第十三章 干燥.ppt

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1、2022/12/18第十三章第十三章 干燥干燥 Drying一、去湿及其方法一、去湿及其方法二、二、干燥方法干燥方法 三、三、对流干燥的传热传质过程对流干燥的传热传质过程第一节第一节 概述概述2022/12/18一、去湿及其方法1、何为去湿？、何为去湿？从湿的固体物料中脱除湿分湿分的过程称为去湿。去湿。湿分：湿分：不一定是水分！2、去湿方法、去湿方法机械去湿法机械去湿法：沉降、过滤、压榨、离心分离物理法物理法：浓硫酸吸收,分子筛吸附,膜法脱湿化学法化学法：利用化学反应脱除湿分（CaO）干燥法：干燥法：加热2022/12/18二、干燥方法二、干燥方法 1、传导干燥、传导干燥 热能通过传热壁面以传

2、导的方式传给湿物料 被干燥的物料与加热介质不直接接触，属间接干燥 优点：优点：热能利用较多 缺缺点点：与传热壁面接触的物料易局部过热而变质，受热不均匀。2、辐射干燥、辐射干燥 热能以电磁波的形式由辐射器发射到湿物料表面，被物2022/12/18料吸收转化为热能，而将水分加热汽化。优点：生产能力强，干燥产物均匀 缺点：能耗大3、介电加热干燥、介电加热干燥 将需干燥的物料置于交频电场内，利用高频电场的交变作用将湿物料加热，水分汽化，物料被干燥。优点：干燥时间短，干燥产品均匀而洁净。缺点：费用大。2022/12/184、对流干燥、对流干燥 热能以对流给热的方式由热干燥介质（通常热空气）传给 湿物料，

3、使物料中的水分汽化。物料内部的水分以气态或 液态形式扩散至物料表面，然后汽化的蒸汽从表面扩散至 干燥介质主体，再由介质带走的干燥过程称为对流干燥。优点：受热均匀，所得产品的含水量均匀。缺点：热利用率低。2022/12/18三、对流干燥的传热传质过程三、对流干燥的传热传质过程对流干燥中，传热和传质同时发生传热和传质同时发生1、传热过程、传热过程 干燥介质 Q湿物料表面 Q湿物料内部2、传质过程、传质过程 湿物料内部湿分湿物料表面 湿分干燥介质 2022/12/18物物 料料QNTtwpwp干燥介质：载热体、载湿体载热体、载湿体干燥过程：物料的去湿过程 介质的降温增湿过程2022/12/18第九章

4、干燥第九章干燥 Drying一、一、湿空气的性质湿空气的性质二、二、湿度图及其应用湿度图及其应用 第二节第二节 湿空气的性质和湿度图湿空气的性质和湿度图 2022/12/18一、湿空气的性质一、湿空气的性质1、湿度、湿度H（humidity）湿空气中水汽的质量与绝干空气的质量之比，又称湿含量。对于水蒸气空气系统：2022/12/18当湿空气中水汽分压pw等于该空气温度下的饱和蒸汽压ps时，其湿度称为饱和湿度，用Hs表示。2022/12/182、相对湿度百分数、相对湿度百分数（relative humidity）在总压P一定的条件下，湿空气中水蒸气分压pw与同温度下的饱和蒸汽压ps之比。相对湿度

5、代表湿空气的不饱和程度，愈低，表明该空气偏离饱和程度越远，干燥能力越大。=1，湿空气达到饱和，不能作为干燥介质。2022/12/18将 代入 在总压一定时 3、比容、比容 在湿空气中，1kg绝干空气体积和相应水汽体积之和，又称湿容积。2022/12/184、比热、比热 常压下，将湿空气中1kg绝干空气及相应水汽的温度升高（或降低）1所需要（或放出）的热量，称为湿比热。2022/12/185、湿空气的焓、湿空气的焓 湿空气中1 kg绝干空气的焓与相应水汽的焓之和。2022/12/186、干球温度、干球温度t和湿球温度和湿球温度 1）干球温度）干球温度 用普通温度计测得的湿空气的真实温度 2）湿球

6、温度）湿球温度 湿球温度计在温度为t，湿度为H的不饱和空气流中，达到平衡或稳定时所显示的温度。2022/12/18t大量的湿空气t,Htw水2022/12/18t大量的湿空气t,H水表面水的分压高N,kH水向空气主体传递Q,蒸发时需要吸热tw自身降温2022/12/18对于空气水蒸气系统而言 当 时，在一定的总压下，已知t、tw能否确定H?绝热情况下达到稳定时 2022/12/187、绝热饱和冷却温度、绝热饱和冷却温度 水分向空气中汽化 空气降温增湿饱和绝热焓不变2022/12/18对绝热饱和器作焓衡算，即可求出绝热饱和温度 一般H及Has值均很小 2022/12/18 是湿空气在绝热、冷却、

7、增湿过程中达到的极限冷却温度。对于空气水系统，注意：绝热饱和温度于湿球温度的区别和联系！注意：绝热饱和温度于湿球温度的区别和联系！2022/12/188、露点、露点 将不饱和空气等湿冷却到饱和状态时的温度 相应的湿度称为饱和湿度 2022/12/18 对于水蒸汽空气系统，干球温度、绝热饱和温度和露点间的关系为：不饱和空气：饱和空气：饱和空气：2022/12/18二、湿度图及其应用二、湿度图及其应用 1、H-I图图 P坐标轴五条线 -等湿线等焓线等干球温度线等相对湿度线水蒸汽分压线2022/12/182、湿度图的应用、湿度图的应用1）由测出的参数确定湿空气的状态）由测出的参数确定湿空气的状态 a

8、）水与空气系统，已知空气的干球温度t和湿球温度tw，确定该空气的状态点A(t,H)。b）水与空气系统中，已知t和td，求原始状态点A(t,H)。c）水与空气系统中，已知t和，求原始状态点A的位置2）已已知知湿湿空空气气某某两两个个可可确确定定状状态态的的独独立立变变量量，求求该该湿湿空空气气的其他参数和性质的其他参数和性质 2022/12/18AtdA2022/12/18A2022/12/18 例：例：已知湿空气的干球温度t=30，相对湿度=0.6，求湿空气的湿度H，露点td、tas。t=30AH=0.016kg/kg干气Dtd=21等焓线Ctas=232022/12/18第九章第九章 干燥干

9、燥 Drying一、一、湿物料中含水量的表示方法湿物料中含水量的表示方法二、二、干燥系统的物料衡算干燥系统的物料衡算 三、三、干燥系统的热量衡算干燥系统的热量衡算 四、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 第三节第三节 干燥过程的物料与热量衡算干燥过程的物料与热量衡算 2022/12/18一、湿物料中含水量的表示方法一、湿物料中含水量的表示方法1、湿基含水量、湿基含水量W 2、干基含水量、干基含水量X3、换算关系、换算关系 2022/12/18二、干燥系统的物料衡算二、干燥系统的物料衡算 1、水分蒸发量、水分蒸发量 以绝干物料为基准，对水分作物料衡算 2022/12/182、空

10、气消耗量、空气消耗量L 每蒸发1kg水分时，消耗的绝干空气数量l 2022/12/183、干燥产品流量、干燥产品流量G2 对干燥器作绝干物料的衡算 2022/12/18三、干燥系统的热量衡算三、干燥系统的热量衡算 1、热量衡算的基本方程、热量衡算的基本方程 以汽化1kg水分为基准2022/12/18输入热量包括水带入的热量为 随空气带入的热量预热器内加入的热量 干燥室内补充加入的热量湿物料G1带入的热量包括两部分，其中G2带入的热量为 2022/12/18输出热量包括损失于周围的热量为 干物料G2带走的热量为随空气带出的热量为：总热量衡算 2022/12/182、干燥系统的热效率、干燥系统的热

11、效率 蒸发水分所需的热量为 忽略物料中水分带入的焓 2022/12/18第九章第九章 干燥干燥 Drying一、一、物料中所含水分的性质物料中所含水分的性质 二、二、干燥曲线和干燥速率曲线干燥曲线和干燥速率曲线 三、干燥时间的计算三、干燥时间的计算 第四节第四节 干燥速度和干燥时间干燥速度和干燥时间 2022/12/18一、物料中所含水分的性质一、物料中所含水分的性质 1、平衡水分与自由水分、平衡水分与自由水分1）平衡水分）平衡水分 用某种空气无法再去除的水分。与物料的种类、温度及空气的相对湿度有关 物料中的平衡水分随温度升高而减小 随湿度的增加而增加。2）自由水分）自由水分 在干燥过程中所能

12、除去的超出平衡水分的那一部分水分。2022/12/182022/12/182、结合水分和非结合水分、结合水分和非结合水分结合水分：结合水分：与物料之间有物理化学作用，因而产生的蒸汽压 低于同温度下纯水的饱和蒸汽压。包括溶涨水分和小毛细管中的水分。难于除去 非结合水分非结合水分：机械地附着在物料表面，产生的蒸汽压与纯 水无异。包括物料中的吸附水分和大孔隙中的水分。容易除去。平衡水分一定是结合水分；平衡水分一定是结合水分；自由水分包括了全部非结合水分和一部分结合水分。自由水分包括了全部非结合水分和一部分结合水分。2022/12/182022/12/18二、干燥曲线和干燥速率曲线二、干燥曲线和干燥速

13、率曲线 1、干燥实验和干燥曲线、干燥实验和干燥曲线 干燥曲线：恒定干燥条件下，物料的含水率X与时间的关系 2、干燥速率曲线、干燥速率曲线1）干燥速率曲线）干燥速率曲线 干燥速率：单位时间内，单位干燥面积上汽化的水分量 2022/12/182022/12/18 ABC段表示干燥第一阶段，BC段为恒速干燥阶段，AB段为物料的预热阶段，但此段所需的时间很短，一般并入BC段内考虑。CDE段为第二阶段，在此阶段内干燥速率随物料含水量的减小而降低，称为降速干燥阶段。两个干燥阶段之间的交点称为临界点。与该点对应的物料含水量称为临界含水XC。2022/12/182022/12/182）干燥机理）干燥机理a）恒

14、速干燥阶段 干燥速度由水的表面汽化速度所控制b）降速干燥阶段 过程速度由水分从物料内部移动到表面的速度所控制。c）临界含水量 临界水分随物料本身性质、厚度和干燥速率的不同而异，通常临界水分随恒速阶段的干燥速度和物料厚度的增加而增大。2022/12/18三、干燥时间的计算三、干燥时间的计算1、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）利用干燥速度曲线进行计算）利用干燥速度曲线进行计算 分离变量积分 2022/12/182）用对流传热系数或传质系数进行计算）用对流传热系数或传质系数进行计算 水分由表面汽化的速率 2022/12/18汽化所需热量 3）影响恒速干燥的因素）影响恒速干燥的因素 空气流速的影响 空气湿度的影响空气温度的影响 2022/12/182、降速干燥时间的计算、降速干燥时间的计算 不论干燥曲线如何，都可用图解积分法 当干燥曲线为直线或近似直线时 2022/12/182022/12/183、干燥总时间、干燥总时间