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1、模块七 固体干燥操作项目 1 认识干燥装置【教材版本】李祥新、朱建民主编化工单元操作，高等教育出版社 2009 年3 月出版。【教学目标】1通过观察分析干燥设备，掌握不同类型干燥器的结构和干燥原理。2熟悉不同类型干燥器的干燥原理。3掌握干燥操作基本知识。【教学重点、难点】重点：干燥器结构及工作原理难点：湿空气的性质【教学方法】采用项目教学法，以行动导向来进行学习，调动学生的学习积极性，注重培 养学生规范操作、观察分析、团结合作的能力。根据本项目特点，采用“导入 演示实训评价讲授讨论”的教学过程，先让学生在完成具体 项目的过程中熟悉相应单元操作，然后通过相关知识的学习达到教学目标。【学时安排】8
2、 学时【教学建议】先通过例子导入本项目的工作任务，根据要求布置实训任务，演示实训操作 方法，指导学生按步骤完成实训项目。然后，在学生预习的基础上学习干燥操作 的相关知识。【教学过程】一、导入干燥是将固体物料中的水分除去的单元操作，根据被干燥物料的性质、生产 规模及产品要求的不同，所采用的干燥方法和干燥器的形式也是多种多样的。二、教师讲授及演示实训步骤1布置实训任务：认识干燥装置。2引导学生先大致了解干燥装置，简述其用途，提高学生学习兴趣。图 7-1 沸腾床干燥装置三、学生实训指导学生按工艺卡片进行实训。初步认识观察干燥设备总体结构观察沸腾床结构观察旋风分离 器了解其他干燥设备四、检查评价 学生
3、自查实训情况，各组比较操作情况及数据的准确性，选出最佳操作人员五、相关知识在学生预习及实训操作的基础上，由教师讲授与学生讨论相结合，完成以下 内容的学习。一、干燥器学生讨论自学1有哪些类型的干燥设备？比较其结构特点与应用场合。 二、干燥的基础知识学生讨论自学1固体物料去湿的方法有哪几种？2对流干燥原理。教师讲解3空气的性质(1) 湿度H湿度又称湿含量，是湿空气中所含水蒸气的质量与绝绝干空气质量之比，单位为 kg 水 /kg 绝干空气。MnwwMngg18nw29ngn二 0.622 7-1)若以分压比表示，则H 二 0.622 化(7-2)P - Pw若湿空气中水蒸气分压恰好等于该温度下水的饱
4、和蒸气压p,此时的湿度为 在该温度下空气的最大湿度，称为饱和湿度，以H,表示。H 二 0.622P(7-3)sP - Ps由于水的饱和蒸气压只与温度有关，故饱和湿度是湿空气总压和温度的函数。(2) 相对湿度cp相对湿度又称相对湿度百分数，即湿空气中水蒸气分压p与同温度下的饱和 W蒸气压之比P,的百分数。申二 Jxl00%(7-4)Ps相对湿度表明了湿空气的不饱和程度，反映湿空气吸收水气的能力。p = 1 (或100%),表示空气已被水蒸气饱和，不能再吸收水汽，无干燥能力。 p越小，即p与p差距越大，表示湿空气偏离饱和程度越远，干燥能力越大。 湿度H、相对湿度p和温度t之间的函数关系可用下式表示
5、H 二 0.622 9P,(7-5)P-9 Ps由上式可见，对水蒸气分压相同(湿度相同)，而温度不同的湿空气，温度越 高，则P,值越大，p值越小，干燥能力越大。因此加热空气，可以提高干燥效果。想一想湿空气湿度大，则其相对湿度也大，这种说法对吗？(3) 湿空气比体积uH每单位质量绝绝干空气中所具有的空气和水蒸气的总体积，单位为m3湿空气/kg 绝干空气。273 +1 101.3 x 103 u =u +u H = (0.773 +1.244H)xx(7-6)H g w273p由上式可见，湿空气比体积随其温度和湿度的提高而增大。( 4 )湿比热容 c H将1kg绝干空气和其所带的H kg水蒸气的温
6、度升高1C所需的热量，简称湿 比热容，单位为kJ/ (kg绝绝干空气C)。c = c + c H = 1.01 +1.88H(7-7 )H g w式中cg绝干空气的比热容，其值约为1.01 kJ/ (kg绝绝干空气C)cw水蒸气的比热容，其值约为1.88 kJ/ (kg水蒸气C)(5)湿空气的焓 I湿空气的焓为单位质量绝干空气的焓和其所带H kg水蒸气的焓之和，单位为 kJ/kg 绝干空气。计算基准：0C时绝干空气与液态水的焓为零。I 二 ct + (r + c )t 二 rH + (c + c H )t 二 2492H + (1.01+1.88 H )t(7-8)g 0 w 0 g w式中：
7、r00C时水蒸气汽化潜热，其值为2492kJ/kg。4表示空气性质的几个温度(1)干球温度与湿球温度干球温度t：空气的实际温度。湿球温度t :用水润湿纱布包裹温度计的感温球，即成为一湿球温度计，达 w到稳态时所测得的温度称为空气的湿球温度，以t表示。wj补充液，温度图 7-8 湿球温度计过程分析：当不饱和空气流过湿球表面时，由于湿纱布表面的饱和蒸气压大 于空气中的水蒸气分压，在湿纱布表面和气体之间存在着湿度差，这一湿度差使 湿纱布表面的水分汽化被气流带走。水分汽化所需潜热，首先取自湿纱布中水的 显热，使其降温，于是在湿纱布表面与气流之间又形成了温度差，这一温度差将 引起空气向湿纱布传递热量。湿
8、球温度t为湿空气温度t和湿度H的函数，t Wt。ww湿度越大，湿球温度t越高，越接近湿空气温度t。 W当空气达到饱和湿度时，t =t。w(2)露点 td一定压力下，将不饱和空气等湿降温至饱和，出现第一滴露珠时的温度为露 点td，相应的湿度称为露点下的饱和湿度Hd。根据式(7-3)7-9)H = 0.622P - P d式中pd露点td时的饱和蒸气压，也即该空气在初始状态下的水蒸气分压pw。 将式(7-9)整理得7-10)_ Hp厂 0.622 + H计算得到pd，查其相对应的饱和温度，即为该湿含量H和总压p时的露点td。同理，由露点td和总压p,可确定湿度H。(3)绝热饱和温度tas绝热饱和过
9、程中，气、液两相最终达到的平衡温度称为绝热饱和温度，以 tas表示。绝热饱和温度 t 和湿球温度 t 是两个完全不同的概念，但是两者都是空气湿as w度H和温度t的函数，也是湿空气的性质。对于空气和水的系统，湿球温度t与绝热饱和温度t在数值上近似相等。 was-比较干球温度t、湿球温度t、绝热饱和温度t及露点温度td，可以得出wasd不饱和湿空气tt (t ) t;w asd饱和湿空气t=t (t ) =t.。w asd【例7-1】已知湿空气的总压为101.3kPa,相对湿度为70%,干球温度为20C。试求：(1)湿度H； (2)水蒸气分压p ； (3)露点td； (4)焓I； (5)如每小时
10、将 wd100kg绝干空气预热到97C进入干燥器，求单位时间所需热量Q； (6)每小时送 入预热器的湿空气体积 V。解：已知p = 101.3kPa, (p=70%, t=20C。由饱和水蒸气表查得，水在20C时的饱和蒸气压P=2.32 kPa。(1) 湿度H = 0.622 叫P 申Ps二 0.622 x0.70 x 2.32101.3 0.70 x 2.32=0.0102 kg水/kg绝干空气2)水蒸气分压 pwp 二申 p = 0.70 x 2.32 = 1.624kPaws( 3)露点 td露点是空气在湿度H或水蒸气分压p不变的情况下，冷却到饱和时的温度。 w所以，可以查水蒸气表，得到
11、与p二1.624kPa对应的饱和温度，即td = 14C wd( 4)焓 II = 2492H + (1.01+1.88 H )t=2491 0. 0 1+0 2 (0 1 x 1. 8 8 X). 0=46.70kJ/kg绝干空气(5) 预热绝干空气及其所带水蒸气所需的热量 QQ = 100 x (1.01+1.88 x 0.0102)(97 20) =7925kJ/h =2.20kW(6) 湿空气体积 V273+ 20V = 100u = 100 x (0.773 +1.244 x 0.0102)-H 273= 84.3m3/h【作业】1仔细观察沸腾床结构，分析其结构的合理性。2若出口物料
12、湿度过大，是由什么原因引起的？如何解决？ 复习题，计算题项目 2 沸腾床干燥操作【教材版本】李祥新、朱建民主编化工单元操作，高等教育出版社 2009 年3 月出版。【教学目标】1通过沸腾床干燥器的操作训练，学会按要求正确操作干燥器，并能够及时 地处理干燥器操作过程中的常见故障。2熟悉各种干燥设备的操作要求。3掌握干燥过程的工艺计算。【教学重点、难点】重点：沸腾床干燥器操作难点：干燥过程的工艺计算【教学方法】采用项目教学法，以行动导向来进行学习，调动学生的学习积极性，注重培 养学生规范操作、观察分析、团结合作的能力。根据本项目特点，采用“导入 演示实训评价讲授讨论”的教学过程，先让学生在完成具体
13、 项目的过程中熟悉相应单元操作，然后通过相关知识的学习达到教学目标。【学时安排】8 学时【教学建议】先通过例子导入本项目的工作任务，根据要求布置实训任务，演示实训操作 方法，指导学生按步骤完成实训项目。然后，在学生预习的基础上学习干燥操作 的相关知识。【教学过程】一、导入沸腾床干燥器是一种典型的干燥设备，在工业上应用较多。本项目通过沸腾 床干燥器的操作训练，学会按要求正确操作干燥器，并能够及时地处理干燥器操 作过程中的常见故障。二、教师讲授及演示实训步骤1布置实训任务：沸腾床干燥器操作。2说明并演示干燥装置操作。三、学生实训指导学生按工艺卡片进行实训。检查准备开车干燥取样分析含水量停车四、检查
14、评价 学生自查实训情况，各组比较操作情况及数据的准确性，选出最佳操作人员五、相关知识 在学生预习及实训操作的基础上，由教师讲授与学生讨论相结合，完成以下 内容的学习。一、典型干燥器的操作学生讨论自学1沸腾干燥器的操作方法。 2沸腾床干燥器的常见故障及处理方法。3喷雾干燥器的操作方法。 4喷雾干燥器的常见故障及处理方法。二、干燥过程的物料衡算教师讲解1湿物料中含水量的表示方法(1) 湿基含水量 w湿物料中水分的质量X100% 湿物料总质量(2)干基含水量X湿物料中水分的质量湿物料中绝对干料的质量kg水/kg绝干物料两种表示方法的关系Xw =(7-11)1 + XX(7-12)1 - w干燥过程中，湿物料量变化，绝干物料量不变，用干基含水量计算更方便。2 水分蒸发量W单位时间内从湿物料中除去水分的质量，以 W 表示，单位为 kg/h。 干燥过程的物料衡算：图 7-12 干燥过程的物料衡算示意图在干燥前后，物料中绝干物料量不会变。以1h为基准,对进出干燥器的水分进行衡算得Gw = G wFW1 1 2 27-13)对总物料进行衡算得G 二 G + W127-14)对绝干物料进行衡算得G 二 G (1
