焓干燥过程实际干燥过程1、操作线在过点、操作线在过点B等焓线的下方等焓线的下方 BC1线线第73页，本讲稿共153页第74页，本讲稿共153页2、操作线在过点、操作线在过点B等焓线的上方等焓线的上方 BC2线线若向干燥器补充的热量大于损失的热量和若向干燥器补充的热量大于损失的热量和加热物料的热量之和，即：加热物料的热量之和，即：所以操作线在所以操作线在等等I线的上方线的上方 BC2线线第75页，本讲稿共153页3、操作线在过点、操作线在过点B等温线等温线 BC3线线若向干燥器补充的热量足够多，恰使干燥若向干燥器补充的热量足够多，恰使干燥过程在等温下进行，则：过程在等温下进行，则：第76页，本讲稿共153页小结小结预热器干燥器1 1、干燥系统的热量衡算、干燥系统的热量衡算第77页，本讲稿共153页（1）预热器消耗的热量）预热器消耗的热量Qp(3)干燥系统的热效率干燥系统的热效率第78页，本讲稿共153页2 2、空气通过干燥器时的状态变化空气通过干燥器时的状态变化预热器干燥器ABC(1)、理想干燥过程理想干燥过程（等焓干燥过程）（等焓干燥过程）第79页，本讲稿共153页在在H-I图中示意表达出干燥过程中空气的状态图中示意表达出干燥过程中空气的状态变化过程变化过程第80页，本讲稿共153页（2）实际干燥过程实际干燥过程非等焓干燥过程非等焓干燥过程第81页，本讲稿共153页例题例题预热器干燥器第82页，本讲稿共153页解题分析解题分析第83页，本讲稿共153页第84页，本讲稿共153页解：解：取混合气中取混合气中1kg绝干气为基准，则混合后空气的状态绝干气为基准，则混合后空气的状态第85页，本讲稿共153页第86页，本讲稿共153页第87页，本讲稿共153页第三节第三节 固体物料干燥过程的平衡关系固体物料干燥过程的平衡关系和速率关系和速率关系5-3-1 物料中物料中的水分的水分一、平衡水分及自由水分一、平衡水分及自由水分平衡含水量平衡含水量将湿物料与一定状态的空将湿物料与一定状态的空气接触发生去湿，直到气接触发生去湿，直到物料表面所产生的物料表面所产生的蒸汽压与空气中的水蒸气分压相等蒸汽压与空气中的水蒸气分压相等为止。为止。此时物料中所含的水分称为该空气状态下此时物料中所含的水分称为该空气状态下物料的平衡含水量物料的平衡含水量X*（kg水分水分/kg绝干料）。绝干料）。第88页，本讲稿共153页通常物料的通常物料的X*是由实验测定得到的。是由实验测定得到的。X*=f(物料种类，空气状况）物料种类，空气状况）（2）自由水分）自由水分物料中超过物料中超过X*的的那那部分水分。部分水分。能够用干燥的方法除去能够用干燥的方法除去。（1）平衡水分平衡水分湿物料中等于或小湿物料中等于或小于于X*，无法用相应空气所干燥的那部分无法用相应空气所干燥的那部分水分水分它表示在该空气状态下物料能被干燥的限度。它表示在该空气状态下物料能被干燥的限度。第89页，本讲稿共153页二二结合水分和非结合水分结合水分和非结合水分结合水分和非结合水分是根据水分与结合水分和非结合水分是根据水分与物料结合力的状况来划分的。物料结合力的状况来划分的。当饱和空气（当饱和空气（）与湿物料接触，）与湿物料接触，达平衡时，此时物料的含水量为达平衡时，此时物料的含水量为XB*。划分的依据：划分的依据：XB*定义为：定义为：第90页，本讲稿共153页成分成分：物料细胞壁内的水分及小毛细管中的：物料细胞壁内的水分及小毛细管中的水分。水分。结合水分结合水分物料中小于物料中小于XB*的那部分水分的那部分水分特点特点：水分与物料的结合力较强。其蒸汽压：水分与物料的结合力较强。其蒸汽压低于同低于同温度下纯水的饱和蒸汽压温度下纯水的饱和蒸汽压结果结果：致使干燥过程的传质推动力降低，所：致使干燥过程的传质推动力降低，所以以结合水分较纯水难除去。结合水分较纯水难除去。第91页，本讲稿共153页非结合水分非结合水分物料中大于物料中大于XB*的那部分的那部分水分水分成分成分：物料中吸附的水分和孔隙中的水分。：物料中吸附的水分和孔隙中的水分。特点特点：水分与物料是机械结合，结合力较弱。：水分与物料是机械结合，结合力较弱。物料中非结合水分与同温度下纯水的饱物料中非结合水分与同温度下纯水的饱和蒸汽压相同，同时和蒸汽压相同，同时非结合水分的汽非结合水分的汽化和纯水一样化和纯水一样。结果结果：在干燥过程中极易除去在干燥过程中极易除去。第92页，本讲稿共153页物料含水量X，kg水/kg绝干物平衡水分自由水分第93页，本讲稿共153页非结合水在干燥过程中极易除去原因非结合水在干燥过程中极易除去原因。第94页，本讲稿共153页三三两类水分的区别两类水分的区别物料中总水分物料中总水分=结合水分和非结合水分，平衡水分和自结合水分和非结合水分，平衡水分和自由水分的关系用图表示出来。由水分的关系用图表示出来。第95页，本讲稿共153页平衡水分：不能除去的水分平衡水分：不能除去的水分自由水分：能除去的水分自由水分：能除去的水分一定空气状态下一定空气状态下X*=f(物料种类，空气状况）物料种类，空气状况）结合水分：较纯水难除去结合水分：较纯水难除去非结合水分：极易除去非结合水分：极易除去划分只取决于物料本身的特性，划分只取决于物料本身的特性，与空气状态无关与空气状态无关第96页，本讲稿共153页物料含水量X，kg水/kg绝干物第97页，本讲稿共153页5-3-2 干燥时间的计算干燥时间的计算干燥过程干燥过程恒定干燥恒定干燥:大量空气干燥少大量空气干燥少量物料的量物料的间歇操作间歇操作变动干燥变动干燥:连续操作连续操作第98页，本讲稿共153页一、恒定干燥条件下的干燥时间的计算一、恒定干燥条件下的干燥时间的计算恒定干燥特点：在干燥过程中空气的湿恒定干燥特点：在干燥过程中空气的湿度不变，温度取干燥器进出口的平均值度不变，温度取干燥器进出口的平均值1、干燥实验和干燥曲线、干燥实验和干燥曲线方法：用记录仪记录，取湿物料质方法：用记录仪记录，取湿物料质量随时间的变化规律，用测温元件得到量随时间的变化规律，用测温元件得到湿物料表面温度随时间的变化规律。湿物料表面温度随时间的变化规律。干燥曲线：干燥曲线：X曲线及曲线及曲线曲线第99页，本讲稿共153页ABCDEABCDE第100页，本讲稿共153页曲线均存在这三个阶段：曲线均存在这三个阶段：AB段：空气中的部分热量用于加热物料段：空气中的部分热量用于加热物料BC段：空气传递给物料的显热恰好等段：空气传递给物料的显热恰好等于水分从物料汽化所需的潜热于水分从物料汽化所需的潜热CDE段：物料开始升温，热空气中部分段：物料开始升温，热空气中部分热量用于加热物料时使其由热量用于加热物料时使其由升高到升高到，另，另一部分热量用于汽化水分一部分热量用于汽化水分，直到物料中，直到物料中含水降至平衡水分含水降至平衡水分为止为止注意：如果干燥实验的操作条件与生产要求的条件相近，注意：如果干燥实验的操作条件与生产要求的条件相近，则实验结果可以用于干燥器的设计与放大之中则实验结果可以用于干燥器的设计与放大之中第101页，本讲稿共153页2、干燥速率曲线干燥速率曲线干燥速率干燥速率单位时间内、单位干燥面单位时间内、单位干燥面积上气化水分质量，积上气化水分质量，kg/(m2s)式中：式中：U干燥速率干燥速率S干燥面积，干燥面积，m2G/一批操作中的绝干物料的质量，一批操作中的绝干物料的质量，kg第102页，本讲稿共153页干燥速率曲线的绘制干燥速率曲线的绘制由干燥曲线求出各点斜率由干燥曲线求出各点斜率dX/dt，按上式计算物，按上式计算物料在不同含水量时的干燥速率，然后描出料在不同含水量时的干燥速率，然后描出UX。ABCDE第103页，本讲稿共153页干燥过程干燥过程BC段段恒速干燥恒速干燥CDE段段降速干燥降速干燥AB段段预热段（可忽略预热段（可忽略）第104页，本讲稿共153页3、恒速干燥阶段恒速干燥阶段特点：固体物料表面覆盖着水层，其状特点：固体物料表面覆盖着水层，其状况与湿球温度计纱布表面的状况相似。况与湿球温度计纱布表面的状况相似。状况状况:（1）物体表面的温度等于该空气的物体表面的温度等于该空气的湿球温度湿球温度（2）空气传递给物料的空气传递给物料的 显热恰好等显热恰好等于水分从物料表面汽化所需的潜热于水分从物料表面汽化所需的潜热。第105页，本讲稿共153页在恒速干燥过程中，空气传给湿物料的显在恒速干燥过程中，空气传给湿物料的显热恰等于水分气化所需的气化热。热恰等于水分气化所需的气化热。第106页，本讲稿共153页整理得：整理得：恒速干燥阶段的特点：恒速干燥阶段的特点：（1）湿物料内部的水分向其表面传递的）湿物料内部的水分向其表面传递的速率能够满足水分自物料表面气化的速速率能够满足水分自物料表面气化的速率相适应。率相适应。（2）此阶段气化的水分为非结合水，相）此阶段气化的水分为非结合水，相当于自当于自由液面的气化由液面的气化。第107页，本讲稿共153页说明：此阶段干燥速率的大小取决于说明：此阶段干燥速率的大小取决于物料外部的干燥条件。物料外部的干燥条件。此阶段为表面此阶段为表面气化控制过程气化控制过程强化措施：提高空气的强化措施：提高空气的t，降低，降低H，增，增大空气的大空气的u。第108页，本讲稿共153页小结1)物料中的水分物料含水量X，kg水/kg绝干物第109页，本讲稿共153页平衡水分：不能除去的水分平衡水分：不能除去的水分自由水分：能除去的水分自由水分：能除去的水分一定空气状态下一定空气状态下X*=f(物料种类，空气状况）物料种类，空气状况）结合水分：较纯水难除去结合水分：较纯水难除去非结合水分：极易除去非结合水分：极易除去划分只取决于物料本身的特性，划分只取决于物料本身的特性，与空气状态无关与空气状态无关第110页，本讲稿共153页2、恒定干燥条件下的干燥时间的计算、恒定干燥条件下的干燥时间的计算干燥速率曲线干燥速率曲线ABCDE恒速段降速段第111页，本讲稿共153页3、恒速干燥阶段特点（1）水分汽化速率恒定。（2）除去物料中的非结合水分。（3）因物料表面始终维持润湿状态，物料表面温度等于空气的湿球温度（4）干燥速率的计算第112页，本讲稿共153页4、降速干燥阶段降速干燥阶段 降速阶段干燥速率的变化规律与物料性质及降速阶段干燥速率的变化规律与物料性质及其内部结构有关。其内部结构有关。第113页，本讲稿共153页降速干燥阶段特点:1)水分汽化速率随物料湿含量的减少而降低,物料中水分向表面传递速率小于物料表面水分汽化速率.2)出去物料中的结合水分和非结合水分;3)物料表面温度大于空气的温度4)影响此段干燥速率因素是物料本身的结构、形状和尺寸大小，而与干燥介质的状态系数关系不大，所以可以采用减小物料尺寸，使物料分散等方法，提高其干燥速率。第114页，本讲稿共153页降速的原因大致有如下四个：降速的原因大致有如下四个：（1）实际汽化表面减小实际汽化表面减小局部表面的水亦先除去而成局部表面的水亦先除去而成“干区干区”，CD段段第一降速阶段。第一降速阶段。（2）汽化面的内移汽化面的内移水分的汽化面内移水分的汽化面内移固体内部的热、质固体内部的热、质传递途径加长传递途径加长干燥速率下降，干燥速率下降，DE段段第二降速阶段。第二降速阶段。第115页，本讲稿共153页（3）平衡蒸汽压下降平衡蒸汽压下降（4）固体内部水分的扩散极慢固体内部水分的扩散极慢降速干燥过程的干燥速率取决于物料本身结构、降速干燥过程的干燥速率取决于物料本身结构、形状和尺寸，而与干燥介质的状态参数关系不大。形状和尺寸，而与干燥介质的状态参数关系不大。此阶段为物料内部迁移控制阶段。此阶段为物料内部迁移控制阶段。第116页，本讲稿共153页5、临界含水量两个干燥阶段的干燥曲线的交点c点称为临界点，与该点对应的物料含水量称为临界含水量。临界点c处的干燥速率仍等于恒速阶段的干燥速率。第117页，本讲稿共153页物料分散越细，临界含水量越低；等速的干燥速率越大，物料分散越细，临界含水量越低；等速的干燥速率越大，临界含水量越高，即降速阶段较早的开始（物料的临界含水量越高，即降速阶段较早的开始（物料的通通常由实验测定）。常由实验测定）。采取措施为：（1）减小物料层厚度、加强对物料的搅拌或使物料悬浮于气流中；（2）控制空气温度不太高、相对湿度不太低、流速也不太高时，使恒速干燥段延长，Xc也减小第118页，本讲稿共153页6、恒定干燥条件下干燥时间的计算恒定干燥条件下干燥时间的计算（1）恒速阶段）恒速阶段因恒速阶段的干燥速率等于临界干燥速率。故有：因恒速阶段的干燥速率等于临界干燥速率。故有：积分上式，得：第119页，本讲稿共153页对于对于UC可按下式计算可按下式计算：其中的计算有以下几种经验公式使用空气平行于物料表面流动第120页，本讲稿共153页空气自上而下或自下而上穿过颗粒堆积层气体与运动着的颗粒间的传热第121页，本讲稿共153页2）降速干燥阶段对上式进行积分得：解法：A、当降速干燥阶段的干燥速率随物料的含水量呈非线性变化时，应采用图解积分法计算B、当降速干燥阶段的干燥速率可近似作为直线处理时，应用下面方法第122页，本讲稿共153页干燥速率曲线示意图干燥速率曲线示意图第123页，本讲稿共153页任一瞬间的干燥速率与相应的物料含水量的关系为：将此式带入，积分得：第124页，本讲稿共153页又总干燥时间为其中：第125页，本讲稿共153页二、变动干燥条件下干燥时间的计算二、变动干燥条件下干燥时间的计算变动干燥条件特点：变动干燥条件特点：空气的状态参数沿干燥空气的状态参数沿干燥器的长度变化。设操作过程为等焓过程器的长度变化。设操作过程为等焓过程第126页，本讲稿共153页空气物料干燥器的长度或高度，m空气的温度或湿物料的温度预热段干燥第一阶段干燥第二阶段第127页，本讲稿共153页1、干燥第一阶段的干燥时间、干燥第一阶段的干燥时间第128页，本讲稿共153页第129页，本讲稿共153页2、干燥第二阶段的干燥时间、干燥第二阶段的干燥时间（1）图解积分法（2）解析法第130页，本讲稿共153页第131页，本讲稿共153页 第四节 干燥器干燥器的主要要求：干燥器的主要要求：（1）保证干燥产品的质量要求）保证干燥产品的质量要求（2）要求干燥速率快、时间短）要求干燥速率快、时间短 减少设备尺寸、降低能耗减少设备尺寸、降低能耗（3）操作控制方便，劳动条件好）操作控制方便，劳动条件好 第132页，本讲稿共153页干燥器分类干燥器分类：介电加热干燥器介电加热干燥器传导干燥器传导干燥器辐射干燥器辐射干燥器对流干燥器对流干燥器厢式干燥器厢式干燥器气流干燥器气流干燥器沸腾干燥器沸腾干燥器转筒干燥器转筒干燥器喷雾干燥器喷雾干燥器微波干燥器微波干燥器红外线干燥器红外线干燥器滚筒干燥器滚筒干燥器真空盘架式干燥器真空盘架式干燥器第133页，本讲稿共153页541干燥器的主要型式干燥器的主要型式第134页，本讲稿共153页干燥习题课例题1、在101.3kpa总压下，在间壁式换热器中将温度为293K，相对湿度为80的湿空气加热，则该空气下列状态参数变化趋势是：答案：不变，下降，上升，不变第135页，本讲稿共153页第136页，本讲稿共153页例题2、在101.3kpa总压下，将饱和空气温度从t1降至t2，则该空气下列状态参数变化趋势是：第137页，本讲稿共153页第138页，本讲稿共153页例例1、湿度为、湿度为 的湿空气在预热的湿空气在预热器中加热到器中加热到128后进入常压等焓干燥器中，离后进入常压等焓干燥器中，离开干燥器时空气的温度为开干燥器时空气的温度为49，求离开干燥器，求离开干燥器时露点温度。时露点温度。第139页，本讲稿共153页解：解：I=(1.01+1.88H)t2490H等焓等焓I1=I2(1.01+1.88H1)t12490H1=(1.01+1.88H2)t22490H2H2=0.0498kg水水/kg干气干气第140页，本讲稿共153页例例2、在常压连续干燥器中，将某物料从含水量、在常压连续干燥器中，将某物料从含水量10%干燥至干燥至0.5%（均为湿基），绝干物料比热为（均为湿基），绝干物料比热为1.8kJ/(kg.)，干燥器的生产能力为，干燥器的生产能力为3600kg绝干物料绝干物料/h，物料进、出干燥器的温度分别为物料进、出干燥器的温度分别为20和和70。热空气。热空气进入干燥器的温度为进入干燥器的温度为130，湿度为，湿度为0.005kg水水/kg绝干绝干空气，离开时温度为空气，离开时温度为80。热损失忽略不计，干燥器内。热损失忽略不计，干燥器内没有热补充。没有热补充。试确定干空气的消耗量及空气离开干燥器时的湿度。试确定干空气的消耗量及空气离开干燥器时的湿度。第141页，本讲稿共153页预热器干燥器示意图第142页，本讲稿共153页其中：第143页，本讲稿共153页第144页，本讲稿共153页第145页，本讲稿共153页例例3、某湿物料在常、某湿物料在常压压理想干燥器中理想干燥器中进进行干燥，湿物行干燥，湿物料的流率料的流率为为，初始湿含量（湿基，下同）为初始湿含量（湿基，下同）为3.5%，干燥干燥产产品的湿含量品的湿含量为为0.5%。空气状况。空气状况为为：初始温度：初始温度为为25、湿度、湿度为为，经预热后进，经预热后进干燥器的温度干燥器的温度为为160，如果离开干燥器的温度，如果离开干燥器的温度选选定定为为60或或40，试试分分别计别计算需要的空气消耗量及算需要的空气消耗量及预热预热器的器的传热传热量。量。又若空气在干燥器的后又若空气在干燥器的后续设备续设备中温度下降了中温度下降了10，试试分析以上两种情况下物料是否返潮？分析以上两种情况下物料是否返潮？第146页，本讲稿共153页预热器干燥器示意图第147页，本讲稿共153页第148页，本讲稿共153页L=0.773kg干空气干空气/sQ=L(I1I0)=L(1.01+1.88H0)(t1t0)=0.773(1.01+1.88 0.005)(16025)=106.4kJ/s第149页，本讲稿共153页Q=L(I1I0)=87.68kJ/sL=0.637kg干空气干空气/s(2)H2=0.0438kg水水/kg干空气时干空气时td=3850(3)不返潮不返潮H2=0.0521kg水水/kg干空气时干空气时td=4030返潮返潮第150页，本讲稿共153页 例例4 4、在恒定干燥条件下在恒定干燥条件下进进行干燥行干燥实验实验，已，已测测得得干球温度干球温度为为50，湿球温度，湿球温度为为43.7，气体的，气体的质质量量流量流量为为只从只从物料上表面汽化，物料由湿含量由物料上表面汽化，物料由湿含量由X1变变到到X2，变到干燥干燥处处于恒速于恒速阶阶段，所需干燥段，所需干燥时间为时间为1小小时时，试问试问：如其它条件不如其它条件不变变，且干燥仍，且干燥仍处处于恒速于恒速阶阶段，段，只是干球温度只是干球温度变为变为80，湿球温度，湿球温度变为变为48.3，所需干燥所需干燥时间为时间为多少？多少？如其它条件不如其它条件不变变，且干燥仍，且干燥仍处处于恒速于恒速阶阶段，只是段，只是物料厚度增加一倍，所需干燥物料厚度增加一倍，所需干燥时间为时间为多少？多少？，气体平行流过物料表面，水分，气体平行流过物料表面，水分第151页，本讲稿共153页解：解：(1)t=50，tw=43.7，rtw=2.398kJ/kg，1=1ht=80，tw=48.3，rtw=2385.6kJ/kg第152页，本讲稿共153页第153页，本讲稿共153页