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1、第八章固体物料干燥农村晒谷子，生活中晒衣服干燥即在太阳下除水操作？如果干燥在太阳下才能实现，则化肥厂，制药厂，染织厂需要开辟大规模的“晒场”，才能正常生产。什么叫干燥单元操作呢？利用热能使湿物料的湿份汽化，水汽或湿份蒸汽经气流带走，从而获得固体产品的操作。一、内容简介本章主要介绍以湿空气为干燥介质、湿分为水的对流干燥过程的理论基础，对湿空气的性质、干燥过程的相平衡、干燥过程的基本计算、工业常用干燥设备进行了较为详细的讨论。湿空气性质；固体物料干燥过程的相平衡；恒定干燥条件下的干燥曲线和干燥速度曲线；基本干燥过程计算，包括干燥过程的物料衡算和干燥时间的计算；典型干燥设备的工作原理、结构特点。二、
2、本章重点第一节概述一、干燥目的1、贮存：药品湿含量有效期2、运输：粉煤含水量净煤运输量运费3、加工：塑料原体含水量成型时产生气泡4、使用：染料或纸张水分不一二、去湿方法当物料中含湿量较大时，可先用压滤、抽滤、过滤、离心过滤等方法来除去大部分湿分。用吸湿性物料如：无水氯化钙、硅胶、生石灰、分子筛等来吸附物料中的湿分。又称为物理除湿。机械去湿：吸附去湿：热能去湿：能将湿物料中的湿分汽化并移除。此种方法就称为固体的干燥。又称为供热去湿。三、干燥过程的分类：传导干燥（间接加热干燥）对流干燥（直接加热干燥）辐射干燥介电加热干燥按供热方式分真空干燥按操作压力分常压干燥间歇式按操作方式分连续式本章主要讨论的
3、是以不饱和热空气为干燥介质，湿分为水的对流干燥过程。（1）传导干燥优点：热利用率高；缺点：物料层各处受热不均，内侧可能因过热而变质。热能通过传热壁面以传导方式传给物料，产生的湿分蒸气被气相（又称干燥介质）带走，或用真空泵排走。例如纸制品可以铺在热滚筒上进行干燥。（2）对流干燥热能以对流方式加入物料，产生的蒸气被干燥介质所带走。干介与物料间间流动动情况例图图设备设备从物料表面掠过托盘上的物料从颗粒间穿过固定床将颗粒吹动(涌动)沸腾床将颗粒吹起(同向流动)气流床颗粒下落(气流横穿)转筒(带抄板)颗粒下落(气流上吹)喷雾干燥器（3）辐射干燥（红外线干燥）工业用辐射器如：优点：强度比导热、对流干燥大十
4、几倍；缺点：电耗大。电能专门发射红外线的灯泡。热能用热金属板或陶瓷辐射板产生红外线由辐射器产生的辐射能以电磁波形式达到物料表面，为物料所吸收而重新变为热能，从而使湿分汽化。例如用红外线干燥法将自行车表面油漆干燥。将空气和煤气混合物冲在白色陶瓷辐射板上进行无烟燃烧，使板面达400-500时产生大量红外线。烤箱，凉晒（4）介电（微波）加热干燥工业和科研用微波加热频率为：915MHz和2450MHz。高频电场频率300MHz高频加热300MHz300GHz超高频加热(微波加热)又称高频加热干燥，是将待干燥物料置于高频电场内，由于高频电场的交互作用，使物料内部的极性分子（如水分子）产生振动，其振动能量
5、使物料发热而达到干燥的目的。四、对流干燥流程与特点干燥介质直接与湿物料接触，热能以对流方式传递给物料，产生蒸汽被干燥介质带走。传热传质方向推动力气固固气温度差水汽分压差湿空气经加热后进入干燥器，气流与湿物料直接接触，沿空气行程其温度降低，湿含量增加，废气自干燥器另一端排出。典型的对流干燥流程物料表面水汽压力大于干燥介质中水汽分压；干燥介质不饱和（1）干燥过程进行的必要条件：（2）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：特点第二节湿空气的性质定义：湿空气中所含水蒸汽的质量与绝干空气质量之比。湿空气是由水蒸汽和绝干空气构成。H=Kg水汽Kg绝干空气=nwMwngM
6、g=18.02nw28.95ngnw：湿空气中水汽的摩尔数，kmol；ng：湿空气中绝干空气的摩尔数，kmol；Mw：水汽的分子量，kgkmol；Mg：空气的平均分子量，kgkmol。一、湿度（湿含量或绝对湿度）H当湿空气可视为理想气体时，则有：式中：pw为空气中水蒸汽分压。即：当P为一定值时，当湿空气中水蒸汽分压pw恰好等于同温度下水蒸汽的饱和蒸汽压ps时，则表明湿空气达到饱和，此时的湿度H为饱和湿度Hs。定义：在一定温度及总压下，湿空气的水汽分压pw与同温度下水的饱和蒸汽压ps之比的百分数。即：即：二、相对湿度居室里比较舒适的气象条件是：室温达25时，相对湿度控制在40%50为宜；室温达1
7、8时，相对湿度应控制在30%40。结论：湿度H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。当=1时：pw=ps，湿空气达饱和，不可作为干燥介质；当1时：pwps，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。相对湿度与湿度H的关系：定义：在常压下，将1kg干空气和其所带有的Hkg水汽升高温度1所需的热量。：干空气比热=1.01kJkg干气：水汽比热=1.88kJkg水汽式中三、湿空气的性质1、湿比热（湿热）cHkJkg干气计算基准：以0干空气及0液态水的焓值为0作基准。因此，对于温度为t、湿度为H的湿空气，其焓值包括由0的水变为0水汽所需
8、的潜热及湿空气由0生温至t所需的显热之和。2、焓（热含量）IkJkg干气定义：湿空气的焓为干空气的焓与水汽的焓之和。即：式中：I：温度为t、湿度为H的湿空气的焓值。kJkg干气；Ig：干空气的焓值。kJkg干气；Iv：水汽的焓值。kJkg水汽；r0：0时水的汽化潜热。r0=2492kJkg水汽。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。式中：压力P、温度t下湿空气比容。m3湿气kg干气：压力P、温度t下干空气比容。m3干气kg干气：压力P、温度t下水汽比容。m3水kg水3、湿空气的比容（湿容积）Hm3湿空气kg干气、的数值为：所以：定义：一定压力下，将不饱和空气等湿
9、降温至饱和，出现第一滴露珠时的温度。4、露点td干球温度t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：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。5、干球温度t6、湿球温度tw不饱和空气的湿球温度tw低于干球温度t。湿球温度计工作原理分析定义：空气绝热增湿至饱和时的温度。7、绝热饱和温度tas绝热饱和器工作原理分析：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，空气的温度和湿度虽随过程的进行而变化，但其焓值不变。湿球温度tw与绝热饱和温度tas的关系：tw：大量空气与少量水接触，空气t、
10、H的不变；tas：大量水与一定量空气接触，空气降温、增湿。当空气为不饱和状态：ttw=tastd；当空气为饱和状态：t=tw(tas)=td。空气水体系，四、空气的湿度图及其应用、湿度图的结构纵坐标：I（t，p）横坐标：H（与纵坐标的夹角为135，但为了读数方便读数，又投影到水平线上）1、坐标：2、五组线（1）等湿线（等H线）平行于纵轴的一组线。露点温度td是将湿空气等湿冷却到饱和时的温度，所以湿度H相同，状态不同的湿空气有相同的露点。等H线与饱和湿度线=100%的交点所对应的温度为td（2）等焓线（等I线）平行于横轴的一组线。绝热饱和过程是等焓过程，所以绝热增湿过程沿等焓线进行。等I线与=1
11、00%的交点所对应的温度为湿球温度。I-H线为一组不平行的直线（3）等温线（等t线）（4）等相对湿度线（等线）饱和曲线以上的部分可以作为干燥介质，饱和曲线以下的部分不可以作为干燥介质。因此，饱和曲线以下的空气性质对干燥计算没有意义，这块空出来的地方作第五组线。P-H接近于直线关系。在图区的右下角（5）蒸汽分压线（H-p线）（二）、湿度图的应用由t-tW确定状态点A由t-td确定状态点A状态点确定后就可以读出其它参数由t-确定状态点A状态点确定后就可以读出其它参数例题例1：已知：T=323K，=40%。求H，I，t露，t绝，p例2：已知：t=60，t绝=50。求H，I，t露，p。第三节干燥过程的
12、物料与热量衡算空气干燥器的操作过程干燥室预热室问题：要完成一定干燥生产任务，配置多大的风机，多少传热面积的预热器，选用多大尺寸的干燥器以及其它辅助设备？计算水分蒸发量、空气消耗量和热消耗量（一）、物料中含水量的两种表示方法：1、湿基含水量wkg水kg湿物料一、物料衡算2、干基含水量Xkg水kg干物料3、两者关系干燥流程图预热器Lt0H0Lt1H1干燥器Lt2H2湿物料G1w1(X1)1产品G2w2(X2)2新鲜空气废气（二）、干燥过程的物料衡算L绝干空气质量流量，kg干气s；G1、G2物料进出干燥器总量，kg物料s。干燥预热过程：干燥加热时，湿度不变，相对湿度减小，吸收水气能力变强。1、绝干物
13、料量Gckg干物料s2、总物料衡算3、水分的衡算联立三式得：4、水分蒸发量Wkg水s水分汽化量湿物料中水分减少量湿空气中水分增加量5、绝干空气用量Lkg干气skg干气kg水比空气用量：每汽化1kg的水所需干空气的量。（单位空气消耗量）讨论：（1）空气消耗量与空气的最初及最终的湿度有关，与过程无关（时间及补充热量情况）。（2）空气消耗量L随初始湿度H0的增大而增大。而H0与空气的温度t0及相对湿度0有关。一般夏天气温比较高，绝对湿度也比较大，所以，干燥操作的空气消耗量夏天要比冬天大。因此，风机风量、功率及预热器、干燥器等的尺寸应按全年最热月份的空气消耗量来确定。（3）刚才计算得到的是绝干空气消耗
14、量，如果我们要计算风机风量，如何计算？例题有一干燥器，干燥盐类结晶，每小时处理湿物料1000kg，干燥操作使物料的湿基含水量由40%减为5%。干燥介质是空气，初温是20，湿度H0=0.009kg水kg干气，经预热器加热至120后进入干燥器。设空气离开干燥器时的温度是40，湿度H2=0.039kg水kg干气。试求：（1）水分蒸发量，kgs；（2）空气消耗量，kg干气s和单位空气消耗量，kg干气kg水；（3）如干燥收率为95%，求产品量，kgs；（4）如鼓风机装在新鲜空气进口处，风机的风量应为若干m3s？解：（1）求水分蒸发量已知：G1=10003600=0.278kgs；w1=40%；w2=5%
15、（2）求空气消耗量L和单位空气消耗量l已知：H0=0.009kg水kg干气；H2=0.00kg水kg干气（3）求产品量G2所以（4）鼓风机风量新鲜空气的温度to=20，湿度H0=0.009kg水kg干气第四节干燥速率和干燥时间一、物料中所含水分性质1、按水分在物料中的位置分（1）吸附水分：湿物料的粗糙外表面附着的水分。与纯态水一样，物料表面蒸汽压等于同温度下纯水的饱和蒸汽压。这种水分很容易除去。（3）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。物料表面的水蒸汽压低于纯水的饱和蒸汽压。（2）毛细管水分：多孔性物料的小孔隙中所含的水分。大毛细管中的水分性质同上；小毛细管
16、中的水分由于向表面迁移速率较慢，物料表面的水蒸汽压低于纯水的饱和蒸汽压，所以比较难除去。2、按能否除去分（1）自由水分（XX）：与一定状态的空气相接触能够除去的水分。（2）平衡水分（X）：与一定状态的空气相接触不能够除去的水分。X=f（物料种类、空气性质）对于相同的空气状态，不同的物料的平衡水分不同。同一种物料，空气状态不同，平衡水分不同。3、按水分除去的难易程度（1）结合水分水与物料结合力强，通常为细胞壁内的水分及小毛细管内的水分，这些水分从物料内部移向物料表面速度较慢，PwPs。（2）非结合水分水与物料结合力弱，这些水分从物料内部移向物料表面速度较快，PwPs。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。平衡水分一定是结合水分。固体物料中所含水分的性质二、恒定干燥条件下干燥速率及影响因素恒定干燥条件：空气的
