化工原理第十章-干燥.ppt

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1、石油化工学院石油化工学院-Department of Petrochemical Engineering 加料 单层圆筒沸腾床干燥器 至分离器出料热空气分布盘第十章第十章 干干 燥燥石油化工学院石油化工学院-Department of Petrochemical Engineering 10.1 10.1 概述概述10.1.1 10.1.1 干燥的目的、本质及分类干燥的目的、本质及分类10.1.1.1 10.1.1.1 目的目的 将湿固体物料除去湿分（水或其他液体）将湿固体物料除去湿分（水或其他液体）去湿。去湿。去湿的方法：去湿的方法：（1 1）机机械械去去湿湿，即即通通过过压压榨榨、过过滤滤

2、、离离心心分分离离等等方方法法去去湿湿，这这是是一一种种低低能能耗耗的的去去湿湿方方法法，但但这这种种方方法法湿湿分分的的除除去去不不完完全。全。（2 2）热热能能去去湿湿，即即借借热热能能使使物物料料的的湿湿分分汽汽化化，并并将将汽汽化化产产生生的的蒸蒸汽汽由由惰惰性性气气体体带带走走或或用用真真空空抽抽吸吸而而除除去去的的方方法法，这这种种方法简称为方法简称为干燥干燥。石油化工学院石油化工学院-Department of Petrochemical Engineering 10.1.1.2 10.1.1.2 本质本质 本质本质：水分从物料表面向气相转移的：水分从物料表面向气相转移的过程。干

3、燥过程是传质和传热相结合的过过程。干燥过程是传质和传热相结合的过程（热、质反向传递），干燥速率同时由程（热、质反向传递），干燥速率同时由传热速率和传质速率所支配。传热速率和传质速率所支配。必要条件必要条件：被干燥物料表面上的蒸汽：被干燥物料表面上的蒸汽压超过干燥介质中的蒸汽分压，即压超过干燥介质中的蒸汽分压，即pm pw。p=(pm-pw),干燥速率干燥速率 因因此此，作作为为干干燥燥介介质质的的热热空空气气必必须须不不断断提提供供热热量量给给湿湿物物料料，使使湿湿物物料料表表面面的的水水分分不不断断汽汽化化pm,物物料料内内部部的的水水分分可可继继续续扩扩散散到到表表面面来来。另另一一方方面

4、面，干干燥燥介介质质应应及及时时将将汽汽化化的水汽带走的水汽带走pw，以保持一定的传质推动力，以保持一定的传质推动力p。物料湿分热空气tQNpiip热空气与物料间传热和传质石油化工学院石油化工学院-Department of Petrochemical Engineering 10.1.1.3 10.1.1.3 分类分类 根根据据热热能能传传递递方方式式的的不不同同分分成成以以下四类：下四类：（1 1）传导干燥）传导干燥 刮刀刮刀加料加料产品产品加热蒸汽加热蒸汽传导干燥传导干燥滚筒干燥器滚筒干燥器 能能通通过过传传热热壁壁面面以以传传导导方方式式传传给给与壁面接触的湿物料。与壁面接触的湿物料。

5、优点：热能利用程度较高；优点：热能利用程度较高；缺缺点点：与与金金属属壁壁面面接接触触的的物物料料在在干燥时易形成过热而变质。干燥时易形成过热而变质。石油化工学院石油化工学院-Department of Petrochemical Engineering（2 2）对流干燥）对流干燥 热能以对流方式由热空气传热能以对流方式由热空气传给与其直接接触的湿物料，产生给与其直接接触的湿物料，产生的蒸汽也由热空气带走。的蒸汽也由热空气带走。优点：热空气的温度调节比优点：热空气的温度调节比较方便，物料不至于被过热。较方便，物料不至于被过热。缺点：热空气离开干燥器时缺点：热空气离开干燥器时尚带有相当大的一部分

6、热能，因尚带有相当大的一部分热能，因此对流干燥的热能利用程度比传此对流干燥的热能利用程度比传导干燥差。导干燥差。出料出料至分离器至分离器加料加料热空气热空气分布板分布板石油化工学院石油化工学院-Department of Petrochemical Engineering（3 3）辐射干燥）辐射干燥 热热能能以以电电磁磁波波的的形形式式由由辐辐射射器器发发射射到到达达湿湿物物料料表表面面，被被湿湿物物料料吸吸收收后后又又转转变变为为热热能能将将水水分分加加热热汽汽化化而而达达到到干干燥燥的的目目的。的。优优点点：生生产产强强度度大大，产产品品干干燥燥均均匀匀而而洁洁净净，设设备备紧紧凑凑使使用

7、灵活，可以减少占地面积，缩短干燥时间。用灵活，可以减少占地面积，缩短干燥时间。缺点：电能消耗大。缺点：电能消耗大。（4 4）介电加热干燥）介电加热干燥 将将需需要要干干燥燥的的物物料料置置于于高高频频电电场场内内，依依靠靠电电能能加加热热物物料料并并使使湿湿分分汽汽化化。此此法法由由于于加加热热的的能能量量是是由由高高频频装装置置产产生生的的，其所需的费用较大，故在工业上的应用受到限制。其所需的费用较大，故在工业上的应用受到限制。石油化工学院石油化工学院-Department of Petrochemical Engineering 10.1.2 10.1.2 对流干燥流程及其经济性对流干燥流

8、程及其经济性对流干燥流程示意图（并流、连续）对流干燥流程示意图（并流、连续）预热器预热器湿物料湿物料干燥产品干燥产品空气空气干燥器干燥器废气废气经济性：能耗和热的利用率经济性：能耗和热的利用率石油化工学院石油化工学院-Department of Petrochemical Engineering 1 水蒸气分压水蒸气分压pv 空气中水蒸气分压愈大，水分含量就愈高，根据气体分空气中水蒸气分压愈大，水分含量就愈高，根据气体分压定律，则有压定律，则有2 湿度湿度(humidity)H 又称为湿含量或绝对湿度又称为湿含量或绝对湿度(absolute humidity)。它以湿它以湿空气中所含水蒸汽的质

9、量与绝对干空气的质量之比表示，使空气中所含水蒸汽的质量与绝对干空气的质量之比表示，使用符号，其单位为：用符号，其单位为：kg水气水气/kg干空气干空气。10.2 10.2 湿空气的性质及湿度图湿空气的性质及湿度图10.2.1 10.2.1 湿空气的性质湿空气的性质 石油化工学院石油化工学院-Department of Petrochemical Engineering 常温下，湿空气可视为理想气体，则有常温下，湿空气可视为理想气体，则有 在饱和状态时，湿空气中水蒸气分压在饱和状态时，湿空气中水蒸气分压pv等于该空气温度等于该空气温度下纯水的饱和蒸气压下纯水的饱和蒸气压ps，则有则有 由于水的饱

10、和蒸气压仅与温度有关，故湿空气的饱和湿由于水的饱和蒸气压仅与温度有关，故湿空气的饱和湿度是温度和总压的函数，即度是温度和总压的函数，即石油化工学院石油化工学院-Department of Petrochemical Engineering 3 相对湿度相对湿度 当当pv=0时，时，=0，表示湿空气不含水分，即为绝干空气。表示湿空气不含水分，即为绝干空气。当当pv=ps时，时，=1，表示湿空气为饱和空气。表示湿空气为饱和空气。在一定温度及总压下，湿空气的水汽分压在一定温度及总压下，湿空气的水汽分压pv 与同温度下与同温度下水的饱和蒸汽压水的饱和蒸汽压 pS 之比的百分数，称为相对湿度之比的百分数

11、，称为相对湿度(relative humidity)，用符号用符号表示，即表示，即 石油化工学院石油化工学院-Department of Petrochemical Engineering u相对湿度：可以说明湿空气偏离饱和空气的程度，能用相对湿度：可以说明湿空气偏离饱和空气的程度，能用于判定该湿空气能否作为干燥介质，于判定该湿空气能否作为干燥介质，值与越小，则吸湿能值与越小，则吸湿能力越大。力越大。u湿度：是湿空气含水量的绝对值，不能用于分辨湿空气湿度：是湿空气含水量的绝对值，不能用于分辨湿空气的吸湿能力。的吸湿能力。在一定总压和温度下，两者之间的关系为在一定总压和温度下，两者之间的关系为相

12、对湿度和绝对湿度的关系相对湿度和绝对湿度的关系石油化工学院石油化工学院-Department of Petrochemical Engineering 4 湿空气的比热湿空气的比热CH 式中式中 cH湿空气的比热，湿空气的比热，kJ/(绝干气绝干气oC)；cg绝干空气的比热，绝干空气的比热，kJ/(绝干气绝干气oC)；cv水气的比热，水气的比热，kJ/(水气水气oC)上式说明：湿空气的比热只是湿度的函数上式说明：湿空气的比热只是湿度的函数。在常压下，将湿空气中在常压下，将湿空气中1kg绝干空气及相应绝干空气及相应kg 水汽的温度水汽的温度升高（或降低）升高（或降低）1oC所需要（或放出）的热量

13、，称为比热，又所需要（或放出）的热量，称为比热，又称为湿热，用符号称为湿热，用符号CH表示，单位是表示，单位是kJ/(绝干气绝干气oC)，即即 在常用的温度范围内，有在常用的温度范围内，有石油化工学院石油化工学院-Department of Petrochemical Engineering 5 湿空气的焓湿空气的焓 I 湿空气中湿空气中1kg绝干空气的焓与相应水汽的焓之和，称为湿绝干空气的焓与相应水汽的焓之和，称为湿空气的焓，用符号空气的焓，用符号I表示，单位是表示，单位是kJ/kg干空气。干空气。注：空气的焓是根据干空气及液态水在注：空气的焓是根据干空气及液态水在0 oC时焓为零作基准而计

14、算的，因时焓为零作基准而计算的，因此，对于温度为此，对于温度为t 及湿度为的湿空气，其焓包括由及湿度为的湿空气，其焓包括由0o C的水变为的水变为0o C的的水汽所需的潜热及湿空气由水汽所需的潜热及湿空气由0oC升温至升温至t oC所需的显热之和，即所需的显热之和，即 I=Ig+IvH 式中式中湿空气的焓，湿空气的焓，kJ/kg绝干气；绝干气；Ig 绝干空气的焓，绝干空气的焓，kJ/kg绝干气；绝干气；Iv水气的焓，水气的焓，kJ/kg水气。水气。t石油化工学院石油化工学院-Department of Petrochemical Engineering 6 湿空气的比容湿空气的比容vH 在湿空

15、气中，在湿空气中，1kg绝干气体积和相应的绝干气体积和相应的Hkg水气体积之和，水气体积之和，称为湿空气的比容，亦称湿容积称为湿空气的比容，亦称湿容积(humid volume)，用符号用符号v vH表示，单位为：表示，单位为：m3湿空气湿空气/kg绝干气。绝干气。石油化工学院石油化工学院-Department of Petrochemical Engineering 7 露点露点 td 不饱和的空气在湿含量不变的情况下冷却，达到饱和状不饱和的空气在湿含量不变的情况下冷却，达到饱和状态时的温度，称为该湿空气的露点态时的温度，称为该湿空气的露点(dew piont),用符号用符号td表示。表示。

16、当空气从露点继续冷却时，其中部分水蒸汽便会以露珠的当空气从露点继续冷却时，其中部分水蒸汽便会以露珠的形式凝结出来。空气的总压一定，露点时的饱和水蒸汽压形式凝结出来。空气的总压一定，露点时的饱和水蒸汽压ps,td 仅与空气的湿度仅与空气的湿度Hs,td有关，即有关，即 ps,td=f(Hs,td)或或 td=(Hs,td)湿度湿度越大，越大，td 越大。越大。在露点时，空气的湿度为饱和湿度，在露点时，空气的湿度为饱和湿度，=1。石油化工学院石油化工学院-Department of Petrochemical Engineering 8 干球温度干球温度t和湿球温度和湿球温度twtw补充液，温度补

17、充液，温度tw空气空气湿度湿度H温度温度t干球温度干球温度t：空气的温度空气的温度 湿球温度湿球温度tw：不饱和空气的湿球温度不饱和空气的湿球温度tw低于干球温度低于干球温度t。形成原理（如图所示）：形成原理（如图所示）：干球温度t和湿球温度tw石油化工学院石油化工学院-Department of Petrochemical Engineering l对于某一定干球温度的湿空气，其相对湿度越低，湿球温度对于某一定干球温度的湿空气，其相对湿度越低，湿球温度值越低。对于饱和湿空气而言，其湿球温度与干球温度相等。值越低。对于饱和湿空气而言，其湿球温度与干球温度相等。在稳定状态时，空气向湿纱布表面的传

18、热速率为：在稳定状态时，空气向湿纱布表面的传热速率为：Q=S（t-tw）对空气对空气水蒸气系统而言，水蒸气系统而言，/kH=1.09气膜中水气向空气的传递速率为：气膜中水气向空气的传递速率为：N=kH（Hs,tw-H）S在稳定状态下，传热速率和传质速率之间的关系为：在稳定状态下，传热速率和传质速率之间的关系为：Q=Nrtwl湿球温度实际上是湿纱布中水分的温度，而并不代表空气的真湿球温度实际上是湿纱布中水分的温度，而并不代表空气的真实温度，由于此温度由湿空气的温度、湿度所决定，故称其为湿实温度，由于此温度由湿空气的温度、湿度所决定，故称其为湿空气的湿球温度，所以它是表明湿空气状态或性质的一种参数

19、。空气的湿球温度，所以它是表明湿空气状态或性质的一种参数。强调：强调：石油化工学院石油化工学院-Department of Petrochemical Engineering 9 绝热饱和温度绝热饱和温度tas 空气空气tas，Has，I2空气空气t，H，I1补充水补充水 tas水水tas绝热降温增湿过程及等焓过程绝热降温增湿过程及等焓过程 在空气绝热增湿过程中，空气失去的是显热，而得到的是汽在空气绝热增湿过程中，空气失去的是显热，而得到的是汽化水带来的潜热，空气的温度和湿度虽随过程的进行而变化，化水带来的潜热，空气的温度和湿度虽随过程的进行而变化，但其焓值不变。但其焓值不变。形成原理：形成原

20、理：绝热增湿过程进行到空气被水汽绝热增湿过程进行到空气被水汽所饱和，则空气的温度不再下降，所饱和，则空气的温度不再下降，而等于循环水的温度，称此温度为而等于循环水的温度，称此温度为该空气的绝热饱和温度，用符号该空气的绝热饱和温度，用符号tas 表示，其对应的饱和湿度为表示，其对应的饱和湿度为as，此此刻水的温度亦为刻水的温度亦为tas。绝热饱和温度 石油化工学院石油化工学院-Department of Petrochemical Engineering 塔顶和塔底处湿空气的焓分别为：塔顶和塔底处湿空气的焓分别为：由于和由于和as值与值与l相比皆为一很小的数值，故可视为相比皆为一很小的数值，故可

21、视为CH 、CHas不随湿度而变，即不随湿度而变，即CH=CHas。则有则有湿空气在绝热增湿过程中为等焓过程，即：湿空气在绝热增湿过程中为等焓过程，即：I1=I2 石油化工学院石油化工学院-Department of Petrochemical Engineering 实验测定表明，对于在湍流状态下的空气水蒸气系统实验测定表明，对于在湍流状态下的空气水蒸气系统而言，而言，a/kH CH，同时同时 r00 rtw，故在一定温度故在一定温度t和湿度和湿度H下，下，有有强调：绝热饱和温度强调：绝热饱和温度tas与湿球温度与湿球温度tw是两个完全不的概念。是两个完全不的概念。但是两者都是湿空气状态但是

22、两者都是湿空气状态(t和和H)的函数。特别是对空气水的函数。特别是对空气水气系统，两者在数值上近似相等，对其他系统而言，不存在气系统，两者在数值上近似相等，对其他系统而言，不存在此关系。此关系。石油化工学院石油化工学院-Department of Petrochemical Engineering 对空气水蒸气系统对空气水蒸气系统，干球温度、绝热饱和温度（或湿，干球温度、绝热饱和温度（或湿球温度）及露点之间的关系为：球温度）及露点之间的关系为：对于不饱和湿空气：对于不饱和湿空气：ttas（或或tw）td 对于饱和的湿空气：对于饱和的湿空气：t tas（或或tw）td 石油化工学院石油化工学院-

23、Department of Petrochemical Engineering 在工程计算中，常用的是以湿空气的焓值在工程计算中，常用的是以湿空气的焓值I为纵坐标，湿度为纵坐标，湿度H为横坐标的焓湿图，即为横坐标的焓湿图，即I-H图。图。图上共有五种线，图上任一点都代表一定温度图上共有五种线，图上任一点都代表一定温度t和湿度和湿度的的湿空气状态。湿空气状态。l等湿度线等湿度线(等等H H线线)：l等焓线等焓线(等等I I线线)：l等温线等温线(等等t t线线)：l等相对温度线（等等相对温度线（等线）线）l水蒸汽分压线：水蒸汽分压线：10.2.2 10.2.2 湿空气的湿度图湿空气的湿度图 石油

24、化工学院石油化工学院-Department of Petrochemical Engineering 2280225024602370234023102430240024900203040506010708090100温度/1101200.010.030.020.080.060.050.040.100.120.140.16H湿空气的湿度-温度图湿度/kg.(kg干空气)-1汽化潜热/kJ.(kgH2O)-1湿比体积/m3.(kg干空气)-11.350.950.851.350.751.051.251.15汽化潜热对湿度湿比热容对温度饱和比体积对温度湿比体积对温度 H=0.140.120.080.

25、100.040.060.020.00绝热饱和线1.001.051.101.151.201.251.301.35湿比热容/kJ.(kgH2O.)-1石油化工学院石油化工学院-Department of Petrochemical Engineering 1 等湿度线等湿度线(等等H线线)2 等焓线等焓线(等等I线线)3 等温线等温线(等等t线线)I=(1.88t+2490)H+1.01t 当空气的干球温度当空气的干球温度t不变时，不变时，I与与H成直线关系，故在成直线关系，故在I-H图中图中对应不同的对应不同的t，可作出许多等可作出许多等t线。线。各种不同温度的等温线，其各种不同温度的等温线，其

26、斜率为斜率为(1.88t+2492)，故温度愈高，其斜率愈大。因此，这许故温度愈高，其斜率愈大。因此，这许多成直线的等多成直线的等t线并不是互相平行的。线并不是互相平行的。一组与纵轴平行的直线。在同一条等一组与纵轴平行的直线。在同一条等H线上，湿空气的露点线上，湿空气的露点td不变。不变。一组与斜轴平行的直线一组与斜轴平行的直线。在同一条等。在同一条等I线上，湿空气的温度线上，湿空气的温度t随湿度随湿度H的增大而下降，但其焓值不变。的增大而下降，但其焓值不变。石油化工学院石油化工学院-Department of Petrochemical Engineering 4 等相对温度线（等等相对温度

27、线（等线）线）当湿空气的湿度当湿空气的湿度为一定值时，温度愈高，其相对湿度为一定值时，温度愈高，其相对湿度值愈值愈低，即其作为干燥介质时，吸收水汽的能力愈强，故湿空气进低，即其作为干燥介质时，吸收水汽的能力愈强，故湿空气进入干燥器之前必须经过预热器预热提高温度，目的除了提高湿入干燥器之前必须经过预热器预热提高温度，目的除了提高湿空气的焓值使其作为载热体外，也是为了降低其相对湿度而作空气的焓值使其作为载热体外，也是为了降低其相对湿度而作为载湿体。为载湿体。5 水蒸汽分压线水蒸汽分压线 该线表示空气的湿度该线表示空气的湿度与空气中的水蒸汽分压与空气中的水蒸汽分压pv之间关系曲之间关系曲线。当湿空气

28、的总压线。当湿空气的总压不变时，水蒸汽的分压不变时，水蒸汽的分压pv随湿度而变随湿度而变化。水蒸汽分压标于右端纵轴上，其单位为化。水蒸汽分压标于右端纵轴上，其单位为kN/m2。石油化工学院石油化工学院-Department of Petrochemical Engineering AEDFBCtwtd=1HpI 干球温度干球温度t、露点露点td、湿球温湿球温度度tw（或绝热饱和温度或绝热饱和温度tas）都都是由等是由等t线确定的。线确定的。根据湿空气任意两个独立的参数，就可以在根据湿空气任意两个独立的参数，就可以在H-I图上确定该图上确定该空气的状态点，然后查出空气的其他性质。空气的状态点，然

29、后查出空气的其他性质。非独立的参数如：非独立的参数如：tdH，pH，tdp，twI，tasI等，它们均等，它们均在同一等在同一等H线或等线或等I线上。线上。湿焓图的说明与应用湿焓图的说明与应用石油化工学院石油化工学院-Department of Petrochemical Engineering 通常根据下述已知条件之一来确定湿空气的状态点，已知条通常根据下述已知条件之一来确定湿空气的状态点，已知条件是：件是：0HA=1ttwI1230HA=1ttdI1230HA=1tI12（）湿空气的干球温度（）湿空气的干球温度t和湿球温度和湿球温度tw；（）湿空气的干球温度（）湿空气的干球温度t和露点和露

30、点td；（）湿空气的干球温度（）湿空气的干球温度t和相对湿度和相对湿度。石油化工学院石油化工学院-Department of Petrochemical Engineering 10.3 10.3 干燥器的物料衡算及热量衡算干燥器的物料衡算及热量衡算10.3.1 10.3.1 对流干燥流程及操作原理对流干燥流程及操作原理干燥产品干燥产品G2，w2对流干燥流程示意图（并流、连续）对流干燥流程示意图（并流、连续）预热器预热器湿物料湿物料G1，w1空气空气干燥器干燥器废气废气L,H0,t0L,H1,t1L,H2,t2石油化工学院石油化工学院-Department of Petrochemical E

31、ngineering（1）物料中的含水率）物料中的含水率 以湿物料为基准的含水率（湿基含水率）以湿物料为基准的含水率（湿基含水率）w以绝干物料为基准的含水率以绝干物料为基准的含水率干基含水率干基含水率X X与与w的关系的关系10.3.2 10.3.2 物料衡算物料衡算石油化工学院石油化工学院-Department of Petrochemical Engineering（2）干燥后的物料质量）干燥后的物料质量G2和水分蒸发量和水分蒸发量W 总物料衡算：总物料衡算：G1=G2+W 绝干物料衡算：绝干物料衡算：Gc=G1（1-w1）=G2（1-w2）式中式中 Gc湿物料中绝对干物料的质量，湿物料中

32、绝对干物料的质量，kg/h;G1 进入干燥器的湿物料质量，进入干燥器的湿物料质量，kg/h;G2 离开干燥器的物料质量，离开干燥器的物料质量，kg/h;w1 干燥前物料中的含水率，湿基；干燥前物料中的含水率，湿基；w2 干燥后物料中的含水率，湿基。干燥后物料中的含水率，湿基。石油化工学院石油化工学院-Department of Petrochemical Engineering 若用干基含水率计算，则蒸发水分量若用干基含水率计算，则蒸发水分量W为为 石油化工学院石油化工学院-Department of Petrochemical Engineering（3）空气用量的确定）空气用量的确定 通过

33、干燥器的绝干空气质量是不变的，故用它作为计算通过干燥器的绝干空气质量是不变的，故用它作为计算的基准。的基准。水分衡算：水分衡算：或或式中式中 L绝干空气的质量流量，绝干空气的质量流量，kg/h;H1、H2进、出干燥器的空气湿度，进、出干燥器的空气湿度，kg/kg;石油化工学院石油化工学院-Department of Petrochemical Engineering 令令l=L/W为为比空气用量比空气用量，即从湿物料中汽化，即从湿物料中汽化1kg水分所水分所需的干空气用量，需的干空气用量，kg干空气干空气/kg水，则水，则 通过预热器前后，空气的湿度不变，若以通过预热器前后，空气的湿度不变，若

34、以H0表示进入预表示进入预热器时的空气湿度，则热器时的空气湿度，则H1=H0石油化工学院石油化工学院-Department of Petrochemical Engineering 实际空气（新鲜）用量：实际空气（新鲜）用量：或或湿空气的体积流量湿空气的体积流量Vh（m3/h）式中式中t、H由风机所在部位的空气状态而定。由风机所在部位的空气状态而定。石油化工学院石油化工学院-Department of Petrochemical Engineering 10.3.3 10.3.3 热量衡算热量衡算干燥器干燥器预热器预热器LH0,t0H1,t1Qp(kJ/h)qp(kJ/kg水水)Qd(kJ/h

35、)qd(kJ/kg水水)H2,t2G1,tM1G2,tM2,cMLql(kJ/kg水水)图图10-7 干燥器的热量衡算干燥器的热量衡算每千克水分所需的全部热量每千克水分所需的全部热量石油化工学院石油化工学院-Department of Petrochemical Engineering 预热器加入的热量预热器加入的热量kJ/kg水水干燥室内补充的热量干燥室内补充的热量kJ/kg水水干燥所需的全部热量干燥所需的全部热量kJ/kg水水干燥后物料的比热干燥后物料的比热绝干物料的比热，绝干物料的比热，kJ/kgK 水的比热，水的比热，kJ/kgK 对整个干燥系统进行热量衡算：输入热量对整个干燥系统进行

36、热量衡算：输入热量=输出热量输出热量石油化工学院石油化工学院-Department of Petrochemical Engineering 令令干燥系统所需的总热量为：干燥系统所需的总热量为：l=1/(H2-H0)石油化工学院石油化工学院-Department of Petrochemical Engineering 注：注：预热器加入热量预热器加入热量 qp=l(I1-I0)或或 Qp=L(I1-I0)干燥室内所需补充的热量干燥室内所需补充的热量或或干燥器干燥器预热器预热器LH0,t0H1,t1Qp(kJ/h)qp(kJ/kg水水)Qd(kJ/h)qd(kJ/kg水水)H2,t2G1,tM

37、1G2,tM2,cMLql(kJ/kg水水)图图10-7 干燥器的热量衡算干燥器的热量衡算石油化工学院石油化工学院-Department of Petrochemical Engineering）即即式中式中石油化工学院石油化工学院-Department of Petrochemical Engineering 10.3.4.1 10.3.4.1 等焓干燥等焓干燥 则则 I I2 2=I I1 1称为理想干燥过程或等焓干燥过程、绝热过程称为理想干燥过程或等焓干燥过程、绝热过程即即“补充的热量补充的热量”=“损失的热量损失的热量”工程上符合下列条件的干燥过程可认为是等焓干燥过程：工程上符合下列条

38、件的干燥过程可认为是等焓干燥过程：干燥器内不补充热量，干燥器内不补充热量，qd=0；干燥器绝热良好，干燥器绝热良好，ql=0；物料进出干燥器时的温差不大，物料进出干燥器时的温差不大，tM1 tM2。石油化工学院石油化工学院-Department of Petrochemical Engineering 等焓干燥过程湿空气出口状态的确定可采用以下方法：等焓干燥过程湿空气出口状态的确定可采用以下方法：（1 1）解析法（已知空气出口温度）解析法（已知空气出口温度t t2 2时用此法方便）时用此法方便）I2=I1 (1.01+1.88H2)t t2 2+2492+2492H2=(1.01+1.88H1

39、)t t1 1+2492+2492H1 若已知干燥器出口湿空气的温度或湿度，则可根据上式若已知干燥器出口湿空气的温度或湿度，则可根据上式确定另一参数从而确定出口湿空气状态。确定另一参数从而确定出口湿空气状态。石油化工学院石油化工学院-Department of Petrochemical Engineering（2 2）图解法）图解法 若干燥器出口湿空气的温度和湿度均未知，可采用图解若干燥器出口湿空气的温度和湿度均未知，可采用图解法较方便；法较方便；ABC注意：等焓干燥过程注意：等焓干燥过程 Qp=L（I1-I0）=L（I2-I0）石油化工学院石油化工学院-Department of Petr

40、ochemical Engineering 非等焓干燥过程，实际干燥过程非等焓干燥过程，实际干燥过程（1）0 即即 qd+cl tM1 qM+ql “补充的热量补充的热量”“损失的热量损失的热量”I2 I1（2）0 即即 qd+cl tM1 qM+ql “补充的热量补充的热量”“损失的热量损失的热量”I2 H1）代代入入式式中中求求出出t，在在t-H图图上上求求出出点点P（t，H），连结），连结BP延长延长至至 线相交，得出口状态点线相交，得出口状态点C1或或C2，最后读出，最后读出t2、H2 值。值。ABC1C2石油化工学院石油化工学院-Department of Petrochemical

41、 Engineering q用于汽化用于汽化1kg水分的热量水分的热量 等焓干燥过程，湿空气放出的热量全部用于水分的蒸等焓干燥过程，湿空气放出的热量全部用于水分的蒸发，此时：发，此时：石油化工学院石油化工学院-Department of Petrochemical Engineering（2）提高热效率的途径）提高热效率的途径 提高空气出口湿度或降低出口温度提高空气出口湿度或降低出口温度 措施措施：t2,H2L=W/(H2-H1)，qp,q,q不变，不变，h；注注意意：t2,H2湿湿空空气气出出口口相相对对湿湿度度增增大大，要要注注意意避避免免返返潮潮现象的发生；现象的发生；代代价价：t2,H

42、2干干燥燥器器内内湿湿空空气气与与物物料料间间的的传传热热、传传质质推推动动力均下降，干燥时间延长，所需干燥器的体积要增大。力均下降，干燥时间延长，所需干燥器的体积要增大。石油化工学院石油化工学院-Department of Petrochemical Engineering 提高空气进入干燥器的温度提高空气进入干燥器的温度 措施：措施：t1 qp，若，若qp一定，则一定，则L，h；注意：注意：t1温度较高，对热敏性物料不适用；温度较高，对热敏性物料不适用；代价：代价：t2 预热器所需加热蒸汽的品位高。预热器所需加热蒸汽的品位高。石油化工学院石油化工学院-Department of Petro

43、chemical Engineering 采用中间加热采用中间加热措措施施：湿湿空空气气进进出出口口状状态态不不变变则则采采用用中中间间加加热热器器时时，干干燥燥器器内内的的平平均均温温度度低低于于没没有有采采用用中中间间加加热热器器的的干干燥燥器器，热热损损失失降降低，从而提高热效率低，从而提高热效率h；代价：代价：需要中间加热器，平均温度低，干燥器体积要增大。需要中间加热器，平均温度低，干燥器体积要增大。石油化工学院石油化工学院-Department of Petrochemical Engineering 部分废气循环部分废气循环 措措施施：湿湿空空气气出出口口温温度度若若较较高高，作作

44、为为废废气气排排放放也也是是一一种种热热量量损损失失，为为利利用用废废气气的的余余热热，可可将将其其与与新新鲜鲜空空气气混混合合，若若与与新新鲜鲜空空气气混混合合后后进进入入预预热热器器则则为为“先先混混合合、后后预预热热”废废气气循循环环流流程程；若若与与预预热热器器出出口口的的空空气气混混合合后后进进入入干干燥燥器器，则则为为“先先预预热热、后后混混合合”废废气气循循环环流流程程；在在循循环环流流程程中中干干燥器平均温度降低，热损失减少，热效率提高；燥器平均温度降低，热损失减少，热效率提高；注注意意：当当干干燥燥器器进进出出口口湿湿空空气气状状态态不不变变时时，不不论论循循环环方方式式如如

45、何何，在在等等焓焓条条件件下下其其绝绝干干空空气气消消耗耗量量和和热热量量消消耗耗量量均与无循环情况的相同（见指南）；均与无循环情况的相同（见指南）；代价：代价：在干燥器中传热、传质推动力下降，所需干燥在干燥器中传热、传质推动力下降，所需干燥器体积增大。器体积增大。石油化工学院石油化工学院-Department of Petrochemical Engineering 干燥器干燥器预热器预热器 改善保温措施改善保温措施石油化工学院石油化工学院-Department of Petrochemical Engineering 10.4 10.4 干燥速度与干燥时间干燥速度与干燥时间 10.4.1

46、水分在空气与物料间的平衡关系水分在空气与物料间的平衡关系pspwX*XSSpwX*图图10-10 pw-X*关系示意图关系示意图石油化工学院石油化工学院-Department of Petrochemical Engineering（1）结合水分与非结合水分）结合水分与非结合水分 根根据据水水分分干干燥燥的的难难易易程程度度，可可以以将将湿湿物物料料中中的的水水分分划划分分为为结结合合水水分分与与非非结结合合水水分分。非非结结合合水水分分：机机械械附附着着水水分分和和大大毛毛细细管水分，易于干燥；管水分，易于干燥；结结合合水水分分：小小毛毛细细管管水水分分等等，难难于于干干燥；燥；当当湿湿空空

47、气气 =100%时时的的物物料料平平衡衡含含水水量量为结合水分，其余为非结合水分。为结合水分，其余为非结合水分。结合水分与非结合水分的区分与物料结合水分与非结合水分的区分与物料性质有关，与湿空气的状态无关。性质有关，与湿空气的状态无关。pspwX*XSSpwX*pw-X*关系示意图关系示意图石油化工学院石油化工学院-Department of Petrochemical Engineering（2）平衡水分、自由水分）平衡水分、自由水分 按造水分能否干燥划分为按造水分能否干燥划分为平衡水分平衡水分与与自由水分自由水分。平平衡衡时时，物物料料中中的的水水分分称称为为平平衡衡水水分分，其其含含量量

48、用用X*表表示示，平平衡衡水水分分与与与与湿湿空空气气性性质质有有关关，与与物物料料结结构构、水水分分性性质质有有关关。湿湿空空气气状状态态相相同同（相相对对湿湿度度一一样样），物物料料不不同同则则其其平平衡衡含含水水量量不不同同；同同一一物物料料用用不不用用状状态态的的湿湿空空气气进进行行干干燥燥，其其平平衡衡含含水水量量也不相同。也不相同。平平衡衡含含水水量量是是干干燥燥过过程程的的极极限限，当当湿湿空空气气相相对对湿湿度度 0 0时，时，X*00；但实际难以实现。；但实际难以实现。湿湿物物料料中中除除平平衡衡水水分分外外能能够够被被干干燥燥的的水水分分为为自自由由水水分分，在在干燥过程中

49、被干燥掉的水分一定是自由水分。干燥过程中被干燥掉的水分一定是自由水分。石油化工学院石油化工学院-Department of Petrochemical Engineering（3）水分与物料的结合方式）水分与物料的结合方式 附附着着水水分分：靠靠机机械械力力与与物物料料附附着着与与普普通通水水分分一一样样易易除除去，去，pM=ps；毛毛细细管管水水分分：直直径径小小于于1m的的毛毛细细管管中中所所含含的的水水分分由由于于液液面面为为凹凹面面，水水分分蒸蒸汽汽压压pM ps，难难除除去去；直直径径较较大大的的孔道中的水分则与附着水分相同；孔道中的水分则与附着水分相同；化学结合水分：靠化学作用力结

50、合，难除去；化学结合水分：靠化学作用力结合，难除去；溶胀水分：细胞内水分，溶胀水分：细胞内水分，pM XC有孔有孔 物料尺寸物料尺寸，XC 空空速速 恒恒速速干干燥燥速速率率 XC 恒恒速速干干燥燥时时间间，提提早早进进入入降速段，总体干燥时间可能延长。降速段，总体干燥时间可能延长。当当X XC时时，要要提提高高干干燥燥速速率率，应应从从改改变变干干燥燥介介质质性性质质入手；入手；当当X XC时，要提高干燥速率，应从改变物料性质入手；时，要提高干燥速率，应从改变物料性质入手；石油化工学院石油化工学院-Department of Petrochemical Engineering 10.4.3