化工原理第十三章干燥课件.ppt
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1、2023/2/6第十三章第十三章 干干 燥燥 Drying13.1 概述概述13.2 湿空气的性质与湿空气的性质与 湿度图湿度图13.3 干燥器的物料衡算干燥器的物料衡算 与热量衡算与热量衡算13.4 干燥速率与干燥时间干燥速率与干燥时间13.5 干燥器干燥器2023/2/6第十三章第十三章 干燥干燥 Drying13.1.1 去湿及其方法去湿及其方法13.1.2 干燥过程的分类干燥过程的分类 13.1.3 对流干燥的传热对流干燥的传热 传质过程传质过程 第一节第一节 概述概述2023/2/613.1.1 去湿及其方法去湿及其方法1、何为去湿？、何为去湿？从物料中从物料中脱除湿分脱除湿分的过程
2、称为去湿。的过程称为去湿。湿分：湿分：不一定是水分！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：挤压（拧衣服、过滤）：挤压（拧衣服、过滤）含液体较多含液体较多物理法：浓硫酸吸收物理法：浓硫酸吸收,分子筛吸附分子筛吸附,膜法脱湿膜法脱湿化学法：利用化学反应脱除湿分（化学法：利用化学反应脱除湿分（CaO）加热去湿法：加热去湿法：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。）2023/2/6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传导干燥（间接加热干燥）传导干燥（间接加热干燥）对流干燥（直接加热干燥）对流干燥（直接加热干燥）
3、辐射干燥辐射干燥介电加热干燥介电加热干燥按操作压力分按操作压力分按操作方式分按操作方式分按供热方式分按供热方式分13.1.2 干燥过程的分类干燥过程的分类2023/2/61、传导干燥、传导干燥 热能通过传热壁面以热能通过传热壁面以传导的方式传导的方式传给湿物料传给湿物料 被干燥的物料与加热介质不直接接触，属被干燥的物料与加热介质不直接接触，属间接干燥间接干燥 优点：优点：热能利用较多热能利用较多 缺缺点点：与与传传热热壁壁面面接接触触的的物物料料易易局局部部过过热热而而变变质质，受受热热不均匀。不均匀。2、辐射干燥、辐射干燥 热能以热能以电磁波的形式电磁波的形式由辐射器发射到湿物料表面，被物由
4、辐射器发射到湿物料表面，被物2023/2/6料吸收转化为热能，而将水分加热汽化。料吸收转化为热能，而将水分加热汽化。优点：优点：生产能力强，干燥产物均匀生产能力强，干燥产物均匀 缺点：缺点：能耗大能耗大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，利用将需干燥的物料置于交频电场内，利用高频电场的交变高频电场的交变作用作用将湿物料加热，水分汽化，物料被干燥。将湿物料加热，水分汽化，物料被干燥。优点：优点：干燥时间短，干燥产品均匀而洁净。干燥时间短，干燥产品均匀而洁净。缺点：缺点：费用大。费用大。2023/2/64、对流干燥、对流干燥 热热能能以以对对流流给给热热的的方方式式由由热
5、热干干燥燥介介质质（通通常常热热空空气气）传传给给湿湿物物料料，使使物物料料中中的的水水分分汽汽化化。物物料料内内部部的的水水分分以以气气态态或或液液态态形形式式扩扩散散至至物物料料表表面面，然然后后汽汽化化的的蒸蒸汽汽从从表表面面扩扩散散至至干干燥燥介介质质主主体体，再再由由介介质质带带走走的的干干燥燥过过程程称称为为对对流流干干燥。燥。优点：优点：受热均匀，所得产品的含水量均匀。受热均匀，所得产品的含水量均匀。缺点：缺点：热利用率低。热利用率低。2023/2/613.1.3 对流干燥的传热传质过程对流干燥的传热传质过程对流干燥中，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
6、、传热过程 干燥介质干燥介质 Q湿物料表面湿物料表面 Q湿物料内部湿物料内部2、传质过程、传质过程 湿物料内部湿物料内部湿分湿分湿物料表面湿物料表面 湿分湿分干燥介质干燥介质 2023/2/6物物 料料QNTtwpwp干燥介质：载热体、载湿体干燥介质：载热体、载湿体干燥过程：物料的去湿过程干燥过程：物料的去湿过程 介质的降温增湿过程介质的降温增湿过程干燥速率：由传热速率和传质速率共同控制干燥速率：由传热速率和传质速率共同控制 2023/2/6 本章主要讨论对流干燥，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，
7、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2023/2/6干燥过程进行的干燥过程进行的必要条件必要条件：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；两干燥介质中水汽分压；两者差别越大，干燥进行的越快。者差别越大，干燥进行的越快。干燥介质要将汽化的水分干燥介质要将汽化的水分及时带走及时带走。以维持一。以维持一定的扩散推动力。定的扩散推动力。若干燥介质为水汽所饱和，则推动力为零，这时若干燥介质为水汽所饱和，则推动力为零，这时干燥操
8、作即停止进行。干燥操作即停止进行。2023/2/6第十三章第十三章 干燥干燥 Drying13.2.1 湿空气的性质湿空气的性质13.2.2 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 2023/2/613.2.1 湿空气的性质湿空气的性质1、湿含量、湿含量H（humidity）单位质量干空气中所含水汽的质量单位质量干空气中所含水汽的质量，又称湿含量。，又称湿含量。对于水蒸气对于水蒸气空气系统：空气系统：单位：单位：kg水汽水汽kg-1干空气干空气 2023/2/6 一定温度条件下，当湿空气中水汽分压一定温度条件下，当湿空气中水汽分压pw等于空气等于空
9、气饱和蒸汽压饱和蒸汽压ps时，其湿度称为时，其湿度称为饱和湿度饱和湿度，用，用Hs表示。表示。2023/2/62、相对湿度、相对湿度 （relative humidity）在总压在总压P一定的条件下，湿空气中水蒸气分压一定的条件下，湿空气中水蒸气分压pw与与同温度下的饱和蒸汽压同温度下的饱和蒸汽压ps之比。之比。相相对对湿湿度度代代表表湿湿空空气气的的不不饱饱和和程程度度，愈愈低低，表表明明该该空空气气偏偏离离饱饱和和程程度度越越远远，干干燥燥能能力力越越大大。=1，湿空气达到饱和，不能作为干燥介质。湿空气达到饱和，不能作为干燥介质。2023/2/6将将 代入代入 在总压一定时在总压一定时 2
10、023/2/64、湿比热容、湿比热容 常压下，将湿空气常压下，将湿空气1Kg绝干空气及相应水汽的温度升高绝干空气及相应水汽的温度升高（或降低）（或降低）1所需要（或放出）的热量，称为湿比热容。所需要（或放出）的热量，称为湿比热容。在湿空气中，在湿空气中，1kg绝干空气体积和相应水汽体积之和，又绝干空气体积和相应水汽体积之和，又称湿容积。称湿容积。3、湿比容、湿比容 2023/2/65、湿空气的焓、湿空气的焓 湿空气中湿空气中1 kg绝干空气的焓与相应水汽的焓之和。绝干空气的焓与相应水汽的焓之和。2023/2/66、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
11、得的湿空气的真实温度用普通温度计测得的湿空气的真实温度 2）湿球温度）湿球温度 湿球温度计在温度为湿球温度计在温度为t，湿度为湿度为H的不饱和空气流中，达的不饱和空气流中，达到平衡或稳定时所显示的温度。到平衡或稳定时所显示的温度。2023/2/6t大量的大量的湿空气湿空气t,Htw水水2023/2/6t大量的大量的湿空气湿空气t,H水水表面水的表面水的分压高分压高N,kH水向空气水向空气主体传递主体传递Q,蒸发时蒸发时需要吸热需要吸热tw自身降温自身降温2023/2/6对于空气对于空气水蒸气系统而言水蒸气系统而言 当当 时，时，在一定的总压下，已知在一定的总压下，已知t、tW能否确定能否确定H
12、?由以上分析可知由以上分析可知 2023/2/67、绝热饱和温度、绝热饱和温度 水分向空水分向空气中汽化气中汽化 空气降空气降温增湿温增湿饱和饱和绝热绝热焓焓不不变变2023/2/6 一般情况下，绝热增湿过程可看视为一般情况下，绝热增湿过程可看视为等焓过程等焓过程，即，即空气释放的显热与水分汽化带回的潜热相等：空气释放的显热与水分汽化带回的潜热相等：Has、ras是是tas的函数，的函数，cH是是H的函数的函数2023/2/6 是湿空气在是湿空气在绝热、冷却、增湿过程绝热、冷却、增湿过程中达到中达到的极限冷却温度。的极限冷却温度。对于空气对于空气水系统，水系统，注意：绝热饱和温度于湿球温度的区
13、别和联系！注意：绝热饱和温度于湿球温度的区别和联系！P1912023/2/6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两者两者 之间的差别。
14、之间的差别。空气水体系，空气水体系，空气甲苯体系，空气甲苯体系，tw tas2023/2/68、露点、露点 将不饱和空气将不饱和空气等湿冷却等湿冷却到饱和状态时的温度到饱和状态时的温度 相应的湿度称为饱和湿度相应的湿度称为饱和湿度 一定总压下：一定总压下：2023/2/6 对于水蒸汽对于水蒸汽空气系统，干球温度、绝热饱和温度和空气系统，干球温度、绝热饱和温度和露点间的关系为：露点间的关系为：不饱和空气：不饱和空气：饱和空气：饱和空气：2023/2/613.2.2 13.2.2 湿度图及其应用湿度图及其应用 1、H-t图图 F=2-1+2=3,总压总压P一定，则一定，则F=2.6条线条线 -等等
15、t线线等等H线线等相对湿度线等相对湿度线等等CH线线VH线线 tas线线2023/2/62、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）水与空气系统，已知空气的干球温度水与空气系统，已知空气的干球温度t和湿球温度和湿球温度tw，确确定该空气的状态点定该空气的状态点A(t,H)。b）水与空气系统中，已知水与空气系统中，已知t和和td，求原始状态点求原始状态点A(t,H)。c）水与空气系统中，已知水与空气系统中，已知t和和，求原始状态点求原始状态点A的位置的位置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
16、湿空空气气的其他参数和性质的其他参数和性质 2023/2/6第十三章第十三章 干燥干燥 Drying13.3.1 湿物料中含水量湿物料中含水量13.3.2 干燥过程的物料衡算干燥过程的物料衡算13.3.3 热量衡算热量衡算13.3.4空气出口状态的确定空气出口状态的确定13.3.5干燥器的热效率干燥器的热效率第三节第三节 干燥器的物料衡算与干燥器的物料衡算与热量衡算热量衡算2023/2/613.3.1 湿物料中含水量湿物料中含水量两种表示方法：两种表示方法：一、湿基含水量一、湿基含水量 w kg水水/kg湿物料湿物料2023/2/6二、干基含水量二、干基含水量 X kg水水/kg干物料干物料三
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