第六章干燥PPT讲稿.ppt





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1、第六章干燥1第1页,共53页,编辑于2022年,星期三(2)吸附脱水法即用固体吸附剂,如氯化钙、硅胶等吸去物料中所含的水分。这种方法去除的水分量很少,且成本较高(3)干燥法通过向湿物料供热使湿分汽化,同时带走所产生蒸汽的去湿方法称为干燥。即利用热能,使湿物料中的湿分气化而去湿的方法。2、干燥定义:即利用加热的方法,使湿物料中的湿分气化而除去固体物料中湿分的操作。第2页,共53页,编辑于2022年,星期三 工业生产中往往将两种方法联合起来操作,即先用比较经济的机械方法尽可能除去湿物料中大部分湿分,然后再利用干燥方法继续除湿,以获得湿分符合规定的产品1、按照热能供给湿物料的方式,干燥法可分为:(1
2、)传导干燥热能通过传热壁面以传导方式传给物料,产生的湿分蒸汽被气相(又称干燥介质)带走,或用真空泵排走。二、干燥的分类第3页,共53页,编辑于2022年,星期三(2)对流干燥使干燥介质直接与湿物料接触,热能以对流方式加入物料,产生的蒸汽被干燥介质带走。(3)辐射干燥由辐射器产生的辐射能以电磁波形式达到物体的表面,为物料吸收而重新变为热能,从而使湿分气化。例如用红外线干燥法(4)介电加热干燥将需要干燥电解质物料置于高频电场中,电能在潮湿的电介质中变为热能,可以使液体很快升温气化。这种加热过程发生在物料内部,故干燥速率较快,例如微波干燥食品。第4页,共53页,编辑于2022年,星期三2、按操作压强
3、分(1)常压干燥(2)真空干燥。真空干燥适于处理热敏性及易氧化的物料,或要求成品中含湿量低的场合。3、按操作方式分(1)连续操作:连续操作具有生产能力大、产品质量均匀、热效率高以及劳动条件好等优点、(2)间歇操作。间歇操作适用于处理小批量、多品种要求干燥时间较长的物料。第5页,共53页,编辑于2022年,星期三典型的对流干燥工艺流程典型的对流干燥工艺流程三、对流干燥进行的条件和方法三、对流干燥进行的条件和方法三、对流干燥进行的条件和方法三、对流干燥进行的条件和方法第6页,共53页,编辑于2022年,星期三对流干燥过程中,存在的是传热传热和传质过程传质过程传热过程传热过程:对流干燥过程中,物料表
4、面温度i低于气相 主体温度t,因此热量以对流方式从气相传递到固体表面,再由表面向内部传递,这是个传热过程;传质过程:传质过程:固体表面处水气压 Pi高于气相主体中水气分压,因此水气由固体表面向气相扩散,这是一个传质过程。可见对流干燥过程是传质和传热同时进行的过程,第7页,共53页,编辑于2022年,星期三显然,干燥过程中压差(pi-p)越大,温差(t-i)越高,干燥过程进行的越快,因此干燥介质及时将汽化的水汽带走,以维持一定的扩散推动力。可见要实现干燥操作必须提供两个条件:1、供热:使物料的水分扩散到表面,从而提高Pi2、排气:目的降低干燥介质中水汽的分压P这样:可使(pi-p)差值增大,使干
5、燥过程顺利进行第8页,共53页,编辑于2022年,星期三 湿空气是绝干空气和水气的混合物。对流干燥操作中,常采用一定温度的不饱和空气作为介质。因此首先讨论湿空气的性质。由于在干燥过程中,湿空气中水气的含量不断增加,而绝干空气质量不变,因此湿空气的许多相关性质常以1kg绝干空气为基准。干燥操作压力一定时,湿空气的总压t与水气分压和绝干空气分压g关系如下tg第二节湿空气的性质第二节湿空气的性质第二节湿空气的性质第二节湿空气的性质一、湿空气的性质一、湿空气的性质一、湿空气的性质一、湿空气的性质 1.1.水汽分压水汽分压第9页,共53页,编辑于2022年,星期三 当操作压力较低的时候,可将湿空气视为理
6、想气体,根据道尔顿分压定律v/g=/g=/(t-)式中v湿空气中水气的摩尔数 g湿空气中绝干空气的摩尔数。又称湿含量,其定义为单位质量绝干空气所带有的水气质量,即H=湿空气中水汽的质量 湿空气中干空气的质量 Kg水/kg干空气2.2.湿度湿度H(H(绝对湿度)绝对湿度)第10页,共53页,编辑于2022年,星期三气体质量=摩尔数x分子量 H=nww/ngg=0.622nv/ng式中湿空气的湿度kg水气/kg绝干空气;w水气的摩尔质量(kg/kmol);g绝干空气的摩尔质量(kg/kmol)。常压下湿空气可视为理想气体,根据道尔顿分压定律0.622p/(pt-p)可见湿度H是总压t和水气分压的函
7、数。P HMwnwMgngw=18g=29第11页,共53页,编辑于2022年,星期三饱和湿度饱和湿度s s 当空气中的水气分压等于同温度下水的饱和蒸汽压s时,表明湿空气呈饱和状态,此时是空气的湿度称为饱和湿度饱和湿度s s即s0.622ps/(pt-ps)式中:s湿空气的饱和湿度,kg水气/(kg绝干空气);s 同温度下水的饱和蒸汽压在一定温度和总压下,湿空气的水汽分压p与同温度下水的饱和蒸汽压s之比的百分数称为相对湿度相对湿度=Ps100%3 3 3 3、相对湿度、相对湿度、相对湿度、相对湿度第12页,共53页,编辑于2022年,星期三对于饱和湿空气:p=s =100%对于绝干空气:p=0
8、 =0 距饱和程度越远,表示该空气的吸水汽的能力越强;所以,H表示湿空气水汽含量的绝对值,而反映湿空气吸水汽的能力。因:p=s 所以:0.622 ps/(pt-ps)可见:当总压一定时H=f(,t)的函数,即H随及t而变。第13页,共53页,编辑于2022年,星期三4 4、湿空气的比容、湿空气的比容5 5、湿空气的比热容、湿空气的比热容定义:单位质量绝干空气中所具有的干空气和水 汽的总 容积。即:M3湿空气Kg绝对干空气H=H=(0.772+1.244H)t+2732731.013 105pt定义:常压下,将1kg绝干空气和其所携带的Hkg水蒸汽升高温度1所需要的热量。第14页,共53页,编辑
9、于2022年,星期三cH=cg+cvH=1.01+1.88H式中:cH 湿空气的比热容湿空气的比热容 cg 绝干空气的比热容,约为的比热容,约为1.011.01kJ/kg kJ/kg cv 水蒸汽的比热容的比热容,约为约为1.881.88kJ/kg kJ/kg 6 6、比焓比焓h hH H H H(热含量)(热含量)定义:1kg干空气的焓与Hkg水汽的焓之和。h hH H=h=hg g+Hhv式中:h hH H 湿空气的比焓湿空气的比焓 kJ/kg kJ/kg 干空气干空气 h hg g 绝干空气的比焓kJ/kg 干空气干空气 h hv 水蒸汽的比焓的比焓kJ/kgkJ/kg水水第15页,共5
10、3页,编辑于2022年,星期三 湿空气的焓是根据干空气及液态水在0 时的焓为零作为基准而计算的,因此对于温度为t及湿度为H的湿空气,其焓值包括由0 的水变为0 的水汽所需的潜热和湿空气由0 升至温度t所需的显热。h hH H=(cg+cvH )t+t+0H H =(=(1.01+1.88H)t+2492H t+2492H式中:0 0 0 时水的汽化潜热 0 0=2492 kJ/kg=2492 kJ/kg 可见:湿空气的温度可见:湿空气的温度t H t H 则则h hH HhH H=f(t,H)即湿空气的焓随温度及湿度变化。第16页,共53页,编辑于2022年,星期三7 7、湿空气的干球温度与湿
11、球温度湿空气的干球温度与湿球温度湿空气的干球温度与湿球温度湿空气的干球温度与湿球温度(1)湿空气的干球温度湿空气的干球温度湿空气的干球温度湿空气的干球温度t t(2)湿空气的湿球温度湿空气的湿球温度湿空气的湿球温度湿空气的湿球温度t t t tw w w w用一般温度计所测得的湿空气的真实温度湿纱布将湿球温度计置于一定温度t、湿度H的湿空气气流中,则温度计所指示的平衡温度称为湿空气的湿球温度湿空气的湿球温度湿空气的湿球温度湿空气的湿球温度t,H第17页,共53页,编辑于2022年,星期三当大量的不饱和空气吹过湿纱布表面时,纱布=100%空气100%纱布中水分 空气中 纱布中水分温度当水温下降到
12、低于空气温度时,空气 纱布中水分 当所传递的热量和水分气化所需的汽化热量相等时纱布中的水温不再下降而达到稳定,此时温度计所指示的平衡温度称为湿空气的湿球温度湿空气的湿球温度扩散传递热量湿球温度受湿空气的t t、H H所控制,当H tH tw w当湿空气达到饱和时,当湿空气达到饱和时,t=tt=tw w第18页,共53页,编辑于2022年,星期三从传热和传质机理出发,湿球温度计达到平衡时,空气向纱布传热速率=纱布表面水分气化所需的热量 Q=N rw N=kHA(Hw-H)Q=A(t-t tw w)式中:Q 传热速率 kw N 传质速率 kg/s rw水在湿球温度时的汽化潜热 kJ/kg kH 传
13、质系数 kg/m2.s.A 纱布表面积 m2 Hw 湿空气在t tw下的饱和湿度 kg水/kg干空气第19页,共53页,编辑于2022年,星期三A(t-t tw w)=kH A(Hw-H)rw tw=t-(Hw-H)kH rw可见:t tw w=f(t,H)8 8、露点、露点t td d定义:不饱和的湿空气在总压和湿度不变得条件下 进行冷却,达到饱和状态时的温度。第20页,共53页,编辑于2022年,星期三9 9 9 9、绝热饱和温度、绝热饱和温度、绝热饱和温度、绝热饱和温度t t t tasasasas(1)绝热饱和温度的概念tas,Hast,H 空气与大量的水接触,设备保温良好,热量只在气
14、液两相之间传递,水温是均匀的,水向空气中汽化所需的潜热只能取自空气中的显热,这样空气中的温度下降,而湿度增加,即空气失去显热得到潜热,故空气的焓值可认为不变,这一过程称为空气的降温增湿过程,即等焓这一过程称为空气的降温增湿过程,即等焓过程。过程。第21页,共53页,编辑于2022年,星期三水水 汽化汽化 空气温度空气温度t H t H 空气中潜热空气中潜热吸收空气吸收空气的显热的显热焓值不变焓值不变 绝热增湿过程进行到空气被水汽饱和,则空气温度不再下降,而等于循环水的温度(t=t水=tas),此温度为该空气的绝热饱和温度tas,对应的湿度为绝热饱和湿度Has。总结这一过程:在空气绝热增湿降温过
15、程中,空气失去的是显热得到的是潜热,空气的t、H随过程的进行而变化,但焓值不变。第22页,共53页,编辑于2022年,星期三(2)绝热饱和温度的计算进入绝热饱和器时湿空气的焓为h1=cH.t+.H r0=(1.01+1.88H)t+H.r0离开绝热饱和器时湿空气的焓为h2=cHas.tas+Has.r0=(1.01+1.88Has)t+Has.r0因湿空气的绝热增湿过程是等焓过程所以:h1=h2因Has、H值与1比均为一个很小的数值所以 可认为 cH cHas cH.t+.H r0=cH.tas+Has r0 cH tas=t-(Has H)当当r r0 0、c cH H、H Hasas一定时
16、,一定时,t tas as=f(t,H)=f(t,H)为空气的状态函数为空气的状态函数第23页,共53页,编辑于2022年,星期三比较 r0 cH tas=t-(Has H)tw=t-(Hw-H)kH rw试验测定:对空气与水系统kHcH可得:tas tw w第24页,共53页,编辑于2022年,星期三湿球温度湿球温度与绝热饱和温度与绝热饱和温度asas 湿球温度和绝热饱和温度as都是湿空气的与的函数,并且对空气水物系,二者数值近似相等,但他们分别由两个完全不同的概念。湿球温度湿球温度是大量空气与少量水接触后水的稳定温度;绝热饱和温度绝热饱和温度asas是大量水与少量空气接触,空气达到饱和状态
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