化工原理-食品工程原理课件

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1、化工原理化工原理 食品与生物工程学院化原教研室食品与生物工程学院化原教研室( (下册下册) )第第5 5章章 干燥干燥化工原理化工原理 食品与生物工程学院化原教研室食品与生物工程学院化原教研室5 概述概述除湿方法：除湿方法： (1)(1)机机械械分分离离法法，即即通通过过压压榨榨、过过滤滤和和离离心心分分离等方法去湿。离等方法去湿。 (2)(2)吸吸附附脱脱水水，即即用用固固体体吸吸附附剂剂，如如CaClCaCl2 2、硅硅胶等吸去物料中所含的水分。胶等吸去物料中所含的水分。 (3)(3)干干燥燥法法，指指利利用用热热能能，使使湿湿物物料料中中的的湿湿分分气化而除去的方法。气化而除去的方法。湿

2、物料湿物料湿分：水分或其它液体湿分：水分或其它液体化工原理化工原理 食品与生物工程学院化原教研室食品与生物工程学院化原教研室5 概述概述应用应用化工原理化工原理 食品与生物工程学院化原教研室食品与生物工程学院化原教研室干干燥燥法法5 概述概述化工原理化工原理 食品与生物工程学院化原教研室食品与生物工程学院化原教研室对流干燥的传热传质过程对流干燥的传热传质过程1、传热过程、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 5 概述概述化工原理化工原理 食品与生物工程学院化原

3、教研室食品与生物工程学院化原教研室QNTtwpwp干燥介质：干燥介质：载热体、载湿体载热体、载湿体干燥过程：干燥过程：物料的去湿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传热传热传质传质物物料料推动力（推动力（Ttw）推动力（推动力（pwp）传质、传热同时发生传质、传热同时发生本章重点讨论以本章重点讨论以空气空气作干燥介质，以作干燥介质，以水水为湿份的为湿份的对流干燥对流干燥过程。过程。方向相反方向相反干干燥燥介介质质干燥的必要条件干燥的必要条件（pwp）0化工原理化工原理 食品与生物工程学院化原教研室食品与生物工程学院化原教研室5 概述概述工业上常用干燥器工业上常用干燥器 （1

4、）厢式干燥器（盘架式干燥器）厢式干燥器（盘架式干燥器） 原理：原理：主要是以热风通过湿物料的表面，达到干燥的目的。化工原理化工原理 食品与生物工程学院化原教研室食品与生物工程学院化原教研室厢式干燥器中的加热方式有两种： 单级加热多级加热化工原理化工原理 食品与生物工程学院化原教研室食品与生物工程学院化原教研室采用废气循环法的优点：采用废气循环法的优点： 可灵活准确地控制干燥介质的温度、湿度； 干燥推动力比较均匀； 增加气流速度使得传热（传质）系数增大； 减少热损失，但干燥速率常有所减小。 化工原理化工原理 食品与生物工程学院化原教研室食品与生物工程学院化原教研室厢式干燥器的优点厢式干燥器的优点

5、： 构造简单，设备投资少； 适应性强，物料损失小，盘易清洗。 尤其适用于需要经常更换产品、小批量物料的干燥。物料得不到分散，干燥时间长；若物料量大，所需的设备容积也大；工人劳动强度大；热利用率低；产品质量不均匀。 厢式干燥器的主要缺点：厢式干燥器的主要缺点： 化工原理化工原理 食品与生物工程学院化原教研室食品与生物工程学院化原教研室（2）气流式干燥器）气流式干燥器 结构：结构： 化工原理化工原理 食品与生物工程学院化原教研室食品与生物工程学院化原教研室优点优点： 气、固间传递表面积很大，体积传质系数很高，干燥速率大； 接触时间短，热效率高，气、固并流操作，可以采用高温介质，对热敏性物料的干燥尤

6、为适宜； 由于干燥伴随着气力输送，减少了产品的输送装置； 气流干燥器的结构相对简单，占地面积小，运动部件少，易于维修，成本费用低。化工原理化工原理 食品与生物工程学院化原教研室食品与生物工程学院化原教研室缺点：缺点： 必须有高效能的粉尘收集装置，否则尾气携带的粉尘将造成很大的浪费，也会对形成对环境的污染； 对有毒物质，不易采用这种干燥方法。但如果必须使用时，可利用过热蒸汽作为干燥介质； 对结块、不易分散的物料，需要性能好的加料装置，有时还需附加粉碎过程； 气流干燥系统的流动阻力降较大，动力消耗较大。 化工原理化工原理 食品与生物工程学院化原教研室食品与生物工程学院化原教研室 应用应用：气流干燥

7、器适宜于处理含非结合水及结块不严重又不怕磨损的粒状物料，尤其适宜于干燥热敏性物料或临界含水量低的细粒或粉末物料。对粘性和膏状物料，采用干料返混方法和适宜的加料装置，如螺旋加料器等，也可正常操作。 化工原理化工原理 食品与生物工程学院化原教研室食品与生物工程学院化原教研室（3）喷雾干燥器）喷雾干燥器 原理：原理：在喷雾干燥器中，将液态物料通过喷雾器喷雾器分散成细小的液滴，在热气流中自由沉降并迅速蒸发，最后被干燥为固体颗粒与气流分离。 化工原理化工原理 食品与生物工程学院化原教研室食品与生物工程学院化原教研室 优点优点 在高温介质中，干燥过程极快，适宜于处理热敏性物料； 处理物料种类广泛，如溶液、

8、悬浮液、浆状物料等皆可； 喷雾干燥可直接获得干燥产品，因而可省去蒸发、结晶、过滤、粉碎等工序； 能得到速溶的粉末或空心细颗粒； 过程易于连续化、自动化。化工原理化工原理 食品与生物工程学院化原教研室食品与生物工程学院化原教研室（1）选择干燥器需要考虑的问题）选择干燥器需要考虑的问题 被干燥物料的性质； 湿物料的干燥特性 ； 处理量； 回收问题； 能源价格、安全操作和环境因素。 缺点：缺点： 热效率低； 设备占地面积大、设备成本费高； 粉尘回收麻烦，回收设备投资大。 化工原理化工原理 食品与生物工程学院化原教研室食品与生物工程学院化原教研室（2）干燥器选择步骤）干燥器选择步骤 根据湿物料的形态、

9、干燥特性、产品的要求、处理量和以及所采用的热源为出发点，进行干燥实验，确定干燥动力学和传递特性； 确定干燥设备的工艺尺寸，结合环境要求，选择出适宜的干燥器型式； 若几种干燥器同时适用时，要进行成本核算及方案比较，选择其中最佳者。 化工原理化工原理 食品与生物工程学院化原教研室食品与生物工程学院化原教研室5.1 5.1 湿空气的性质及湿焓图湿空气的性质及湿焓图一湿空气的性质一湿空气的性质 （1）湿度）湿度空气空气水蒸汽水蒸汽（ humidity）化工原理化工原理 食品与生物工程学院化原教研室食品与生物工程学院化原教研室(2) 相对湿度相对湿度2.比比 体体 积积 (湿湿 比比 容容) H单位为单

10、位为m3湿空气湿空气 kg干空气干空气居室里比较舒适的气象条件是：室温居室里比较舒适的气象条件是：室温达达25 时，相对湿度控制在时，相对湿度控制在40%50 为宜；室温达为宜；室温达18 时，相对湿时，相对湿度应控制在度应控制在30%40 。（ relative humidity）相对湿度代表湿空气的不饱和程度。相对湿度代表湿空气的不饱和程度。=0，绝对干燥空气，吸纳水汽能力最强。绝对干燥空气，吸纳水汽能力最强。=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。 05m/s时时， 为为一一常常数数，且且与与cH近似相等，其值约为近似相等，其值约为1.09kJ/(kgK

11、)。化工原理化工原理 食品与生物工程学院化原教研室食品与生物工程学院化原教研室how to measure humidity using a hygrometer化工原理化工原理 食品与生物工程学院化原教研室食品与生物工程学院化原教研室 在在与与外外界界绝绝热热情情况况下下，空空气气与与大大量量水水经经过过无无限限长长时时间间接接触触后后，空空气气温温度度与与水水温温相相等等，称称这这一一稳稳定定的的温温度度为为湿湿空空气气的的绝绝热热饱饱和和温温度度，用，用tas表示。表示。6绝热饱和温度绝热饱和温度tas化工原理化工原理 食品与生物工程学院化原教研室食品与生物工程学院化原教研室化工原理化工

12、原理 食品与生物工程学院化原教研室食品与生物工程学院化原教研室湿球温度湿球温度tw与绝热饱和温度与绝热饱和温度tas的异同：的异同：化工原理化工原理 食品与生物工程学院化原教研室食品与生物工程学院化原教研室 湿湿球球温温度度：大大量量空空气气与与少少量量水水接接触触后后的的稳稳定定的的水水温温，空空气气的的状状态态（t，H）不变。不变。 绝绝热热饱饱和和温温度度：少少量量空空气气与与大大量量水水经经过过接接触触后后达达到到的的稳稳定定温温度度，空空气气增增湿湿、降温。降温。湿球温度湿球温度tw与绝热饱和温度与绝热饱和温度tas的异同：的异同：不同之处不同之处1：化工原理化工原理 食品与生物工程

13、学院化原教研室食品与生物工程学院化原教研室7露点露点td 在在总总压压不不变变的的条条件件下下，将将不不饱饱和和湿湿空空气气冷冷却却，直直至至冷冷凝凝出出水水珠珠为为止止，此此时时，湿湿空空气气的的温温度度称称为为露露点点，用用td表表示示。相相应的湿度称为饱和湿度，应的湿度称为饱和湿度，Hs,td化工原理化工原理 食品与生物工程学院化原教研室食品与生物工程学院化原教研室化工原理化工原理 食品与生物工程学院化原教研室食品与生物工程学院化原教研室化工原理化工原理 食品与生物工程学院化原教研室食品与生物工程学院化原教研室化工原理化工原理 食品与生物工程学院化原教研室食品与生物工程学院化原教研室5.

14、1 湿空气的性质及湿度图湿空气的性质及湿度图对水蒸气空气系统，对水蒸气空气系统，t,tt,tw w,t,tasas,t,td d 之间的关系为：之间的关系为：不饱和空气，不饱和空气，t t t tasas ( (或或t tw w)t td d饱和空气，饱和空气，t t = =t tasas ( (或或t tw w)=)=t td d化工原理化工原理 食品与生物工程学院化原教研室食品与生物工程学院化原教研室化工原理化工原理 食品与生物工程学院化原教研室食品与生物工程学院化原教研室 在工程计算中，常用在工程计算中，常用: I-H 图图 和和 t-H 图图 I-H 图上共有五种线，图上任一点都代表一

15、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：* 湿空气的湿度图 化工原理化工原理 食品与生物工程学院化原教研室食品与生物工程学院化原教研室化工原理化工原理 食品与生物工程学院化原教研室食品与生物工程学院化原教研室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

16、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，其斜率为斜率为(1.88t+2492)。因此，这许多成直线的等。因此，这许多成直线的等t线并不是互相线并不是互相平行的。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。 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，的增大而下降，但其焓值不变。但其焓值不变。化工原理化工原理 食品与生物工程学院化原教研室食品与生物工程学院化原教研室4 等相对温度线（等等相对温度线（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