第五章干燥精选文档.ppt

《第五章干燥精选文档.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第五章干燥精选文档.ppt（153页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第五章干燥本讲稿第一页，共一百五十三页 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(水或其他液体水或其他液体),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，能耗少本讲稿第二页，共一百五十三页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

2、，气相为干燥介质。本讲稿第三页，共一百五十三页二、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本讲稿第四页，共一百五十三页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。本讲稿第五页，共一百五十三页三、三、对流干燥过程的特点对流干燥过程的特点

3、热质同时传递热质同时传递,干干燥速率由传热速率和传质速率共同控制燥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本讲稿第六页，共一百五十三页注意：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。本讲稿第七页，共一百五十三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

4、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本讲稿第八页，共一百五十三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

5、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。本讲

6、稿第九页，共一百五十三页第一节第一节 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：本讲稿第十页，共一百五十三页对水蒸气对水蒸气空气系统空气系统本讲稿第十一页，共一百五十三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：本讲稿第十二页，共一百五十三页2相对湿度相对湿度定义：在一定总压下，湿空气中水气分压定义：在一定总压下，湿空气中水气分压p与同温度下水的饱和蒸汽压与同

7、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，在此条件下无干在此条件下无干燥能力燥能力值越小，干燥能力越大。值越小，干燥能力越大。本讲稿第十三页，共一百五十三页区别区别：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：本讲稿第十四页，共一百五十三页3比容（湿容积）比容（湿容积）定义：湿空气中，定义：湿空气中，1kg绝干空气的体积和其绝干空气的体积和其所带的所带的Hkg水气的体积之和。水气的体积之和。

8、=m3湿空气/Kg绝干气本讲稿第十五页，共一百五十三页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所吸附或放所吸附或放出的热量，叫比热出的热量，叫比热。本讲稿第十六页，共一百五十三页5焓焓定义：湿空气中，定义：湿空气中，1kg绝干空气的焓和其所绝干空气的焓和其所带的带的Hkg水气的焓之和称为湿空气的焓。水气的焓之和称为湿空气的焓。本讲稿第十七页，共一百五十三页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叫干用普通湿度计测得的湿空气的温度叫干球温度，记作球温度，记作t。7湿球温度湿球温度用湿球温

9、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，记作本讲稿第十八页，共一百五十三页气体ttw本讲稿第十九页，共一百五十三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本讲稿第二十页，共一百五十三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，本讲稿第二十一页，共一百五十三页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本讲稿第二十二页，共一百五十三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

10、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。本讲稿第二十三页，共一百五十三页所以：所以：其中其中本讲稿第二十四页，共一百五十三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:本讲稿第二十五页，共一百五十三页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和状饱和状态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。露点时露点时本讲稿第二十六页，共一百五十三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

11、度间的关系：本讲稿第二十七页，共一百五十三页例题：例题：已知：已知：求：求：本讲稿第二十八页，共一百五十三页本讲稿第二十九页，共一百五十三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本讲稿第三十页，共一百五十三页本讲稿第三十一页，共一百五十三页本讲稿第三十二页，共一百五十三页结果证明：对水蒸气空气系统，结果证明：对水蒸气空气系统，tas=tw本讲稿第三十三页，共一百五十三页小结小结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绝干空气绝干空气本讲稿第三十

12、四页，共一百五十三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绝干气本讲稿第三十五页，共一百五十三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本讲稿第三十六页，共一百五十三页 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：

13、）线群：平行于斜轴的线群。平行于斜轴的线群。本讲稿第三十七页，共一百五十三页(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程到到达达终终

14、点点时时，所所有有各各状状态态的的气气体体的的温温度度都都变变为为同一温度。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)本讲稿第三十八页，共一百五十三页(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。本讲稿第三十九页，共一百五十三页二、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

15、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本讲稿第四十页，共一百五十三页本讲稿第四十一页，共一百五十三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线本讲稿第四十二页，共一百五十三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

16、却过程为等湿过程注意：加热和冷却过程为等湿过程本讲稿第四十三页，共一百五十三页加热加热冷却冷却本讲稿第四十四页，共一百五十三页二、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过程过程本讲稿第四十五页，共一百五十三页三、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）本讲稿第四十六页，共一百五十三页第二节第二节 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：本讲稿第四十七页，共一百五十三页5-2-2 干燥干燥系

17、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）本讲稿第四十八页，共一百五十三页（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的区别的区别本讲稿第四十九页，共一百五十三页（3）空气消耗量）空气消耗量L新鲜新鲜本讲稿第五十页，共一百五十三页 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本讲稿第五十一页，共一百五十三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

18、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。本讲稿第五十二页，共一百五十三页基准：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本讲稿第五十三页，共一百五十三页（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。本讲稿第五十四页，共一百五十三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：本讲稿第五十五页，共一百五十三页（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

19、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，即本讲稿第五十六页，共一百五十三页本讲稿第五十七页，共一百五十三页加入的热量本讲稿第五十八页，共一百五十三页二、干燥系统的热效率二、干燥系统的热效率定义：定义：本讲稿第五十九页，共一百五十三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本讲稿第六十页，共一百

20、五十三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）、应用小结小结本讲稿第六十一页，共一百五十三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本讲稿第六十二页，共一百五十三页4 4、干燥、干燥系统的物料衡算系统的物料衡算本讲稿第六十三页，共一百五十三页例题例题预热器干燥器本讲稿第六十四页，共一百五十三页本讲稿第六十五页，共一百五十三页本讲稿第六十六页，共一百五十三页本讲稿第六十七页，共一百五十三页本讲稿第六十

21、八页，共一百五十三页 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本讲稿第六十九页，共一百五十三页前提：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）本讲稿第七十页，共一百五十三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本讲稿第七十一页，共一百五十三页在在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本讲稿第七十二页，共一百五

22、十三页条件：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线线本讲稿第七十三页，共一百五十三页本讲稿第七十四页，共一百五十三页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线线本讲稿第七十五页，共一百五十三页3、操作线在过点、操作线在过点B等温线等温线 BC

23、3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：本讲稿第七十六页，共一百五十三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本讲稿第七十七页，共一百五十三页（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本讲稿第七十八页，共一百五十三页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）本讲稿第七十九页，共一百五十三页在在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

24、燥过程中空气的状态变化过程变化过程本讲稿第八十页，共一百五十三页（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本讲稿第八十一页，共一百五十三页例题例题预热器干燥器本讲稿第八十二页，共一百五十三页解题分析解题分析本讲稿第八十三页，共一百五十三页本讲稿第八十四页，共一百五十三页解：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本讲稿第八十五页，共一百五十三页本讲稿第八十六页，共一百五十三页本讲稿第八十七页，共一百五十三页第三节第三节 固体物料干燥过程的平衡关系和固体物料干燥过程的平衡关系和速率关系速率关系5-3-1 物料中物料中的水分的水

25、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）。本讲稿第八十八页，共一百五十三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

26、那部那部分水分。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于湿物料中等于或小于X*，无法用相应空气所干燥的那部分水分无法用相应空气所干燥的那部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。本讲稿第八十九页，共一百五十三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物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。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

27、分的依据：XB*定义为：定义为：本讲稿第九十页，共一百五十三页成分成分：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。本讲稿第九十一页，共一百五十三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

28、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。本讲稿第九十二页，共一百五十三页物料含水量X，kg水/kg绝干物平衡水分自由水分本讲稿第九十三页，共一百五十三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。本讲稿第九十四页，共一百五十三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

29、总水分=结合水分和非结合水分，平衡水分和自由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。水分的关系用图表示出来。本讲稿第九十五页，共一百五十三页平衡水分：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本讲稿第九十六页，共一百五十三页物料含水量X，kg水/kg绝干物本讲稿第九十七页，共一百五十三页5-3

30、-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:大量空气干燥少量大量空气干燥少量物料的物料的间歇操作间歇操作变动干燥变动干燥:连续操作连续操作本讲稿第九十八页，共一百五十三页一、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度恒定干燥特点：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，取湿物料质量方法：用记录仪记录，取湿物料质量随时间的变化规律，用测温元件得到湿物随时间的变化规律，用测温元件得到湿物料表面温度随时间的变化规

31、律。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本讲稿第九十九页，共一百五十三页ABCDEABCDE本讲稿第一百页，共一百五十三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于水段：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，热空气中部分热段：物料开始升温，热空气中部分热量用于加热物料时使其由量用于加热物料时使其由升高到升高到，另一部，另一部分热量用于汽化水分分热量用于汽化水分，直到物料中含水降至，直到物料中含水降

32、至平衡水分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本讲稿第一百零一页，共一百五十三页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本讲稿第一百零二页，共一百五十三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

33、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本讲稿第一百零三页，共一百五十三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）本讲稿第一百零四页，共一百五十三页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，其状况特点：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。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湿物体表面的温度等于该空气的湿球温度球温度（2）空气传递给物料的空气传递给物料的

34、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。本讲稿第一百零五页，共一百五十三页在恒速干燥过程中，空气传给湿物料的显热在恒速干燥过程中，空气传给湿物料的显热恰等于水分气化所需的气化热。恰等于水分气化所需的气化热。本讲稿第一百零六页，共一百五十三页整理得：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率速率能够满足水分自物料表面气化的速率相适应。相适应。（2）此阶段气化的水分为非结合水，相当于）此阶段气化的水分为非结合水，相当于自自由液面的气化由液面的气化。

35、本讲稿第一百零七页，共一百五十三页说明：此阶段干燥速率的大小取决于物说明：此阶段干燥速率的大小取决于物料外部的干燥条件。料外部的干燥条件。此阶段为表面气化此阶段为表面气化控制过程控制过程强化措施：提高空气的强化措施：提高空气的t，降低，降低H，增大空，增大空气的气的u。本讲稿第一百零八页，共一百五十三页小结1)物料中的水分物料含水量X，kg水/kg绝干物本讲稿第一百零九页，共一百五十三页平衡水分：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

36、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本讲稿第一百一十页，共一百五十三页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恒速段降速段本讲稿第一百一十一页，共一百五十三页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）干燥速率的计算本讲稿第一百一十二页，共一百五十三页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

37、物料性质及其内部结构有关。其内部结构有关。本讲稿第一百一十三页，共一百五十三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。本讲稿第一百一十四页，共一百五十三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

38、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。本讲稿第一百一十五页，共一百五十三页（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。本讲稿第一百一十六页，共一百五十三页

39、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。本讲稿第一百一十七页，共一百五十三页物料分散越细，临界含水量越低；等速的干燥速率物料分散越细，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越大，临界含水量越高，即降速阶段较早的开始（物料的（物料的通常由实验测定）。通常由实验测定）。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也减小本讲稿第一百一十八页，共一百五十三页6、

40、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：本讲稿第一百一十九页，共一百五十三页对于对于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本讲稿第一百二十页，共一百五十三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本讲稿第一百二十一页，共一百五十三页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

41、线处理时，应用下面方法本讲稿第一百二十二页，共一百五十三页干燥速率曲线示意图干燥速率曲线示意图本讲稿第一百二十三页，共一百五十三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：本讲稿第一百二十四页，共一百五十三页又总干燥时间为其中：本讲稿第一百二十五页，共一百五十三页二、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本讲稿第一百二十六页，共一百五十三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

42、阶段干燥第二阶段本讲稿第一百二十七页，共一百五十三页1、干燥第一阶段的干燥时间、干燥第一阶段的干燥时间本讲稿第一百二十八页，共一百五十三页本讲稿第一百二十九页，共一百五十三页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）解析法本讲稿第一百三十页，共一百五十三页本讲稿第一百三十一页，共一百五十三页 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 本讲稿第一百三十二

43、页，共一百五十三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本讲稿第一百三十三页，共一百五十三页541干燥器的主要型式干燥器的主要型式本讲稿第一百三十四页，共一百五十三页干燥习题课例题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

44、本讲稿第一百三十五页，共一百五十三页本讲稿第一百三十六页，共一百五十三页例题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：本讲稿第一百三十七页，共一百五十三页本讲稿第一百三十八页，共一百五十三页例例1、湿度为、湿度为 的湿空气在的湿空气在预热器中加热到预热器中加热到128后进入常压等焓干燥后进入常压等焓干燥器中，离开干燥器时空气的温度为器中，离开干燥器时空气的温度为49，求，求离开干燥器时露点温度。离开干燥器时露点温度。本讲稿第一百三十九页，共一百五十三页解：解：I=(1.01+1.88H)t2490H等焓等焓I1=I2(1.01+1.88H1)t

45、12490H1=(1.01+1.88H2)t22490H2H2=0.0498kg水水/kg干气干气本讲稿第一百四十页，共一百五十三页例例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

46、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。本讲稿第一百四十一页，共一百五十三页预热器干燥器示意图本讲稿第一百四十二页，共一百五十三页其中：本讲稿第一百四十三页，共一百五十三页本讲稿第一百四十四页，共一百五十三页本讲稿第一百四十五页，共一百五十三页例例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

47、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？本讲稿第一百四十六页，共一百五十三页预热器干燥器示意图本讲稿第一百四十七页，共一百五十三页本讲稿第一百四十八页，共一百五十三页L=0.773kg干空气干空气/sQ=L(I

48、1I0)=L(1.01+1.88H0)(t1t0)=0.773(1.01+1.88 0.005)(16025)=106.4kJ/s本讲稿第一百四十九页，共一百五十三页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返潮返潮本讲稿第一百五十页，共一百五十三页 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

49、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，水分本讲稿第一百五十一页，共一百五十三页解：解：(1)t=50，tw=43.7，rtw=2.398kJ/kg，1=1ht=80，tw=48.3，rtw=2385.6kJ/kg本讲稿第一百五十二页，共一百五十三页本讲稿第一百五十三页，共一百五十三页