最新四第七章固体干燥PPT课件.ppt
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1、8/10/20222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8/10/202293. 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=18.02nV28.95ngg gg gVVVVnppnpPp 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。,
2、可作为干燥介质。8/10/202210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 020 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。8/10/202211sspPpH 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
3、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 73 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 8/10/202212P一定,一定,)(HtfH, HHt
4、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8/10/202213 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
5、( .)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 t8/10/202214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
6、湿球温度 tw气流气流ttw8/10/202215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 )(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 , Hw8/10/2022162)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
7、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。8/10/202217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, 8/10/202218tw 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 t
8、as 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 tas8/10/202219 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
9、=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8/10/202220(一)(一)I-H图的构造图的构造坐标;坐标;5根线。根线。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8/10/202221(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=238/10/202
10、222例例2 已知已知t、 tW ,定状态。定状态。A8/10/202223例例3 已知已知t、 td ,定状态。定状态。tdA8/10/202224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 8/10/202225(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
11、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8/10/202226(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 8/10/202227(3)空气消耗量)空气消耗量2 21 1WGHH 21211 1GWHH 8/10/202228二、干燥过程的热量
12、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, I0QpQDQL预热器预热器干干燥燥器器8/10/202229(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 8/10/202230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
13、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8/10/202231一、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:8/10/2022322.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
14、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8/10/202233二、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
15、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8/10/202234(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分。可用干燥方法除去的水分。(三三) 结合水分与非结合水分结合水分与非结合水分结合水分结合水分 水与物料有结合力,水与物料有结合力,pw Xc,汽化的是非结合水分。,汽化的是非结合水分。8/10/202239恒速干燥特点:恒速干燥特点:1. 影响影响 u的主要因素的主要因素:t、H、u、空气与物料接触方式空气与物料接触方式1. uuCconst.2. 物料表面温
16、度为物料表面温度为tw;3. 去除的水分为非结合水分;去除的水分为非结合水分;4. uC干燥条件决定,表面汽化控制;干燥条件决定,表面汽化控制;uC的来源:的来源:C CcL dXdAu C C11C11C()cLXXAu (1) 由干燥速率曲线查得由干燥速率曲线查得2. 恒速阶段干燥时间计算恒速阶段干燥时间计算8/10/202240计算计算)用)用()()(2wHwwHHkttrNA (三)降速阶段(三)降速阶段1. 影响影响 u的因素的因素:2. 降速阶段干燥时间计算降速阶段干燥时间计算实际汽化表面减小(实际汽化表面减小(CD,除非结合、结合水分),除非结合、结合水分)汽化面向内部移动(汽
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