第七章 固体干燥课件.ppt
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1、2022-5-81第七章第七章 固体干燥固体干燥第一节第一节 概述概述第二节第二节 湿空气的性质与湿度图湿空气的性质与湿度图第五节第五节 干燥设备干燥设备第三节第三节 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第四节第四节 物料的平衡含水量与干燥速率物料的平衡含水量与干燥速率2022-5-82第一节第一节 概述概述一、一、 固体物料去湿方法固体物料去湿方法二、二、 湿物料的干燥方法湿物料的干燥方法三、三、 对流干燥过程的传热与传质对流干燥过程的传热与传质2022-5-83去湿去湿: 湿分从物料中去除的过程。湿分从物料中去除的过程。去湿的方法去湿的方法:机械去湿机械去湿去湿目的去湿
2、目的: 1)工艺要求;)工艺要求;2)贮存;)贮存;3)运输。)运输。物理去湿物理去湿加热去湿(加热去湿(干燥干燥)一、一、 固体物料去湿方法固体物料去湿方法二、二、 湿物料的干燥方法湿物料的干燥方法(1)热传导干燥法)热传导干燥法2022-5-84(2)对流传热干燥法)对流传热干燥法(3)红外线辐射干燥法)红外线辐射干燥法(4)微波加热干燥法)微波加热干燥法(5)冷冻干燥法)冷冻干燥法干燥过程的分类干燥过程的分类:常压干燥常压干燥真空干燥真空干燥按操作压力分按操作压力分2022-5-85连续式连续式间歇式间歇式按操作方式分按操作方式分传导干燥(间接加热干燥)传导干燥(间接加热干燥)对流干燥对
3、流干燥(直接加热干燥)(直接加热干燥)辐射干燥辐射干燥介电加热干燥介电加热干燥按供热方式分按供热方式分2022-5-861.传热、传质同时传热、传质同时,但但方向相反方向相反;2.介质是热载体,介质是热载体,有是湿载体。有是湿载体。1-1-鼓风机;鼓风机;2-2-预热器;预热器;3-3-气流干燥管;气流干燥管;4-4-加料斗;加料斗;5-5-螺旋加料器;螺旋加料器;6-6-旋风分离器;旋风分离器;7-7-卸料阀;卸料阀;8-8-引风机。引风机。 17654328干品三、对流干燥过程三、对流干燥过程 的传热与传质的传热与传质 HtQWtippi M干燥过程进行必要条件干燥过程进行必要条件:1.物
4、料表面水汽压力物料表面水汽压力大于大于干燥介质干燥介质 中水汽分压;中水汽分压;2.干燥介质要将汽化的水分及时带走。干燥介质要将汽化的水分及时带走。2022-5-87第二节第二节 湿空气的性质与湿度图湿空气的性质与湿度图一、一、 湿空气的性质湿空气的性质二、湿空气的湿度图及其应用二、湿空气的湿度图及其应用2022-5-88一、一、 湿空气的性质湿空气的性质(一)湿空气中湿含量的表示方法(一)湿空气中湿含量的表示方法1. 湿空气中水汽分压湿空气中水汽分压pVVppy 2. 相对湿度相对湿度 定义:一定定义:一定T、P,pV与同温度下与同温度下pS之比的百分数。之比的百分数。 S S100100%
5、Vpp 2022-5-893. 湿度(湿含量)湿度(湿含量)H定义:定义:1kg干空气所携带的水汽质量。干空气所携带的水汽质量。H =Kg水汽水汽Kg干空气干空气=nVMVng Mg=18.02nV28.95ngggggVVVVnppnpPp 饱和空气,饱和空气, pV V = = ps s, =1=1,不可作为干燥介质;,不可作为干燥介质;不饱和空气,不饱和空气, pV V ps s , 11,可作为干燥介质。,可作为干燥介质。2022-5-810当当P为一定值时,为一定值时,()VHf p pV =ps时时,H=HsSSS622. 0pPpH 即:即:)(SPtfH, 18 0218 02
6、0 6220 62228 9528 95.VVgVnpHnPp H与与的关系:的关系: H 表示空气中水汽含量的表示空气中水汽含量的绝对值绝对值,而而反映湿空气水气含量的反映湿空气水气含量的相对大小相对大小,不饱和程度,不饱和程度,吸收水汽的能力,吸收水汽的能力, 能力能力。2022-5-811sspPpH 622. 0)(tHf, (二)湿空气的比体积、比热容和焓(二)湿空气的比体积、比热容和焓1. 湿空气的比体积湿空气的比体积Hm3湿空气湿空气/kg干气干气定义:定义:1kg1kg绝干空气为基准,湿空气的总体积。绝干空气为基准,湿空气的总体积。HgVH2 22 2 4 41 12 27 7
7、3 31 10 01 1 3 33 31 10 01 1 3 33 30 0 7 77 73 32 29 92 27 73 32 27 73 3.gtTPP 2 22 2 4 41 12 27 73 31 10 01 1 3 33 31 10 01 1 3 33 31 1 2 24 44 41 18 82 27 73 32 27 73 3.VtTPP 2022-5-812P一定,一定,)(HtfH, HHt 101 33101 330 7731 2440 7731 244273273.( .)HTHP 2. 湿空气的比热容湿空气的比热容cH定义:在常压下,将定义:在常压下,将1kg干空气和其所
8、带有的干空气和其所带有的Hkg水水 汽升高温度汽升高温度1K所需的热量。所需的热量。 kJ/kg干气干气K)(88. 101. 1HfHHcccvgH 3. 湿空气的焓湿空气的焓I kJ/kg干气干气2022-5-813 定义:湿空气的焓为干空气的焓与水汽的焓之和。定义:湿空气的焓为干空气的焓与水汽的焓之和。 IHt2 24 49 92 21 1 0 01 11 1. .8 88 82 24 49 92 2( .)HIHH tHc t ,()If Ht 0 00 0()()gvgvgvIII Hc trc t Hr Hcc H (三)湿空气的温度(三)湿空气的温度t:是用普通温度计测得的湿空气
9、的真实温度。:是用普通温度计测得的湿空气的真实温度。1. 干球温度干球温度 t2022-5-814定义:一定压力,不饱和空气定义:一定压力,不饱和空气等湿等湿降温至饱和的温度。降温至饱和的温度。 pS:td下的饱和蒸汽压。下的饱和蒸汽压。2. 露点露点 td0.622SSpHPp )(Hftd tw: 湿球温度计在空气中所达湿球温度计在空气中所达 到的平衡或稳定的温度。到的平衡或稳定的温度。3. 湿球温度湿球温度 tw气流气流ttw2022-5-815湿球温度计工作原理湿球温度计工作原理)(wttAQ ()HwNk A HH ()()wWHWQA ttr k A HH )(HHrkttwwHw
10、 )(HtftW, 、 kH u0.8, 与与kH之比与物性有关。之比与物性有关。讨论:讨论:1)物系一定,物系一定,空气空气水系统,水系统,u 5 5m/s :HHck 09. 1 QN对流传热对流传热 kH气体气体t, H气膜气膜对流传质对流传质液滴液滴表面表面tw , Hw2022-5-8162)饱和空气:)饱和空气: tw= t;3)不饱和空气:)不饱和空气: tw t 。测定测定tw的意义的意义:1)测定)测定H ; 2)确定物料表面的温度。)确定物料表面的温度。4. 绝热饱和温度绝热饱和温度tas 定义:空气绝热增湿至饱和时的温度。定义:空气绝热增湿至饱和时的温度。2022-5-8
11、17空气变化过程:空气变化过程:1)t;2)H;3)I不变。不变。)()(HHrttcQasasasH )(HHcrttasHasas )(Htftas, 2022-5-818tw 与与tas 的关系:的关系:tw :大量空气与少量水接触,空气大量空气与少量水接触,空气t、H的不变;的不变;tas :大量水与一定量空气接触,空气降温、增湿。:大量水与一定量空气接触,空气降温、增湿。 tw 与与 tas 数值上的差异取决于数值上的差异取决于/kH 与与cH两者之间的差别。两者之间的差别。 tw :传热与传质速率均衡结果,属动平衡;:传热与传质速率均衡结果,属动平衡;tas :热量衡算与物料衡算导
12、出,属静平衡。:热量衡算与物料衡算导出,属静平衡。 , 空气空气水体系:水体系:HHck aswtt 空气空气甲苯体系:甲苯体系: Hk Hc,tw tas2022-5-819 当空气为不饱和状态:当空气为不饱和状态:t tw (tas) td; 当空气为饱和状态:当空气为饱和状态:t = tw (tas) = td。),(HtfptttIcWdWasHHH 、 32122 cFP一定,一定,F=2,两个独立参数确定空气状态、性质。,两个独立参数确定空气状态、性质。二、湿空气的焓湿图及其应用二、湿空气的焓湿图及其应用2022-5-820(一)(一)I-H图的构造图的构造坐标;坐标;5根线。根线
13、。等湿线等湿线等焓线等焓线等温线等温线等相对等相对湿度线湿度线p-H线线2022-5-821(二)(二)焓湿图的应用焓湿图的应用1.已知两个已知两个独立独立参数,定空气状态点,求其它性能参数参数,定空气状态点,求其它性能参数例例1 已知已知t=30 , =60% 求:求:H、td、 tas%1006 . 0t=30AH=0.016kg/kg干气Dtd=21等焓线Ctas=232022-5-822例例2 已知已知t、 tW ,定状态。定状态。A2022-5-823例例3 已知已知t、 td ,定状态。定状态。tdA2022-5-824第三节第三节 干燥过程的物料衡算和热量衡算干燥过程的物料衡算和
14、热量衡算一、干燥过程的物料衡算一、干燥过程的物料衡算二、干燥过程的热量衡算二、干燥过程的热量衡算 2022-5-825(一)物料中含水量表示方法(一)物料中含水量表示方法(1)湿基含水量)湿基含水量 w kg水水/kg湿物料湿物料w 湿湿物物料料中中水水分分质质量量湿湿物物料料总总质质量量一、干燥过程的物料衡算一、干燥过程的物料衡算(2)干基含水量)干基含水量 X kg水水/kg干物料干物料X 湿湿物物料料中中水水分分质质量量湿湿物物料料中中绝绝干干物物料料质质量量2022-5-826(3)两者关系)两者关系wwXXXw 11(二)(二) 物料衡算物料衡算湿物料湿物料L1 , w1干燥产品干燥
15、产品L2 , w2热空气热空气G , H1湿废气体湿废气体G , H2(1)干燥产品流量)干燥产品流量L2c11c1122221 1 1 1()()LLwLw(2)水分蒸发量)水分蒸发量 W2 21 1c c1 12 2()()WG HHL XX 2022-5-827(3)空气消耗量)空气消耗量2121WGHH 21211 1GWHH 2022-5-828二、干燥过程的热量衡算二、干燥过程的热量衡算湿物料湿物料L1 , X1 , 1, I1干燥产品干燥产品L2 , X2 , 2, I2热气体热气体G, H1, t1, I1湿废气体湿废气体G, H2, t2, I2湿气体湿气体G, H0, t0
16、, I0QpQDQL预热器预热器干干燥燥器器2022-5-829(1)预热器的加热量)预热器的加热量P P1 10 01 11 10 0()()pHQG IIGcttkW (2)干燥器的热量衡算)干燥器的热量衡算1 11 12 22 2CDCLGIL IQGIL IQ 2022-5-830第四节第四节 物料的平衡含水量物料的平衡含水量一、物料的干燥实验曲线一、物料的干燥实验曲线二、物料的平衡含水量曲线二、物料的平衡含水量曲线三、恒定干燥条件下的干燥速率与干燥时间三、恒定干燥条件下的干燥速率与干燥时间2022-5-831一、物料的干燥实验曲线一、物料的干燥实验曲线(一)干燥实验曲线(一)干燥实验
17、曲线A湿含量湿含量XXctwDCBADCBtX*物料表面温度物料表面温度 干燥时间干燥时间 预热段预热段恒速段恒速段降速段降速段干燥曲线:干燥曲线: X 、 与与 的关系曲线。的关系曲线。空气温度空气温度湿度湿度流速流速与物料接触状况与物料接触状况恒定干燥条件:恒定干燥条件:2022-5-8322.恒速干燥段恒速干燥段:物料温度恒定在:物料温度恒定在 tw,X 呈直线,呈直线,气体传给物料热量全部用于湿份汽化。气体传给物料热量全部用于湿份汽化。1.预热段预热段:物料升温,:物料升温,X变化不大。变化不大。3.降速干燥段降速干燥段:物料开始升温,:物料开始升温,X 变化减慢,气体变化减慢,气体传
18、给物料的热量仅部分用于湿份汽化,其余用于物传给物料的热量仅部分用于湿份汽化,其余用于物料升温,当料升温,当 X = X* , = t。(二)干燥过程的三阶段(二)干燥过程的三阶段2022-5-833二、物料的平衡含水量曲线二、物料的平衡含水量曲线(一)物料的平衡含水量曲线(一)物料的平衡含水量曲线 平衡水分(平衡水分(X*):):不能用干燥方法除去的水分。不能用干燥方法除去的水分。 *X *Xt*XX* = f(物料种类、空气性质)(物料种类、空气性质)吸水性弱的吸水性弱的小小2022-5-834(二)自由水分与平衡水分(二)自由水分与平衡水分自由水分(自由水分(XX*):可用干燥方法除去的水
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