《化工原理教学资料》diqizhanggutiganzao(guokai).ppt

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1、返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件1第第7章章 固体干燥固体干燥7.1 概述概述7.2 湿空气的性质与湿度图湿空气的性质与湿度图7.3 固体物料的干燥平衡固体物料的干燥平衡7.4 干燥过程的计算干燥过程的计算7.5 干燥速率与干燥时间器干燥速率与干燥时间器7.6 干燥器干燥器7.7 固体干燥过程的强化与展望固体干燥过程的强化与展望返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件2 在化工生产中，一些固体产品或半成品可能混有大在化工生产中，一些固体产品或半成品可能混有大量的湿分，将湿分从物料中去除的过程，称为量的湿分，将湿分从物料中去除的过程，称为去湿去湿。

2、去湿的方法及适用场合：去湿的方法及适用场合：机械去湿：用于去除固体物料中大部分湿分。机械去湿：用于去除固体物料中大部分湿分。吸附去湿：用于去除少量湿分。吸附去湿：用于去除少量湿分。热能去湿（热能去湿（干燥干燥）：向物料供热以汽化其中）：向物料供热以汽化其中 的湿分的单元操作。的湿分的单元操作。7.1 概述概述返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件3干燥过程的分类：干燥过程的分类：常压干燥常压干燥真空干燥真空干燥连续式连续式间歇式间歇式按操作压力分按操作压力分按操作方式分按操作方式分返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件4根据供热方式不同，干燥可分为以

3、下四种情况：根据供热方式不同，干燥可分为以下四种情况：传导干燥（间接加热干燥）：传导干燥（间接加热干燥）：热能通过壁面以传导方式加热物料。热能通过壁面以传导方式加热物料。对流干燥（直接加热干燥）：对流干燥（直接加热干燥）：干燥介质与湿物料直接接触，并以对流干燥介质与湿物料直接接触，并以对流 方式加热湿物料。方式加热湿物料。辐射干燥：辐射干燥：热能以电磁波的形式辐射到湿物料表面。热能以电磁波的形式辐射到湿物料表面。介电加热干燥：介电加热干燥：将湿物料置于高频电场内，使其被加热。将湿物料置于高频电场内，使其被加热。返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件5 本章主要讨论对流干燥

4、，干燥介质是热本章主要讨论对流干燥，干燥介质是热空气，除去的湿分是水分。空气，除去的湿分是水分。对流干燥是传热、传质同时进行的过程，对流干燥是传热、传质同时进行的过程，但传递方向不同，是热、质反向传递过程：但传递方向不同，是热、质反向传递过程：传热传热传质传质方向方向推动力推动力气气固固固固气气温度差温度差水汽分压差水汽分压差返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件6干燥过程进行的必要条件：干燥过程进行的必要条件：*物料表面水汽压力物料表面水汽压力大于大于干燥介质中水汽分压；干燥介质中水汽分压；*干燥介质要将汽化的水分及时带走。干燥介质要将汽化的水分及时带走。返回北京化工大

5、学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件77.2 湿空气的性质与湿度图湿空气的性质与湿度图7.2.1 湿空气的性质湿空气的性质7.2.2 空气的湿度图及其应用空气的湿度图及其应用返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件87.2.1湿空气的性质湿空气的性质通常用两个参数来表征空气中所含水分的大小：通常用两个参数来表征空气中所含水分的大小：湿度湿度 H 及相对湿度及相对湿度 一、湿度（湿含量）一、湿度（湿含量）H定义：湿空气中所含水蒸汽的质量与绝干空气定义：湿空气中所含水蒸汽的质量与绝干空气 质量之比。质量之比。湿空气湿空气是由是由水蒸汽水蒸汽和和绝干空气绝干空气构成。构

6、成。返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件9nw：湿空气中水汽的摩尔数，湿空气中水汽的摩尔数，kmol；ng：湿空气中绝干空气的摩尔数，湿空气中绝干空气的摩尔数，kmol；Mw：水汽的摩尔质量，：水汽的摩尔质量，kg.kmol-1；Mg：空气的平均摩尔质量，：空气的平均摩尔质量，kg.kmol-1。H =kg水汽水汽kg绝干空气绝干空气=nwMwng Mg=18.02nw28.95ng质量比返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件10当湿空气可视为理想气体时，则有：当湿空气可视为理想气体时，则有：式中：式中：pw为空气中水蒸汽分压。为空气中水蒸汽分压。

7、即：即：当当 p 为一定值时，为一定值时，返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件11 当湿空气中水蒸汽分压当湿空气中水蒸汽分压 pw 恰好等于恰好等于同温度下同温度下水水蒸蒸汽汽的的饱饱和和蒸蒸汽汽压压 ps 时时，则则表表明明湿湿空空气气达达到到饱饱和，此时的湿度和，此时的湿度 H 为为饱和湿度饱和湿度 Hs。二、相对湿度二、相对湿度 定义：在一定温度及总压下，湿空气的水汽分压定义：在一定温度及总压下，湿空气的水汽分压 pw 与与 同温度下水的饱和蒸汽压同温度下水的饱和蒸汽压 ps 之比的百分数。之比的百分数。即：即：即：即：返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学

8、化工原理电子课件12结论：结论：湿度湿度 H 只能表示出水汽含量的绝对值，而只能表示出水汽含量的绝对值，而相对湿度却能反映出湿空气吸收水汽的能力。相对湿度却能反映出湿空气吸收水汽的能力。当当 =1=1 时：时：pw w=ps s，湿空气达饱和，不可作为干燥介质；，湿空气达饱和，不可作为干燥介质；当当 1 1 时：时：pw w ps s，湿空气未达饱和，可作为干燥介质。，湿空气未达饱和，可作为干燥介质。越小，湿空气偏离饱和程度越远，干燥能力越大。越小，湿空气偏离饱和程度越远，干燥能力越大。返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件13【例【例7-1】湿湿空空气气中中水水的的蒸蒸

9、汽汽分分压压 pw=2.33 kPa，总总压压 p=101.3 kPa，温温度度为为 20 、50 和和 120，求求 H和和 值值。相对湿度相对湿度 与湿度与湿度 H 的关系：的关系：返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件14返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件15从绝对湿度H的定义(单位质量干空气所含气态水的质量)看，当PWP时，H。因此H的定义域为PWP。空气中的水蒸汽分压PW不可能大于总压。返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件16三、湿空气的比热与焓三、湿空气的比热与焓 1.湿比热（湿热）湿比热（湿热）c cH H

10、kJ/(kg干气干气)定义：在常压下，将定义：在常压下，将1 kg 干空气和其所带有的干空气和其所带有的 H kg水水 汽升高温度汽升高温度 1 所需的热量。所需的热量。：干空气比热：干空气比热=1.01 kJ/(kg干气干气)：水汽比热：水汽比热=1.88 kJ/(kg水汽水汽)式中式中返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件172.焓（热含量）焓（热含量）I I kJ/kg干气干气 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。计算基准：计算基准：以以0干空气及干空气及0液态水的焓值为液态水的焓值为0作计算基准。作计算基准。因此

11、，对于温度为因此，对于温度为 t、湿度为、湿度为H 的湿空气，其焓的湿空气，其焓值包括由值包括由0的水变为的水变为0水汽所需的潜热及湿空水汽所需的潜热及湿空气由气由0升温至升温至 t 所需的显热之和。所需的显热之和。返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件18即：即：式中：式中：I：温度为：温度为t、湿度为、湿度为H的湿空气的焓值，的湿空气的焓值，kJ/kg干气干气；Ig g：干空气的焓值，：干空气的焓值，kJ/kg干气干气；Iv v：汽态水的焓值，：汽态水的焓值，kJ/kg水汽水汽；r0 0：0时水的汽化潜热，时水的汽化潜热，r0=2492 kJ/kg水汽水汽。返回北京化

12、工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件19 由上式可知，湿空气的焓值只与湿空气由上式可知，湿空气的焓值只与湿空气的湿度及温度有关。即：的湿度及温度有关。即：I=f(H,t)四、湿空气的比容（湿容积）四、湿空气的比容（湿容积）Hm3湿空气湿空气/kg干气干气定义：每单位质量绝干空气中所具有的湿空气（绝干定义：每单位质量绝干空气中所具有的湿空气（绝干 空气和水蒸汽）的总体积。空气和水蒸汽）的总体积。返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件20式中：式中：:压力压力p 、温度、温度t t下湿空气比容下湿空气比容,m3湿气湿气/kg干气干气；：压力：压力p 、温度、温度

13、t t下干空气比容，下干空气比容，m3干气干气/kg干气干气；：压力：压力p、温度、温度t t下水汽比容，下水汽比容，m3水水/kg水水。、的数值为：的数值为：返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件21所以：所以：返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件22综合以上分析可得：综合以上分析可得：当总压力当总压力 p 为一定值时，为一定值时，湿空气密度：湿空气密度：返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件23定义：一定压力下，将不饱和空气定义：一定压力下，将不饱和空气等湿等湿降温至降温至 饱和，出现第一滴露珠时的温度。饱和，出现第一滴露

14、珠时的温度。饱和湿度饱和湿度 HS 与露点与露点 td 的关系：的关系：五、露点五、露点 tdpd：td下的饱和蒸汽压。下的饱和蒸汽压。返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件24干球温度干球温度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。湿球温度计在空气中所达到的平衡或稳定的温度。湿球温度计在空气中所达到的平衡或稳定的温度。湿球温度计：温度计的感温球用纱布包裹，纱布用水湿球温度计：温度计的感温球用纱布包裹，纱布用水 保持湿润，这支温度计为湿球温度计。保持湿润，这支温度计为湿球温度计。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

15、度低于干球温度 t。六、干球温度六、干球温度 t七、湿球温度七、湿球温度 tw返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件25返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件26湿球温度计工作原理分析湿球温度计工作原理分析返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件27返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件28湿球温度湿球温度 tw 计算公式计算公式:式中：式中：空气至湿纱布的对流传热系数，：空气至湿纱布的对流传热系数，Wm-2-1；：以湿度差为推动力的传质系数，：以湿度差为推动力的传质系数，kgm-2s-1；：水在湿球温度：水

16、在湿球温度 tw 时的汽化潜热，时的汽化潜热，kJkg-1水水；：湿空气在温度为：湿空气在温度为 tw下的饱和湿度，下的饱和湿度，kg水水/kg干气干气；：空气：空气在温度为在温度为t t下实际的下实际的湿度，湿度，kg水水/kg干气干气。返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件29*物系性质：与物系性质：与、kH有关的物性；有关的物性；*空气状态：空气状态：t、H；*流动条件：流动条件：/kH。实验表明，实验表明，与与 kH 都与都与Re 的的0.8次幂成正比，故次幂成正比，故 与与 kH 之比值与流速无关，只与物性有关。当物系之比值与流速无关，只与物性有关。当物系已确定

17、，则物系性质就不再改变，此时，湿球温度已确定，则物系性质就不再改变，此时，湿球温度只与气相状态有关，即：只与气相状态有关，即：影响湿球温度影响湿球温度 tw 的三方面因素：的三方面因素：返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件30 对于空气水系统：对于空气水系统：当空气流速当空气流速 u 5 5m.s-1时，传热以对流方式为主，有：时，传热以对流方式为主，有：因此，湿球温度是湿空气的温度和湿度的函数，因此，湿球温度是湿空气的温度和湿度的函数，即当即当 t、H 一定时，一定时，tw也为定值。可写为：也为定值。可写为：在实际生产中，常常利用干、湿球温度计来测在实际生产中，常常利

18、用干、湿球温度计来测量空气的湿度。量空气的湿度。1.09kJ/(kg)返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件31八、绝热饱和温度八、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。绝热饱和器工作原理分析：绝热饱和器工作原理分析：返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件32 经过以上分析可知，在空气绝热增湿过程中，空经过以上分析可知，在空气绝热增湿过程中，空气失去的显热与汽化水分带来的潜热相等，空气的温气失去的显热与汽化水分带来的潜热相等，空气的温度和湿度虽随过程的进行而变化，但其焓值不变。度和湿度虽随过程的进行而

19、变化，但其焓值不变。ras：tas温度下水的汽化潜热，温度下水的汽化潜热，kJ/kg水水；Has：空气的绝热饱和湿度，：空气的绝热饱和湿度，kg水水/kg干气干气；cH：湿空气的比热，：湿空气的比热，kJ.kg-1干气干气-1 返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件33湿球温度湿球温度 tw 与绝热饱和温度与绝热饱和温度 tas 的关系：的关系：tw ：大量空气与少量水接触，空气的大量空气与少量水接触，空气的 t、H 不变；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 ：传热与传质速率均衡的结果，属于动平衡；：传热

20、与传质速率均衡的结果，属于动平衡；tas ：由热量衡算与物料衡算导出，属于静平衡。：由热量衡算与物料衡算导出，属于静平衡。tw 与与 tas 数值上的差异取决于数值上的差异取决于/kH 与与cH两者之间的差两者之间的差别。别。返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件34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。空气水体系，空气水体系，空气甲苯体系，空气甲苯体系，tw tas返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件357.2.2 空气的湿度图及其应用空气的湿度图及其应用一、

21、湿度图一、湿度图五条线：五条线：1.等等 H 线；线；2.等等 I 线；线；3.等等 t 线；线；4.等等 线；线；5.水蒸气分压线。水蒸气分压线。返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件36返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件39【例例7-2】在总压101.3kPa时，已知70C,相对湿度20%，求湿度H、焓焓值值I I、绝绝热热饱饱和和温温度度t ta as s亦亦湿湿球球温温度度t tWW 、空气中水分压p、露点温度td。查图可得焓焓值值I I=1 18 80 0，绝对湿度H=0.04绝绝热热饱饱和和温温度度t ta as s=4 40 0 C

22、 C，空气中水分压p=6kPa露点温度td=35 C C注意，总压为一大气压，偏离不大时可直接用湿空气焓-湿图的使用返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件40返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件41返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件42【例【例7-3】在总压为】在总压为101.3kPa下，空气的温度为下，空气的温度为20，湿度为，湿度为0.01 kg水水/kg干气干气。试求：。试求：1.、td、tw；2.总压总压P与湿度与湿度H不变，将空气温度提高至不变，将空气温度提高至50时的时的 ；3.温度温度t与湿度与湿度H不变，将

23、空气总压提高至不变，将空气总压提高至120kPa 时的时的 ；4.若总压提高至若总压提高至300kPa，温度仍为，温度仍为20，每，每100m3原来的湿空气所冷凝出来的水分量？原来的湿空气所冷凝出来的水分量？理解为将100m3101.3kPa湿空气压缩到300kPa返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件43返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件44湿球温度下的返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件45返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件46返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件47结

24、论：结论：因此，提高湿空气温度因此，提高湿空气温度 t，不仅提高了湿，不仅提高了湿空气的焓值，使其作为载热体外，也降低了相空气的焓值，使其作为载热体外，也降低了相对湿度使其作为载湿体。对湿度使其作为载湿体。返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件487.3 干燥过程的物料衡算干燥过程的物料衡算7.3.1 物料中水分含量的表示方法物料中水分含量的表示方法7.3.2 水分在气水分在气-固两相间的平衡固两相间的平衡返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件497.3.1 物料中水分含量的表示方法物料中水分含量的表示方法两种表示方法：两种表示方法：一、湿基含水量一

25、、湿基含水量 w kg水水/kg湿物料湿物料返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件50二、干基含水量二、干基含水量 X kg水水/kg干物料干物料三、两者关系三、两者关系返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件51一、物料与水分结合方式一、物料与水分结合方式附着水分：湿物料的粗糙外表面附着的水分。附着水分：湿物料的粗糙外表面附着的水分。毛细管水分：多孔性物料的孔隙中所含的水分。毛细管水分：多孔性物料的孔隙中所含的水分。溶胀水分：是物料组成的一部分，可透入物料细胞溶胀水分：是物料组成的一部分，可透入物料细胞 壁内，使物料的体积为之增大。壁内，使物料的体积

26、为之增大。二、平衡水分与自由水分二、平衡水分与自由水分1.平衡水分（平衡水分（X*）不能用干燥方法除去的水分。不能用干燥方法除去的水分。7.3.2 水分在气水分在气-固两相间的平衡固两相间的平衡返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件522.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。X*=f（物料种类、空气性质）（物料种类、空气性质）三、结合水分与非结合水分三、结合水分与非结合水分1.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 ps。吸水性弱的吸水性弱的小小返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件532.

27、非结合水分非结合水分 水与物料无结合力，水与物料无结合力，pw ps。结合水分与非结合水分只与物料的性质有关，结合水分与非结合水分只与物料的性质有关，而与空气的状态无关，这是与平衡水分的主要区别。而与空气的状态无关，这是与平衡水分的主要区别。平衡水分一定是结合水分。平衡水分一定是结合水分。返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件54返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件55【例【例7-4】在常压】在常压25下，水分在下，水分在ZnO与空气间的平衡关与空气间的平衡关系为：系为：相对湿度相对湿度 100%，平衡含水量，平衡含水量X*0.02 kg水水/kg

28、干料干料相对湿度相对湿度 40%，平衡含水量，平衡含水量X*0.007 kg水水/kg干料干料 现现ZnO的含水量为的含水量为0.25 kg水水/kg干料干料，令其与，令其与25，40%的空气接触，求物料的自由水分、平衡水分、结的空气接触，求物料的自由水分、平衡水分、结合水分和非结合水分。合水分和非结合水分。返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件56返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件577.4.1 干燥过程的物料衡算干燥过程的物料衡算干干干干 燥燥燥燥 流流流流 程程程程 图图图图预热器预热器L,t0,H0L,t1,H1干干燥燥器器L,t2,H2

29、 湿物料湿物料G1,w1,(X1),1 产品产品G2,w2,(X2),2新鲜空气新鲜空气废气废气7.4 干燥过程的计算干燥过程的计算返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件58L 绝干空气质量流量，绝干空气质量流量，kg干气干气/hr；G1、G2 物料进出干燥器总量，物料进出干燥器总量，kg物料物料/hr。一、绝干物料量一、绝干物料量Gc kg干物料干物料/hr二、汽化水分量二、汽化水分量 W kg水水/hr水分汽化量湿物料中水分减少量湿空气中水分增加量水分汽化量湿物料中水分减少量湿空气中水分增加量返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件59三、绝干空气

30、用量三、绝干空气用量 L kg干气干气/hrkg干气干气/kg水水 比空气用量比空气用量：每汽化每汽化1kg的水所需干空气的量。的水所需干空气的量。（单位空气消耗量）（单位空气消耗量）返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件60四、湿空气参数四、湿空气参数1.湿空气用量湿空气用量kg湿气湿气/kg水水kg湿气湿气/hr2.湿空气体积湿空气体积kg湿气湿气/kg水水kg湿气湿气/hr3.湿空气密度湿空气密度kg湿气湿气/m3湿气湿气返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件617.4.2 7.4.2 干燥过程的热量衡算干燥过程的热量衡算QLI1,L,t1,H

31、1 产品产品G2,w2,(X2),2 湿物料湿物料G1,w1,(X1),1I2,L,t2,H2废气废气I0,L,t0,H0新鲜空气新鲜空气QP预热器预热器QD干干燥燥器器返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件62QP：预热器内加入热量，：预热器内加入热量，kJ/hr；QD：干燥器内加入热量，：干燥器内加入热量，kJ/hr。外加总热量外加总热量 QQPQD汽化汽化 1 kg 水所需热量：水所需热量：kJ/kg水水返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件63一、预热器的加热量计算一、预热器的加热量计算 qP若忽略热损失，则若忽略热损失，则kJ/kg水水二、

32、干燥器的热量衡算二、干燥器的热量衡算1.输入量输入量（1）湿物料带入热量（焓值）湿物料带入热量（焓值）kJ/kg湿料湿料返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件64cM：干燥后物料比热，：干燥后物料比热，kJ/kg湿料湿料；cw：水的比热，：水的比热，kJ/kg水水。（2）空气带入的焓值）空气带入的焓值kJ/kg水水（3）干燥器补充加入的热量）干燥器补充加入的热量kJ/kg水水返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件652.输出量输出量（1）干物料带出焓值：）干物料带出焓值：（2）废气带出焓值：）废气带出焓值：（3）热损失：）热损失：输入输入输出输出物料

33、升温所需热量物料升温所需热量返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件66所需外加总热量所需外加总热量 q：返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件67返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件687.4.3 7.4.3 干燥系统的热效率干燥系统的热效率一、热效率一、热效率定义：定义：二、影响热效率的因素二、影响热效率的因素1.返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件69 因此，因此，t2 不能过低，一般规定不能过低，一般规定 t2 比进入干比进入干燥器时空气的湿球温度燥器时空气的湿球温度 tw 高高20 50。2.3

34、.回收废气中热量；回收废气中热量；4.加强管道保温，减少热损失。加强管道保温，减少热损失。返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件707.4.4 干燥器空气出口状态的确定干燥器空气出口状态的确定一、等焓干燥过程（绝热干燥过程或理想干燥过程）一、等焓干燥过程（绝热干燥过程或理想干燥过程）空气在进、出干燥器的焓值不变。空气在进、出干燥器的焓值不变。过程分析：过程分析：返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件71令：令：则有：则有：外界补充的热量及湿物料中被汽化水分：外界补充的热量及湿物料中被汽化水分 带入的热量；带入的热量；：热损失及湿物料进出干燥器热量之差

35、。：热损失及湿物料进出干燥器热量之差。返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件72等焓过程：等焓过程：等焓过程又可分为两种情况，其一等焓过程又可分为两种情况，其一无热损失无热损失湿物料不升温湿物料不升温干燥器不补充热量干燥器不补充热量湿物料中汽化水分带入的热量很少湿物料中汽化水分带入的热量很少返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件73 空气放出的显热完全用于蒸发水分所需的潜热，空气放出的显热完全用于蒸发水分所需的潜热，而水蒸汽又把这部分潜热带回到空气中，所以空气而水蒸汽又把这部分潜热带回到空气中，所以空气焓值不变。焓值不变。以上两种干燥过程均为等焓干燥

36、过程。以上两种干燥过程均为等焓干燥过程。若若即：湿物料中水分带入的热量及干燥器补充的热即：湿物料中水分带入的热量及干燥器补充的热 量正好与热损失及物料升温所需的热量相抵量正好与热损失及物料升温所需的热量相抵 消，此时，空气的焓值也保持不变。消，此时，空气的焓值也保持不变。其二其二返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件74二、实际干燥过程二、实际干燥过程1.补充热量大于损失的热量补充热量大于损失的热量即即 在非绝热情况下进行的干燥过程。在非绝热情况下进行的干燥过程。2.补充热量小于损失的热量补充热量小于损失的热量即即返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课

37、件753.空气出口状态的确定方法空气出口状态的确定方法 即确定即确定H2、I2(H2、I2)（1）计算法）计算法（2）图解法）图解法返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件767.5 干燥速率与干燥时间干燥速率与干燥时间7.5.1 干燥速率干燥速率7.5.2 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返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件777.5.1 干燥速率干燥速率一、干燥速率定义一、干燥速率定义 单位时间、单位干燥面积汽化水分量。单位时间、单位干燥面积汽化水分量。kg水水.m-2s-1返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工

38、原理电子课件78二、干燥曲线及干燥速率曲线二、干燥曲线及干燥速率曲线 用于描述物料含水用于描述物料含水 量量 X、干燥时间、干燥时间 及及 物料表面温度物料表面温度之间之间 的关系曲线。的关系曲线。1.干燥曲线干燥曲线返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件792.干燥速率曲线干燥速率曲线ABC段：恒速干燥阶段段：恒速干燥阶段 AB段：预热段段：预热段 BC段：恒速段段：恒速段CDE段：降速干燥阶段段：降速干燥阶段C点：临界点点：临界点 XC：临界含水量：临界含水量E点：平衡点点：平衡点 X*：平衡水分：平衡水分返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件8

39、0三、恒速干燥阶段三、恒速干燥阶段前提条件：湿物料表面全部润湿。前提条件：湿物料表面全部润湿。汽化速率（传质速率）：汽化速率（传质速率）：kg水水.m-2s-1传热速率：传热速率：恒速干燥速率恒速干燥速率返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件81恒速干燥特点：恒速干燥特点：1.UUCconst.2.物料表面温度为物料表面温度为 tw3.去除的水分为非结合水分去除的水分为非结合水分4.影响影响 U 的因素：的因素：恒速干燥阶段恒速干燥阶段表面汽化控制阶段表面汽化控制阶段 只与空气的状态有关，而与物料种类无关。只与空气的状态有关，而与物料种类无关。返回北京化工大学化工原理电子

40、课件北京化工大学化工原理电子课件82四、降速干燥阶段四、降速干燥阶段实际汽化表面减小实际汽化表面减小汽化面内移汽化面内移降速干燥阶段特点：降速干燥阶段特点：1.2.物料表面温度物料表面温度3.除去的水分为非结合、结合水分除去的水分为非结合、结合水分4.影响影响 u 的因素：的因素：与物料种类、尺寸、形状有关，与物料种类、尺寸、形状有关，与空气状态关系不大。与空气状态关系不大。返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件83五、临界含水量五、临界含水量 XC1.吸水性强的物料的吸水性强的物料的XC 大于吸水性弱的物料的大于吸水性弱的物料的 XC2.物料层越薄、分散越细，物料层越薄

41、、分散越细，XC 越低越低3.恒速干燥恒速干燥 uC 越大，越大，XC 越高。越高。返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件847.5.2 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由干燥速率定义式：由干燥速率定义式：对于恒速干燥：对于恒速干燥：UUCconst.恒速干燥所需时间恒速干燥所需时间1.恒速干燥阶段：恒速干燥阶段：返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件85UC的来源：的来源：（1）由干燥速率曲线查得由干燥速率曲线查得返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件86（2）气体流动方向与物料垂直）气体流动方向与物料

42、垂直G4000 20000 kg.m-2hr-1求取求取 经验关联式：经验关联式：（1）气体流动方向与物料平行）气体流动方向与物料平行W.m-2k-1G2500 3000质量流速质量流速kg.m-2hr-1返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件87求求 的方法：的方法：（1）图解积分法）图解积分法（2）近似计算法）近似计算法总干燥时间：总干燥时间：2.降速干燥阶段：降速干燥阶段：返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件88返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件8989返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件90

43、90返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件9191返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件927.6 干燥器干燥器7.6.1 干燥器的基本要求与分类干燥器的基本要求与分类7.6.2 常用工业干燥器常用工业干燥器返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件931.保证产品质量保证产品质量2.干燥速率大，干燥时间短干燥速率大，干燥时间短3.热效率高热效率高4.干燥介质流动阻力小干燥介质流动阻力小5.劳动强度低劳动强度低7.6.1 干燥器的基本要求与分类干燥器的基本要求与分类返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件94盘架

44、式干燥器盘架式干燥器耙式干燥器耙式干燥器回转式干燥器回转式干燥器气流干燥器气流干燥器沸腾床干燥器沸腾床干燥器喷雾干燥器喷雾干燥器7.6.2 常用工业干燥器常用工业干燥器返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件95干燥器分类：干燥器分类：间歇常压干燥器间歇常压干燥器 盘架式干燥器盘架式干燥器间歇减压干燥器间歇减压干燥器 耙式干燥器耙式干燥器连续常压干燥器连续常压干燥器 回转式干燥器、气流干燥器回转式干燥器、气流干燥器 喷雾干燥器喷雾干燥器连续减压干燥器连续减压干燥器 减压滚筒干燥器减压滚筒干燥器返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件96返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件97返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件98返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件99返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件100返回北京化工大学化工原理电子课件北京化工大学化工原理电子课件101