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1、l l14.1概述概述l l14.2干燥静力学干燥静力学l l14.3干燥速率与干燥过程的计算干燥速率与干燥过程的计算l l14.4干燥器干燥器14 固体干燥固体干燥Dryness of solids回转真空转回转真空转回转真空转回转真空转筒干燥机筒干燥机筒干燥机筒干燥机 375化工原理（下）化工原理（下）-固体干燥固体干燥l l机械去湿机械去湿机械去湿机械去湿l l用离心机、过滤机等除去大量水分。用离心机、过滤机等除去大量水分。用离心机、过滤机等除去大量水分。用离心机、过滤机等除去大量水分。l l吸附去湿吸附去湿吸附去湿吸附去湿l l用干燥剂吸收物料中的水分。用干燥剂吸收物料中的水分。用干燥
2、剂吸收物料中的水分。用干燥剂吸收物料中的水分。l l供热干燥供热干燥供热干燥供热干燥l l向物料供热使其中水分汽化，从而干燥物料。向物料供热使其中水分汽化，从而干燥物料。向物料供热使其中水分汽化，从而干燥物料。向物料供热使其中水分汽化，从而干燥物料。工业上最常用的是对流干燥。工业上最常用的是对流干燥。工业上最常用的是对流干燥。工业上最常用的是对流干燥。14.1概述概述Introduction14.1.114.1.1固体去湿方法和干燥过程固体去湿方法和干燥过程固体去湿方法和干燥过程固体去湿方法和干燥过程物料的去湿方法物料的去湿方法物料的去湿方法物料的去湿方法 376化工原理（下）化工原理（下）-
3、固体干燥固体干燥-概述概述l l含有固体溶质的溶液分散成滴，与热气含有固体溶质的溶液分散成滴，与热气流接触，湿分汽化，从而得到粉粒状固流接触，湿分汽化，从而得到粉粒状固体产物。体产物。离心喷雾离心喷雾压力喷雾压力喷雾喷雾干燥喷雾干燥喷雾干燥喷雾干燥 376化工原理（下）化工原理（下）-固体干燥固体干燥-概述概述对流干燥对流干燥对流干燥对流干燥l l 以热空气或其它高温气体为介质，使之掠以热空气或其它高温气体为介质，使之掠过物料表面，介质向物料供热并带走湿分过物料表面，介质向物料供热并带走湿分.l l传热、传质过程并存。热空气与湿物料直接接触，传热、传质过程并存。热空气与湿物料直接接触，传热、传
4、质过程并存。热空气与湿物料直接接触，传热、传质过程并存。热空气与湿物料直接接触，传热推动力为空气温度与物料表面温度之差。水汽传热推动力为空气温度与物料表面温度之差。水汽传热推动力为空气温度与物料表面温度之差。水汽传热推动力为空气温度与物料表面温度之差。水汽蒸发出来被空气带走，传质推动力为水汽饱和分压蒸发出来被空气带走，传质推动力为水汽饱和分压蒸发出来被空气带走，传质推动力为水汽饱和分压蒸发出来被空气带走，传质推动力为水汽饱和分压与空气主体水汽实际分压差。空气既是载热体又是与空气主体水汽实际分压差。空气既是载热体又是与空气主体水汽实际分压差。空气既是载热体又是与空气主体水汽实际分压差。空气既是载
5、热体又是载湿体，空气必须相当干燥载湿体，空气必须相当干燥载湿体，空气必须相当干燥载湿体，空气必须相当干燥( (水汽分压足够低水汽分压足够低水汽分压足够低水汽分压足够低) )和较和较和较和较高温度才能完成干燥任务。所以干空气一般先预热高温度才能完成干燥任务。所以干空气一般先预热高温度才能完成干燥任务。所以干空气一般先预热高温度才能完成干燥任务。所以干空气一般先预热到较高温度后进入干燥器进行干燥操作。到较高温度后进入干燥器进行干燥操作。到较高温度后进入干燥器进行干燥操作。到较高温度后进入干燥器进行干燥操作。l l干燥操作的必要条件：物料表面水的饱和蒸汽压大干燥操作的必要条件：物料表面水的饱和蒸汽压
6、大干燥操作的必要条件：物料表面水的饱和蒸汽压大干燥操作的必要条件：物料表面水的饱和蒸汽压大于干燥介质中水气的分压。其差值为推动力。于干燥介质中水气的分压。其差值为推动力。于干燥介质中水气的分压。其差值为推动力。于干燥介质中水气的分压。其差值为推动力。对流干燥过程的特点对流干燥过程的特点对流干燥过程的特点对流干燥过程的特点 379化工原理（下）化工原理（下）-固体干燥固体干燥-概述概述14.1.2 对流干燥流程及经济性对流干燥流程及经济性l l对流干燥可以连续操作也可间歇操作。对流干燥可以连续操作也可间歇操作。对流干燥可以连续操作也可间歇操作。对流干燥可以连续操作也可间歇操作。 380l l干燥
7、操作的经济性主要取决于干燥操作的经济性主要取决于干燥操作的经济性主要取决于干燥操作的经济性主要取决于能耗和热利用率。通常与机械能耗和热利用率。通常与机械能耗和热利用率。通常与机械能耗和热利用率。通常与机械去湿操作联合，先除去大量水去湿操作联合，先除去大量水去湿操作联合，先除去大量水去湿操作联合，先除去大量水分，再进行干燥能耗较少。同分，再进行干燥能耗较少。同分，再进行干燥能耗较少。同分，再进行干燥能耗较少。同时注意干燥过程的热效率。时注意干燥过程的热效率。时注意干燥过程的热效率。时注意干燥过程的热效率。l l热利用热利用热利用热利用1.1.水分汽化。水分汽化。水分汽化。水分汽化。2.2.被废气
8、带走。被废气带走。被废气带走。被废气带走。3.3.固体物料的温升。固体物料的温升。固体物料的温升。固体物料的温升。4.4.设备热损失。设备热损失。设备热损失。设备热损失。 化工原理（下）化工原理（下）-固体干燥固体干燥-概述概述14.2干燥静力学干燥静力学14.2.1湿空气的状态参数湿空气的状态参数空气中水分含量的表示方法空气中水分含量的表示方法空气中水分含量的表示方法空气中水分含量的表示方法1.1.水汽分压与露点水汽分压与露点水汽分压与露点水汽分压与露点 水汽分压水汽分压 p p水汽水汽水汽水汽即为露点温度即为露点温度即为露点温度即为露点温度 t td d时的饱和蒸时的饱和蒸汽压。汽压。2.
9、2.湿度湿度湿度湿度HH ：每千克干空气所含有的水汽量，：每千克干空气所含有的水汽量，：每千克干空气所含有的水汽量，：每千克干空气所含有的水汽量，kg/kg.kg/kg. 381化工原理（下）化工原理（下）-固体干燥固体干燥-干燥静力学干燥静力学l l(3)(3)相对湿度相对湿度相对湿度相对湿度 l l在一定总压下和温度下，湿空气中水汽分压与空在一定总压下和温度下，湿空气中水汽分压与空在一定总压下和温度下，湿空气中水汽分压与空在一定总压下和温度下，湿空气中水汽分压与空气中水汽分压可能达到的最大值（同温度下水的气中水汽分压可能达到的最大值（同温度下水的气中水汽分压可能达到的最大值（同温度下水的气
10、中水汽分压可能达到的最大值（同温度下水的饱和蒸汽压）之比。饱和蒸汽压）之比。饱和蒸汽压）之比。饱和蒸汽压）之比。 l l =0=0绝干空气绝干空气绝干空气绝干空气 11未饱和空气未饱和空气未饱和空气未饱和空气l l =1=1饱和空气（不能作干燥空气）饱和空气（不能作干燥空气）饱和空气（不能作干燥空气）饱和空气（不能作干燥空气）l l当空气温度较高时，当空气温度较高时，当空气温度较高时，当空气温度较高时，p ps s P P, ,此时相对湿度为此时相对湿度为此时相对湿度为此时相对湿度为 382化工原理（下）化工原理（下）-固体干燥固体干燥-干燥静力学干燥静力学由于空气中的水汽不饱和，由于空气中的
11、水汽不饱和，但湿球表面水的饱和蒸汽压但湿球表面水的饱和蒸汽压大于空气中的水汽分压，就大于空气中的水汽分压，就有水汽不断向空气汽化。汽有水汽不断向空气汽化。汽化所需的热量只能由水温降化所需的热量只能由水温降低来提供。低来提供。 355湿球温度湿球温度湿球温度湿球温度(wetbulbtemperature)(wetbulbtemperature)t tWW未饱和湿球温度恒低于干球温度未饱和湿球温度恒低于干球温度未饱和湿球温度恒低于干球温度未饱和湿球温度恒低于干球温度化工原理（下）化工原理（下）l l在空气与湿球间产生温度差，热量由空气向湿球传在空气与湿球间产生温度差，热量由空气向湿球传在空气与湿球
12、间产生温度差，热量由空气向湿球传在空气与湿球间产生温度差，热量由空气向湿球传递。传递热量不够汽化所需时，湿球温度继续下降。递。传递热量不够汽化所需时，湿球温度继续下降。递。传递热量不够汽化所需时，湿球温度继续下降。递。传递热量不够汽化所需时，湿球温度继续下降。同时饱和蒸汽压也降低，汽化速率减小。当传递热同时饱和蒸汽压也降低，汽化速率减小。当传递热同时饱和蒸汽压也降低，汽化速率减小。当传递热同时饱和蒸汽压也降低，汽化速率减小。当传递热量刚好等于汽化所需时，达到平衡。湿球水温不再量刚好等于汽化所需时，达到平衡。湿球水温不再量刚好等于汽化所需时，达到平衡。湿球水温不再量刚好等于汽化所需时，达到平衡。
13、湿球水温不再下降，这个动态平衡的温度就是湿球温度。下降，这个动态平衡的温度就是湿球温度。下降，这个动态平衡的温度就是湿球温度。下降，这个动态平衡的温度就是湿球温度。显然，湿球温度是由干球温显然，湿球温度是由干球温显然，湿球温度是由干球温显然，湿球温度是由干球温度和湿度决定，空气湿度越度和湿度决定，空气湿度越度和湿度决定，空气湿度越度和湿度决定，空气湿度越大，两个温度差越小。当干大，两个温度差越小。当干大，两个温度差越小。当干大，两个温度差越小。当干球温度与湿球温度相等时达球温度与湿球温度相等时达球温度与湿球温度相等时达球温度与湿球温度相等时达到饱和，相对湿度等于到饱和，相对湿度等于到饱和，相对
14、湿度等于到饱和，相对湿度等于1 1。 356化工原理（下）化工原理（下）-热质同时传递的过程热质同时传递的过程-气液直接接气液直接接触触l l空气向湿球表面的对流传热速率必须供给水汽化空气向湿球表面的对流传热速率必须供给水汽化空气向湿球表面的对流传热速率必须供给水汽化空气向湿球表面的对流传热速率必须供给水汽化所需热量所需热量所需热量所需热量l l式中式中式中式中t tWW为湿球温度，为湿球温度，为湿球温度，为湿球温度， HHWW为湿球表面饱和湿度。为湿球表面饱和湿度。为湿球表面饱和湿度。为湿球表面饱和湿度。l l于是于是于是于是l ll l对于水对于水对于水对于水- -空气体系，空气体系，空气
15、体系，空气体系，l l 1.09kJ/(kg1.09kJ/(kg水水水水.K).K) 357化工原理（下）化工原理（下）-热质同时传递的过程热质同时传递的过程-气液直接接气液直接接触触显然，湿球温度是由干球温度和湿显然，湿球温度是由干球温度和湿显然，湿球温度是由干球温度和湿显然，湿球温度是由干球温度和湿度决定，湿度越大，两个温度差越度决定，湿度越大，两个温度差越度决定，湿度越大，两个温度差越度决定，湿度越大，两个温度差越小。当干球温度与湿球温度相等时小。当干球温度与湿球温度相等时小。当干球温度与湿球温度相等时小。当干球温度与湿球温度相等时达到饱和。相对湿度等于达到饱和。相对湿度等于达到饱和。相
16、对湿度等于达到饱和。相对湿度等于1 1。与过程计算有关的参数与过程计算有关的参数与过程计算有关的参数与过程计算有关的参数湿空气的焓湿空气的焓湿空气的焓湿空气的焓 383化工原理（下）化工原理（下）-固体干燥固体干燥-干燥静力学干燥静力学n n(2)(2)湿空气的比体积湿空气的比体积湿空气的比体积湿空气的比体积 【单位单位单位单位】n n定义定义定义定义n n常压下易得以下关系常压下易得以下关系常压下易得以下关系常压下易得以下关系n n或者或者或者或者(14-(14-9)9) 384化工原理（下）化工原理（下）-固体干燥固体干燥-干燥静力学干燥静力学l l在一定总压下，只要两个独立变量就可确定湿
17、空气在一定总压下，只要两个独立变量就可确定湿空气在一定总压下，只要两个独立变量就可确定湿空气在一定总压下，只要两个独立变量就可确定湿空气的状态，从而确定湿空气的性质。的状态，从而确定湿空气的性质。的状态，从而确定湿空气的性质。的状态，从而确定湿空气的性质。l l原则上，知道原则上，知道原则上，知道原则上，知道 p pv v, , , H, I, t, t, H, I, t, tWW其中其中其中其中某两个独立参数某两个独立参数某两个独立参数某两个独立参数就可通过前面讨论的基本公式计算出其它参数。但就可通过前面讨论的基本公式计算出其它参数。但就可通过前面讨论的基本公式计算出其它参数。但就可通过前面
18、讨论的基本公式计算出其它参数。但有时计算并不是直接的，比较麻烦。工程上为了方有时计算并不是直接的，比较麻烦。工程上为了方有时计算并不是直接的，比较麻烦。工程上为了方有时计算并不是直接的，比较麻烦。工程上为了方便，将湿空气的性质作成图，用已知条件在图上能便，将湿空气的性质作成图，用已知条件在图上能便，将湿空气的性质作成图，用已知条件在图上能便，将湿空气的性质作成图，用已知条件在图上能迅速查到其它性质。这种图就叫湿空气的湿焓图。迅速查到其它性质。这种图就叫湿空气的湿焓图。迅速查到其它性质。这种图就叫湿空气的湿焓图。迅速查到其它性质。这种图就叫湿空气的湿焓图。内热真空耙内热真空耙内热真空耙内热真空耙
19、式干燥机式干燥机式干燥机式干燥机湿度图湿度图湿度图湿度图 385化工原理（下）化工原理（下）-固体干燥固体干燥-干燥静力学干燥静力学湿度湿度湿度湿度HH/(kg/(kg水水水水/kg/kg干空气）干空气）干空气）干空气）湿空气的焓湿空气的焓湿空气的焓湿空气的焓I I/(kJ/kg/(kJ/kg干空气干空气干空气干空气) )温度温度温度温度/ / C C水汽分压水汽分压水汽分压水汽分压p p/kPa/kPa等相对湿度线等相对湿度线等相对湿度线等相对湿度线HH=0.622=0.622 p ps s/ /( (P- P- p ps s) ) 386化工原理（下）化工原理（下）-固体干燥固体干燥-干燥
20、静力学干燥静力学等温线等温线I=(1.01+1.88H)t+2490HI-H图的用法图的用法l l由湿度和温度读出焓值。由湿度和温度读出焓值。由湿度和温度读出焓值。由湿度和温度读出焓值。l l由湿度读出水汽分压值。由湿度读出水汽分压值。由湿度读出水汽分压值。由湿度读出水汽分压值。l l由湿度读出露点。由湿度读出露点。由湿度读出露点。由湿度读出露点。l l由焓由焓由焓由焓I I读出绝热饱和温度或湿球温度。读出绝热饱和温度或湿球温度。读出绝热饱和温度或湿球温度。读出绝热饱和温度或湿球温度。燃煤热风炉燃煤热风炉热风循环烘箱热风循环烘箱I=(1.01+1.88H)t+2490H 387化工原理（下）化
21、工原理（下）-固体干燥固体干燥-干燥静力学干燥静力学湿度湿度湿度湿度HH/(kg/(kg水水水水/kg/kg干空气）干空气）干空气）干空气）湿空气的焓湿空气的焓湿空气的焓湿空气的焓I I/(kJ/kg/(kJ/kg干空气干空气干空气干空气) )温度温度温度温度/ / C C水汽分压水汽分压水汽分压水汽分压p p/kPa/kPa 388化工原理（下）化工原理（下）-固体干燥固体干燥-干燥静力学干燥静力学湿度湿度湿度湿度HH/(kg/(kg水水水水/kg/kg干空气）干空气）干空气）干空气）湿空气的焓湿空气的焓湿空气的焓湿空气的焓I I/(kJ/kg/(kJ/kg干空气干空气干空气干空气) )温度
22、温度温度温度/ / C C水汽分压水汽分压水汽分压水汽分压p p/kPa/kPa 389化工原理（下）化工原理（下）-固体干燥固体干燥-干燥静力学干燥静力学化工原理（下）化工原理（下）-固体干燥固体干燥-干燥静力学干燥静力学l l在预热器中的过程为加热过程。总压和水汽分在预热器中的过程为加热过程。总压和水汽分压没有变化，空气湿度不变。压没有变化，空气湿度不变。A AB BC Ct tt t1 1t tasasHH1 1HHasasHH加热和冷却过程加热和冷却过程加热和冷却过程加热和冷却过程 39014.2.2 湿空气状态的变化过程湿空气状态的变化过程化工原理（下）化工原理（下）-固体干燥固体干
23、燥-干燥静力学干燥静力学A AB BC Ct tt t1 1t tasasHH1 1HHasasHHl l水汽化吸收热量，空气温度降低。但汽化的水又将水汽化吸收热量，空气温度降低。但汽化的水又将水汽化吸收热量，空气温度降低。但汽化的水又将水汽化吸收热量，空气温度降低。但汽化的水又将热量带入空气。此过程没有热损失时为绝热增湿过热量带入空气。此过程没有热损失时为绝热增湿过热量带入空气。此过程没有热损失时为绝热增湿过热量带入空气。此过程没有热损失时为绝热增湿过程。整个过程的焓增起就是水的焓值。程。整个过程的焓增起就是水的焓值。程。整个过程的焓增起就是水的焓值。程。整个过程的焓增起就是水的焓值。l l
24、(14-11)(14-11)A AB BC Ct tt t1 1t tasasHH1 1HHasasHH绝热增湿过程绝热增湿过程绝热增湿过程绝热增湿过程 39014.2.2 湿空气状态的变化过程湿空气状态的变化过程化工原理（下）化工原理（下）-固体干燥固体干燥-干燥静力学干燥静力学V, H, tV, H1, t214.2.2 湿空气状态的变化过程湿空气状态的变化过程l l若水量足够，接触充分，出口气体可达饱和，湿度若水量足够，接触充分，出口气体可达饱和，湿度若水量足够，接触充分，出口气体可达饱和，湿度若水量足够，接触充分，出口气体可达饱和，湿度H Hasas，如果水的温度与出口温度相同，此时空
25、气的出，如果水的温度与出口温度相同，此时空气的出，如果水的温度与出口温度相同，此时空气的出，如果水的温度与出口温度相同，此时空气的出口温度口温度口温度口温度t tasas，称为绝热饱和温度称为绝热饱和温度称为绝热饱和温度称为绝热饱和温度。A AB BC Ct tt t1 1t tasasHH1 1HHasasHH绝热增湿过程绝热增湿过程绝热增湿过程绝热增湿过程 390化工原理（下）化工原理（下）-固体干燥固体干燥-干燥静力学干燥静力学V,H,tV,H+(Has-H),tas14.2.2 湿空气状态的变化过程湿空气状态的变化过程l l特点：气体传递给水的热量全部恰好等于水汽化特点：气体传递给水的
26、热量全部恰好等于水汽化特点：气体传递给水的热量全部恰好等于水汽化特点：气体传递给水的热量全部恰好等于水汽化所需热量。所需热量。所需热量。所需热量。 390化工原理（下）化工原理（下）-固体干燥固体干燥-干燥静力学干燥静力学l l湿球温度与绝热饱和温度近似相等，绝热饱和温湿球温度与绝热饱和温度近似相等，绝热饱和温湿球温度与绝热饱和温度近似相等，绝热饱和温湿球温度与绝热饱和温度近似相等，绝热饱和温度近似地在度近似地在度近似地在度近似地在I-HI-H图上做等焓线上至饱和线获得。图上做等焓线上至饱和线获得。图上做等焓线上至饱和线获得。图上做等焓线上至饱和线获得。因此等焓线近似看作绝热增湿线。因此等焓线
27、近似看作绝热增湿线。因此等焓线近似看作绝热增湿线。因此等焓线近似看作绝热增湿线。l l例例例例 14-114-1 今今今今测测测测得得得得空空空空气气气气的的的的干干干干球球球球温温温温度度度度为为为为6060CC，湿湿湿湿球球球球温温温温度度度度为为为为4545CC ，求湿空气的湿度、相对湿度、焓和露点。，求湿空气的湿度、相对湿度、焓和露点。，求湿空气的湿度、相对湿度、焓和露点。，求湿空气的湿度、相对湿度、焓和露点。l l解解解解：注注注注意意意意空空空空气气气气的的的的湿湿湿湿球球球球温温温温度度度度近近近近似似似似等等等等于于于于绝绝绝绝热热热热饱饱饱饱和和和和温温温温度度度度。找找找找
28、出出出出4545CC等等等等温温温温线线线线与与与与饱饱饱饱和和和和线线线线的的的的交交交交点点点点，再再再再由由由由等等等等焓焓焓焓线线线线上上上上找找找找出出出出6060CC的的的的点点点点即即即即为为为为该该该该空空空空气气气气的的的的状状状状态态态态点点点点。读读读读出出出出焓焓焓焓值值值值、湿湿湿湿度度度度、相相相相对对对对湿湿湿湿度度度度，再再再再过过过过状状状状态态态态点点点点作作作作垂垂垂垂直直直直线线线线交交交交于于于于饱饱饱饱和和和和线线线线即即即即读读读读得得得得露点。露点。露点。露点。A AB Bt tt td dt tasasHHasasHHI I=212=212 =
29、1=1 391化工原理（下）化工原理（下）-固体干燥固体干燥-干燥静力学干燥静力学l l不同湿度空气混合后，温度变化并引起其他性质变不同湿度空气混合后，温度变化并引起其他性质变不同湿度空气混合后，温度变化并引起其他性质变不同湿度空气混合后，温度变化并引起其他性质变化，混合后还是空气。化，混合后还是空气。化，混合后还是空气。化，混合后还是空气。l l由物料衡算和热量衡算容易求解。由物料衡算和热量衡算容易求解。由物料衡算和热量衡算容易求解。由物料衡算和热量衡算容易求解。两股气流的混合两股气流的混合两股气流的混合两股气流的混合计算负荷杠杆定律计算负荷杠杆定律计算负荷杠杆定律计算负荷杠杆定律 392化
30、工原理（下）化工原理（下）-固体干燥固体干燥-干燥静力学干燥静力学例例例例 14-214-2 在在在在 总总总总 压压压压 100kPa100kPa下下下下 将将将将 温温温温 度度度度 为为为为 1818CC湿湿湿湿 度度度度 为为为为0.006kg/kg0.006kg/kg的的的的新新新新鲜鲜鲜鲜空空空空气气气气与与与与部部部部分分分分废废废废气气气气混混混混合合合合，然然然然后后后后将将将将混混混混合合合合气气气气加加加加热热热热送送送送入入入入干干干干燥燥燥燥器器器器作作作作为为为为干干干干燥燥燥燥介介介介质质质质。设设设设混混混混合合合合后后后后空空空空气气气气湿湿湿湿度度度度为为为
31、为0.065kg/kg0.065kg/kg，废废废废气气气气排排排排出出出出温温温温度度度度为为为为5858CC，相相相相对对对对湿湿湿湿度度度度为为为为 70%70%。求求求求废废废废气气气气与与与与新新新新鲜鲜鲜鲜空空空空气气气气混混混混合合合合比比比比及及及及混混混混合合合合气气气气进进进进预预预预热热热热器器器器的温度。的温度。的温度。的温度。l l解：解：解：解：V1,t1t,HmL,t2,H2WQpl l先由混合后湿度求混合比。先由混合后湿度求混合比。先由混合后湿度求混合比。先由混合后湿度求混合比。l l查查查查5858CC水的饱和蒸汽压后可求废气湿度水的饱和蒸汽压后可求废气湿度水
32、的饱和蒸汽压后可求废气湿度水的饱和蒸汽压后可求废气湿度l l再由物料衡算再由物料衡算再由物料衡算再由物料衡算V V1 1HH1 1+ +V V2 2HH2 2=(=(V V1 1+ +V V2 2) )HHmm得得得得V2 393化工原理（下）化工原理（下）-固体干燥固体干燥-干燥静力学干燥静力学kg/kgl l再由热量衡算求混合气温度。再由热量衡算求混合气温度。再由热量衡算求混合气温度。再由热量衡算求混合气温度。l l最好用焓差列式计算最好用焓差列式计算最好用焓差列式计算最好用焓差列式计算l l解得解得解得解得t t=47.0=47.0 C CA AB Bt t1 1t t2 2t tHH2
33、 2HH1 1I I2 2 =1=1 =0.7=0.7HHmm 394C C化工原理（下）化工原理（下）-固体干燥固体干燥-干燥静力学干燥静力学14.2.3 水分在气水分在气-固两相间的平衡固两相间的平衡 结结结结合合合合水水水水：结结结结晶晶晶晶水水水水、溶溶溶溶解解解解水水水水、毛毛毛毛细细细细孔孔孔孔中中中中的的的的水水水水、吸吸吸吸附附附附水水水水（物物物物理理理理吸吸吸吸附附附附和和和和化化化化学学学学吸吸吸吸附附附附）。结结结结合合合合水水水水以以以以化化化化学学学学力力力力或或或或物物物物理理理理化化化化学学学学力与固体分子结合。力与固体分子结合。力与固体分子结合。力与固体分子结
34、合。 非非非非结结结结合合合合水水水水：附附附附在在在在物物物物料料料料表表表表面面面面或或或或大大大大空空空空隙隙隙隙中中中中的的的的水水水水称称称称非非非非结结结结合合合合水水水水（自由水）。（自由水）。（自由水）。（自由水）。非非非非结结结结合合合合水水水水的的的的平平平平衡衡衡衡蒸蒸蒸蒸汽汽汽汽压压压压为为为为水水水水的的的的饱饱饱饱和和和和蒸蒸蒸蒸汽汽汽汽压压压压，而而而而结结结结合合合合水水水水的的的的平平平平衡衡衡衡蒸蒸蒸蒸汽汽汽汽压压压压低低低低于于于于纯纯纯纯水水水水的的的的饱饱饱饱和和和和蒸蒸蒸蒸汽汽汽汽压压压压。因因因因此此此此非非非非结结结结合合合合水水水水较较较较易易
35、易易除去，结合水不易除去。除去，结合水不易除去。除去，结合水不易除去。除去，结合水不易除去。 395结合水与非结合水结合水与非结合水结合水与非结合水结合水与非结合水化工原理（下）化工原理（下）-固体干燥固体干燥-干燥静力学干燥静力学l l非结合水存在时，平衡蒸汽非结合水存在时，平衡蒸汽非结合水存在时，平衡蒸汽非结合水存在时，平衡蒸汽压始终是水的饱和蒸汽压，压始终是水的饱和蒸汽压，压始终是水的饱和蒸汽压，压始终是水的饱和蒸汽压，没有非结合水时，平衡蒸汽没有非结合水时，平衡蒸汽没有非结合水时，平衡蒸汽没有非结合水时，平衡蒸汽压小于纯水饱和蒸汽压。用压小于纯水饱和蒸汽压。用压小于纯水饱和蒸汽压。用压
36、小于纯水饱和蒸汽压。用含水量含水量含水量含水量X X与相对湿度图表示与相对湿度图表示与相对湿度图表示与相对湿度图表示如右图。如右图。如右图。如右图。l l在某空气条件下，固体物料在某空气条件下，固体物料在某空气条件下，固体物料在某空气条件下，固体物料与空气平衡时所含水量称平与空气平衡时所含水量称平与空气平衡时所含水量称平与空气平衡时所含水量称平衡水。平衡水是在该条件下衡水。平衡水是在该条件下衡水。平衡水是在该条件下衡水。平衡水是在该条件下不能除去的水分。不能除去的水分。不能除去的水分。不能除去的水分。平衡蒸汽压曲线平衡蒸汽压曲线平衡蒸汽压曲线平衡蒸汽压曲线平衡水与自由水平衡水与自由水平衡水与自
37、由水平衡水与自由水 396化工原理（下）化工原理（下）-固体干燥固体干燥-干燥静力学干燥静力学平衡水分平衡水分自由水分自由水分结合水结合水 XB非结合水非结合水X*Xmax 396化工原理（下）化工原理（下）-固体干燥固体干燥-干燥静力学干燥静力学已知在常压及已知在常压及25下水份在某湿物料与空气之间的平下水份在某湿物料与空气之间的平衡关系为：相对湿度衡关系为：相对湿度=100%时，平衡含水量时，平衡含水量x*=0.02kg水水/kg绝干料；相对湿度绝干料；相对湿度=40%时时,平衡含水量平衡含水量x*=0.007kg水水kg绝干料。现该物料含水量为绝干料。现该物料含水量为0.23kg水水kg
38、绝干料绝干料,令其与令其与25,=40%的空气接触的空气接触,则该则该物料的自由含水量为物料的自由含水量为kg水水kg绝干料绝干料,结合水结合水含量为含量为kg水水kg绝干料。绝干料。14.3 干燥速率与干燥过程的计算干燥速率与干燥过程的计算Drying rate and the calculation of dryness Drying rate and the calculation of dryness processprocessl l将湿物料放在恒定空气流中干燥，测定不同时将湿物料放在恒定空气流中干燥，测定不同时将湿物料放在恒定空气流中干燥，测定不同时将湿物料放在恒定空气流中干燥，测
39、定不同时间物料温度及含水量的变化，绘成干燥曲线。间物料温度及含水量的变化，绘成干燥曲线。间物料温度及含水量的变化，绘成干燥曲线。间物料温度及含水量的变化，绘成干燥曲线。温度温度14.3.1物料在定态空气条件下的干燥速率物料在定态空气条件下的干燥速率干燥动力学实验干燥动力学实验干燥动力学实验干燥动力学实验 397化工原理（下）化工原理（下）-固体干燥固体干燥-干燥速率与过程计算干燥速率与过程计算物物物物料料料料干干干干燥燥燥燥速速速速率率率率用用用用单单单单位位位位时时时时间间间间单单单单位位位位气气气气固固固固接接接接触触触触面面面面积积积积汽汽汽汽化化化化的的的的水水水水量量量量表示。表示。
40、表示。表示。式式式式中中中中G Gc c为为为为绝绝绝绝对对对对干干干干燥燥燥燥物物物物料料料料量量量量，X X为为为为以以以以绝绝绝绝干干干干物物物物料料料料为为为为基基基基准准准准的的的的干干干干基含水量。基含水量。基含水量。基含水量。开开开开始始始始干干干干燥燥燥燥时时时时，汽汽汽汽化化化化速速速速率率率率小小小小，主主主主要要要要是是是是将将将将物物物物料料料料预预预预热热热热到到到到饱饱饱饱和和和和温温温温度度度度。所所所所以以以以曲曲曲曲线线线线坡坡坡坡度度度度小小小小，物物物物料料料料湿度变化小。湿度变化小。湿度变化小。湿度变化小。 398化工原理（下）化工原理（下）-固体干燥固
41、体干燥-干燥速率与过程计算干燥速率与过程计算l l当当当当物物物物料料料料表表表表面面面面被被被被非非非非结结结结合合合合水水水水覆覆覆覆盖盖盖盖时时时时，物物物物料料料料表表表表面面面面基基基基本本本本保保保保持持持持t tw w温温温温度度度度，空空空空气气气气状状状状态态态态也也也也不不不不变变变变，所所所所以以以以传传传传热热热热推推推推动动动动力力力力( (t-tt-tw w) )和和和和传传传传质质质质推推推推动动动动力力力力( (HHw w-H-H) )都都都都不不不不变变变变。因因因因此此此此水水水水分分分分汽汽汽汽化化化化速速速速率率率率恒恒恒恒定定定定。BCBC段段段段近近
42、近近似似似似为为为为直直直直线线线线。干干干干度度度度与与与与时时时时间间间间关关关关系曲线坡度加大。除去的是非结合水。系曲线坡度加大。除去的是非结合水。系曲线坡度加大。除去的是非结合水。系曲线坡度加大。除去的是非结合水。ABC X*Xc恒速干燥阶段恒速干燥阶段恒速干燥阶段恒速干燥阶段干燥速率干燥速率干燥速率干燥速率 399D化工原理（下）化工原理（下）-固体干燥固体干燥-干燥速率与过程计算干燥速率与过程计算Hw：物料表面温度物料表面温度tw下，空气的饱和温度。下，空气的饱和温度。l l干干燥燥到到CD段段，多多孔孔物物质质表表面面有有些些区区域域已已成成干干区区，实实际际汽汽化化面面积积减减
43、小小，所所以以用用物物料料全全部部外外表面计算的干燥速率下降表面计算的干燥速率下降ABC X*Xc干燥速率干燥速率干燥速率干燥速率降速干燥阶段降速干燥阶段降速干燥阶段降速干燥阶段 399Dl l干燥到干燥到D点以后，进入第二降点以后，进入第二降速阶段。物料表面都成为干区后，速阶段。物料表面都成为干区后，汽化表面向物料内部转移，热量汽化表面向物料内部转移，热量必须通过毛细管向内传递，传质必须通过毛细管向内传递，传质也必须克服毛细管形成的阻力。也必须克服毛细管形成的阻力。干燥速度进一步降低，曲线变得干燥速度进一步降低，曲线变得平坦。平坦。l lDEDE阶段干燥速率下降的另一原因：平衡蒸汽压下阶段干
44、燥速率下降的另一原因：平衡蒸汽压下阶段干燥速率下降的另一原因：平衡蒸汽压下阶段干燥速率下降的另一原因：平衡蒸汽压下降，推动力降低，干燥速率下降。降，推动力降低，干燥速率下降。降，推动力降低，干燥速率下降。降，推动力降低，干燥速率下降。l l非多孔性物料内部水分扩散很慢时，固体内部扩散非多孔性物料内部水分扩散很慢时，固体内部扩散非多孔性物料内部水分扩散很慢时，固体内部扩散非多孔性物料内部水分扩散很慢时，固体内部扩散速率跟不上蒸发速率也导致干燥速率下降。速率跟不上蒸发速率也导致干燥速率下降。速率跟不上蒸发速率也导致干燥速率下降。速率跟不上蒸发速率也导致干燥速率下降。l l第二降速一直到第二降速一直
45、到第二降速一直到第二降速一直到E E点达到物料在该条件下的平衡含点达到物料在该条件下的平衡含点达到物料在该条件下的平衡含点达到物料在该条件下的平衡含水量水量水量水量X*X*为止。为止。为止。为止。 400化工原理（下）化工原理（下）-固体干燥固体干燥-干燥速率与过程计算干燥速率与过程计算ABC X*Xc干燥速率干燥速率干燥速率干燥速率D恒速阶段与降速段的转恒速阶段与降速段的转恒速阶段与降速段的转恒速阶段与降速段的转折点折点折点折点C C称为临界点，此称为临界点，此称为临界点，此称为临界点，此处的含水量称为临界含处的含水量称为临界含处的含水量称为临界含处的含水量称为临界含水量水量水量水量X Xc
46、 c。干燥操作对物料性状的影响：干燥操作对物料性状的影响：干燥操作对物料性状的影响：干燥操作对物料性状的影响： 恒速阶段，物料表面维持在湿球温度，因此不会对恒速阶段，物料表面维持在湿球温度，因此不会对恒速阶段，物料表面维持在湿球温度，因此不会对恒速阶段，物料表面维持在湿球温度，因此不会对干燥物体造成损害。干燥物体造成损害。干燥物体造成损害。干燥物体造成损害。降速阶段，物料温度逐渐升高，注意不要使物料温降速阶段，物料温度逐渐升高，注意不要使物料温降速阶段，物料温度逐渐升高，注意不要使物料温降速阶段，物料温度逐渐升高，注意不要使物料温度过高。度过高。度过高。度过高。 400化工原理（下）化工原理（
47、下）-固体干燥固体干燥-干燥速率与过程计算干燥速率与过程计算14.3.2 间歇干燥过程的计算间歇干燥过程的计算l l特点：物料表面非常润湿，物料表面温度与空气特点：物料表面非常润湿，物料表面温度与空气特点：物料表面非常润湿，物料表面温度与空气特点：物料表面非常润湿，物料表面温度与空气湿球温度相等，物料表面空气湿含量为一定值。湿球温度相等，物料表面空气湿含量为一定值。湿球温度相等，物料表面空气湿含量为一定值。湿球温度相等，物料表面空气湿含量为一定值。因干燥速率为常数，所以因干燥速率为常数，所以因干燥速率为常数，所以因干燥速率为常数，所以l l干燥速率由实验决定，也可按传质速率估算。干燥速率由实验
48、决定，也可按传质速率估算。干燥速率由实验决定，也可按传质速率估算。干燥速率由实验决定，也可按传质速率估算。恒速干燥阶段的干燥时间恒速干燥阶段的干燥时间恒速干燥阶段的干燥时间恒速干燥阶段的干燥时间(14-(14-20)20)(14-(14-21)21) 401化工原理（下）化工原理（下）-固体干燥固体干燥-干燥速率与过程计算干燥速率与过程计算提高空气温度、降低湿度可增大传热推动力和传质推动力提高空气温度、降低湿度可增大传热推动力和传质推动力提高空气温度、降低湿度可增大传热推动力和传质推动力提高空气温度、降低湿度可增大传热推动力和传质推动力l l干燥操作的对流传热系数有以下几种经验公式可干燥操作的
49、对流传热系数有以下几种经验公式可干燥操作的对流传热系数有以下几种经验公式可干燥操作的对流传热系数有以下几种经验公式可供选用供选用供选用供选用. .l l空气平行流过静止物料层表面空气平行流过静止物料层表面空气平行流过静止物料层表面空气平行流过静止物料层表面l l式中式中式中式中G G为气体的质量流速，为气体的质量流速，为气体的质量流速，为气体的质量流速，kg/(mkg/(m2 2.s).s).l l上式应用条件：上式应用条件：上式应用条件：上式应用条件：G G=0.68=0.68 8.148.14kg/(mkg/(m2 2.s).s)l l空气平均温度空气平均温度空气平均温度空气平均温度454
50、5 150150 C CkW/(m2. C) 402化工原理（下）化工原理（下）-固体干燥固体干燥-干燥速率与过程计算干燥速率与过程计算l l气体垂直穿过颗粒堆积层气体垂直穿过颗粒堆积层气体垂直穿过颗粒堆积层气体垂直穿过颗粒堆积层l l单一球形颗粒悬浮于气流中单一球形颗粒悬浮于气流中单一球形颗粒悬浮于气流中单一球形颗粒悬浮于气流中 403化工原理（下）化工原理（下）-固体干燥固体干燥-干燥速率与过程计算干燥速率与过程计算l l例例例例 14-314-3 在在在在总总总总压压压压100kPa100kPa下下下下将将将将温温温温度度度度为为为为2020 C C，相相相相对对对对湿湿湿湿度度度度70
51、%70%的的的的空空空空气气气气预预预预热热热热至至至至7070 C C后后后后送送送送入入入入间间间间歇歇歇歇干干干干燥燥燥燥器器器器。空空空空气气气气以以以以6.0m/s6.0m/s的的的的流流流流速速速速平平平平行行行行流流流流过过过过物物物物料料料料表表表表面面面面。估估估估计计计计恒恒恒恒速速速速阶阶阶阶段段段段的干燥速率。的干燥速率。的干燥速率。的干燥速率。l l若空气预热温度改为若空气预热温度改为若空气预热温度改为若空气预热温度改为8080 C C，干燥速率有何变化？，干燥速率有何变化？，干燥速率有何变化？，干燥速率有何变化？ 解：解：解：解：l l先先先先必必必必须须须须得得得
52、得出出出出湿湿湿湿球球球球温温温温度度度度和和和和相相相相应应应应的的的的汽汽汽汽化化化化潜潜潜潜热热热热及及及及 。r rw w,t ,tw w可由湿空气的湿焓图查得。然后由质量流速求出可由湿空气的湿焓图查得。然后由质量流速求出可由湿空气的湿焓图查得。然后由质量流速求出可由湿空气的湿焓图查得。然后由质量流速求出 。Kg/(m2.s) 404化工原理（下）化工原理（下）-固体干燥固体干燥-干燥速率与过程计算干燥速率与过程计算l l预热温度为预热温度为预热温度为预热温度为8080 C C查图得湿球温度查图得湿球温度查图得湿球温度查图得湿球温度t tWW=32.3=32.3 C Cl l再查水蒸气
53、表得汽化潜热再查水蒸气表得汽化潜热再查水蒸气表得汽化潜热再查水蒸气表得汽化潜热 r rtwtw=2420kJ/kg=2420kJ/kgkW/(m2. C C)kg/(m2.s)kg/(m2.s)A AB Bt t1 1t t2 2HH1 1 =1=1 =0.7=0.7 405化工原理（下）化工原理（下）-固体干燥固体干燥-干燥速率与过程计算干燥速率与过程计算l l根据降速段浓度变化与干燥速率的函数关系，可用根据降速段浓度变化与干燥速率的函数关系，可用根据降速段浓度变化与干燥速率的函数关系，可用根据降速段浓度变化与干燥速率的函数关系，可用图解积分法或解析法计算。图解积分法或解析法计算。图解积分法
54、或解析法计算。图解积分法或解析法计算。 l l当速率与浓度变化呈线性关系时，且最终干燥浓度当速率与浓度变化呈线性关系时，且最终干燥浓度当速率与浓度变化呈线性关系时，且最终干燥浓度当速率与浓度变化呈线性关系时，且最终干燥浓度为零时为零时为零时为零时l lN NA A=K=KX XX Xl l总干燥时间为总干燥时间为总干燥时间为总干燥时间为l l = = 1 1+ + 2 2(14-30)ABCE X*Xc降速阶段的干燥时间降速阶段的干燥时间降速阶段的干燥时间降速阶段的干燥时间干干干干燥燥燥燥速速速速率率率率 406化工原理（下）化工原理（下）-固体干燥固体干燥-干燥速率与过程计算干燥速率与过程计
55、算l l例例例例14-414-4已知某物料在恒定空气条件下从自由含已知某物料在恒定空气条件下从自由含已知某物料在恒定空气条件下从自由含已知某物料在恒定空气条件下从自由含水量水量水量水量0.10kg/kg0.10kg/kg干料干燥至干料干燥至干料干燥至干料干燥至0.04kg/kg0.04kg/kg干料共需干料共需干料共需干料共需5h5h，问，问，问，问将这些物料继续干燥至自由含水量为将这些物料继续干燥至自由含水量为将这些物料继续干燥至自由含水量为将这些物料继续干燥至自由含水量为0.01kg/kg0.01kg/kg干料干料干料干料还需多少时间？已知还需多少时间？已知还需多少时间？已知还需多少时间？
56、已知X XC C=0.08kg/kg=0.08kg/kg干料，降速阶段干料，降速阶段干料，降速阶段干料，降速阶段速率曲线可作通过原点的直线处理速率曲线可作通过原点的直线处理速率曲线可作通过原点的直线处理速率曲线可作通过原点的直线处理。l l解：解：解：解：l l l l总干燥时间总干燥时间总干燥时间总干燥时间 = = 1 1+ + 2 2=5=5 407化工原理（下）化工原理（下）-固体干燥固体干燥-干燥速率与过程计算干燥速率与过程计算l l解得解得解得解得l l 11=1.33=1.33 hh 22=3.67h=3.67hl l继续干燥所需时间继续干燥所需时间继续干燥所需时间继续干燥所需时间
57、l l因继续干燥一定在降速干燥阶段，所以因继续干燥一定在降速干燥阶段，所以因继续干燥一定在降速干燥阶段，所以因继续干燥一定在降速干燥阶段，所以l l 33=3=3 22l l 33 2 2=2=2 22=2=23.67=7.34h3.67=7.34h 408化工原理（下）化工原理（下）-固体干燥固体干燥-干燥速率与过程计算干燥速率与过程计算l l降速干燥阶段降速干燥阶段降速干燥阶段降速干燥阶段, ,气体供给热量一部分用于升高固体气体供给热量一部分用于升高固体气体供给热量一部分用于升高固体气体供给热量一部分用于升高固体物料温度物料温度物料温度物料温度. .为简便计为简便计为简便计为简便计, ,设
58、固体物料内部温度均匀设固体物料内部温度均匀设固体物料内部温度均匀设固体物料内部温度均匀. .l l在极短瞬间进行热量衡算得在极短瞬间进行热量衡算得在极短瞬间进行热量衡算得在极短瞬间进行热量衡算得l l设降速阶段干燥速率与物料自由含水量成正比设降速阶段干燥速率与物料自由含水量成正比设降速阶段干燥速率与物料自由含水量成正比设降速阶段干燥速率与物料自由含水量成正比l l消去时间得消去时间得消去时间得消去时间得干燥结束时的物料温度干燥结束时的物料温度干燥结束时的物料温度干燥结束时的物料温度化工原理（下）化工原理（下）-固体干燥固体干燥-干燥速率与过程计算干燥速率与过程计算 409l l应用边界条件应用
59、边界条件应用边界条件应用边界条件l lX X= =X XC C, , = t = tw wl lX X= =X X2 2, , = 2 2l l解微分方程得解微分方程得解微分方程得解微分方程得l l上式成立条件还应加上水的汽化热和热容均为常上式成立条件还应加上水的汽化热和热容均为常上式成立条件还应加上水的汽化热和热容均为常上式成立条件还应加上水的汽化热和热容均为常数数数数. 410化工原理（下）化工原理（下）-固体干燥固体干燥-干燥速率与过程计算干燥速率与过程计算l l将前面含水量随干燥时将前面含水量随干燥时将前面含水量随干燥时将前面含水量随干燥时间变化关系改为物料温间变化关系改为物料温间变化
60、关系改为物料温间变化关系改为物料温度随设备长度变化关系度随设备长度变化关系度随设备长度变化关系度随设备长度变化关系. .如图所示如图所示如图所示如图所示: :l l开始开始开始开始, ,固体物料温度升高固体物料温度升高固体物料温度升高固体物料温度升高到湿球温度到湿球温度到湿球温度到湿球温度, ,需热量少需热量少需热量少需热量少, ,空气温度下降小空气温度下降小空气温度下降小空气温度下降小. .14.3.3 连续干燥过程的一般特性连续干燥过程的一般特性tw 1设备长度设备长度 j k 2tjtkt2t1连续干燥过程的特点连续干燥过程的特点连续干燥过程的特点连续干燥过程的特点 411化工原理（下）
61、化工原理（下）-固体干燥固体干燥-干燥速率与过程计算干燥速率与过程计算l l温温温温度度度度升升升升至至至至空空空空气气气气湿湿湿湿球球球球温温温温度度度度后后后后, ,物物物物料料料料温温温温度度度度基基基基本本本本不不不不变变变变, ,空空空空气气气气温温温温度度度度下下下下降降降降放放放放出出出出热热热热量量量量用用用用于于于于汽汽汽汽化化化化水水水水分分分分. .气气气气温温温温下下下下降降降降多多多多. .此此此此段段段段主主主主要蒸发固体物料表面水分要蒸发固体物料表面水分要蒸发固体物料表面水分要蒸发固体物料表面水分. .l l表表表表面面面面水水水水分分分分蒸蒸蒸蒸发发发发完完完完
62、后后后后, ,固固固固体体体体物物物物料料料料开开开开始始始始升升升升温温温温, ,最最最最后后后后达达达达到到到到物物物物料料料料末温末温末温末温. .l l应应应应注注注注意意意意: :连连连连续续续续干干干干燥燥燥燥器器器器内内内内固固固固体体体体物物物物料料料料升升升升温温温温阶阶阶阶段段段段与与与与定定定定态态态态空空空空气气气气条条条条件件件件干干干干燥燥燥燥降降降降速速速速阶阶阶阶段段段段不不不不同同同同, ,空空空空气气气气状状状状态态态态不不不不断断断断变变变变化化化化, ,其其其其干干干干燥燥燥燥速速速速率率率率不不不不与与与与物物物物料料料料自自自自由由由由含含含含水水水
63、水量量量量成成成成正比正比正比正比. .tw 1设备长度设备长度 j k 2tjtkt2t1 412化工原理（下）化工原理（下）-固体干燥固体干燥-干燥速率与过程计算干燥速率与过程计算物料衡算物料衡算物料衡算物料衡算l l用用用用G Gc c表示绝干物料流量，对表示绝干物料流量，对表示绝干物料流量，对表示绝干物料流量，对干燥器进行物料衡算得干燥器进行物料衡算得干燥器进行物料衡算得干燥器进行物料衡算得l l物料含水量习惯上以湿基表物料含水量习惯上以湿基表物料含水量习惯上以湿基表物料含水量习惯上以湿基表示，干基与湿基含水量的关示，干基与湿基含水量的关示，干基与湿基含水量的关示，干基与湿基含水量的关
64、系为系为系为系为X X =w w/(1-/(1-w w) )l l热空气热空气V, H1废气废气V, H2产品产品Gc, X2G2，w2湿物料湿物料Gc, X1G1，w114.3.4 干燥过程的物料衡算与热量衡算干燥过程的物料衡算与热量衡算 413化工原理（下）化工原理（下）-固体干燥固体干燥-干燥速率与过程计算干燥速率与过程计算l l忽略热损失时忽略热损失时忽略热损失时忽略热损失时l lQ=VQ=V( (I I1 1- -I I0 0)=)=V V(1.01+1.88(1.01+1.88HH1 1)( )(t t1 1- -t t0 0) )V V, ,t t0 0, ,HH0 0V V,
65、,t t1 1, ,HH1 1V V, ,t t2 2, ,HH2 2G Gc c, ,X X1 1, , 1 1G Gc c, ,X X2 2, , 2 2 WWQ Qp pQ QD D 414预热器的热量衡算预热器的热量衡算预热器的热量衡算预热器的热量衡算干燥器的热量衡算干燥器的热量衡算干燥器的热量衡算干燥器的热量衡算(14-(14-38)38)化工原理（下）化工原理（下）-固体干燥固体干燥-干燥速率与过程计算干燥速率与过程计算连续干燥的计算连续干燥的计算连续干燥的计算连续干燥的计算 415化工原理（下）化工原理（下）-固体干燥固体干燥-干燥速率与过程计算干燥速率与过程计算第一：物料衡算第
66、一：物料衡算第一：物料衡算第一：物料衡算H0已知，W可求出，求V关键在于确定出干燥器空气湿度H2，必须用后面的干燥器热量衡算结合才能确定H2。1.1.对于理想干燥过程：对于理想干燥过程：对于理想干燥过程：对于理想干燥过程：因为过程等焓，因为过程等焓，因为过程等焓，因为过程等焓，I I2 2=I=I11知道空气出口温度，即可求出湿度，知道空气出口温度，即可求出湿度，知道空气出口温度，即可求出湿度，知道空气出口温度，即可求出湿度，（或知道出口湿度，即可求出温度）（或知道出口湿度，即可求出温度）（或知道出口湿度，即可求出温度）（或知道出口湿度，即可求出温度） 。2.2.对于非理想干燥过程，必须进行热
67、量和衡算。对于非理想干燥过程，必须进行热量和衡算。对于非理想干燥过程，必须进行热量和衡算。对于非理想干燥过程，必须进行热量和衡算。 415化工原理（下）化工原理（下）-固体干燥固体干燥-干燥速率与过程计算干燥速率与过程计算代入V=W/(H2-H1)l l例例例例14-514-5在常压下将质量分数为在常压下将质量分数为在常压下将质量分数为在常压下将质量分数为5%5%的湿物料以的湿物料以的湿物料以的湿物料以1.58kg/s1.58kg/s的速率送入干燥器的速率送入干燥器的速率送入干燥器的速率送入干燥器, ,干燥产物的含水质量分干燥产物的含水质量分干燥产物的含水质量分干燥产物的含水质量分数为数为数为
68、数为0.5%0.5%。所用空气温度为。所用空气温度为。所用空气温度为。所用空气温度为2020 C,C,湿度为湿度为湿度为湿度为0.007kg/kg,0.007kg/kg,预热温度为预热温度为预热温度为预热温度为127127 C,C,废气出口温度为废气出口温度为废气出口温度为废气出口温度为8282 C,C,设为理想干燥过程，求空气用量设为理想干燥过程，求空气用量设为理想干燥过程，求空气用量设为理想干燥过程，求空气用量V V和预热器的热负和预热器的热负和预热器的热负和预热器的热负荷。荷。荷。荷。l l解解解解:(1):(1)绝干物料量绝干物料量绝干物料量绝干物料量l lG GC C= =G G1
69、1(1-(1-w w1 1)=1.58(1-0.05)=1.5kg/s)=1.58(1-0.05)=1.5kg/skg/skg/s 417化工原理（下）化工原理（下）-固体干燥固体干燥-干燥速率与过程计算干燥速率与过程计算l l理想干燥过程即进出干燥器空气焓不变的过程。理想干燥过程即进出干燥器空气焓不变的过程。理想干燥过程即进出干燥器空气焓不变的过程。理想干燥过程即进出干燥器空气焓不变的过程。于是于是于是于是l l 空气用量空气用量空气用量空气用量l ll l(2)(2)预热器的热负荷预热器的热负荷预热器的热负荷预热器的热负荷kJ/kgkJ/kgkg/kgkg/kgkg/skg/skWkW 4
70、18化工原理（下）化工原理（下）-固体干燥固体干燥-干燥速率与过程计算干燥速率与过程计算实际干燥过程：实际干燥过程：实际干燥过程：实际干燥过程：1.1.补充的热量小于热损失和物料带走热量，气体焓减。补充的热量小于热损失和物料带走热量，气体焓减。补充的热量小于热损失和物料带走热量，气体焓减。补充的热量小于热损失和物料带走热量，气体焓减。 2.2.补充的热量大于热损失和物料带走热量，气体焓增。补充的热量大于热损失和物料带走热量，气体焓增。补充的热量大于热损失和物料带走热量，气体焓增。补充的热量大于热损失和物料带走热量，气体焓增。 415化工原理（下）化工原理（下）-固体干燥固体干燥-干燥速率与过程
71、计算干燥速率与过程计算ADCEH0H H绝H”l l例例例例14-614-6已知某连续干燥过程的有关参数如下：已知某连续干燥过程的有关参数如下：已知某连续干燥过程的有关参数如下：已知某连续干燥过程的有关参数如下：l lG GC C=1.5kg/s,=1.5kg/s,X X1 1=0.0527kg/kg,=0.0527kg/kg,X X2 2=0.00502kg/kg,=0.00502kg/kg, 1 1=21=21C,C, 2 2=66=66C,C,C Cs s=1.9kg/(kg.K)=1.9kg/(kg.K)l lt t0 0= =2020C,C,HH0 0=0.007kg/kg,=0.0
72、07kg/kg,t t1 1=127C,=127C,t t2 2=82C=82Cl l若热损失按空气在预热气体中获得热量的若热损失按空气在预热气体中获得热量的若热损失按空气在预热气体中获得热量的若热损失按空气在预热气体中获得热量的5%5%计算，干计算，干计算，干计算，干燥器中不补充热量，求：燥器中不补充热量，求：燥器中不补充热量，求：燥器中不补充热量，求：l l(1)(1)空气用量空气用量空气用量空气用量V V；(2)(2)预热器的热负荷预热器的热负荷预热器的热负荷预热器的热负荷Q Q。l l本题空气条件和干燥要求与上题一致。只是不是理想本题空气条件和干燥要求与上题一致。只是不是理想本题空气条
73、件和干燥要求与上题一致。只是不是理想本题空气条件和干燥要求与上题一致。只是不是理想干燥过程，而是实际干燥过程。干燥过程，而是实际干燥过程。干燥过程，而是实际干燥过程。干燥过程，而是实际干燥过程。V,t0,H0V,t1,H1V,t2,H2Gc,X1, 1G1,w1Gc,X2, 2G2,w2WQpQD 419化工原理（下）化工原理（下）-固体干燥固体干燥-干燥速率与过程计算干燥速率与过程计算过程的热量分析：过程的热量分析：过程的热量分析：过程的热量分析： 415化工原理（下）化工原理（下）-固体干燥固体干燥-干燥速率与过程计算干燥速率与过程计算14.3.5干燥过程的热效率干燥过程的热效率空气在干燥
74、器中放出热量的分析空气在干燥器中放出热量的分析空气在干燥器中放出热量的分析空气在干燥器中放出热量的分析为废气离干燥器时带走的热量l l定义干燥过程的热效率为：定义干燥过程的热效率为：定义干燥过程的热效率为：定义干燥过程的热效率为：l l若无补充热量，不计热损失，则有若无补充热量，不计热损失，则有若无补充热量，不计热损失，则有若无补充热量，不计热损失，则有14.3.5干燥过程的热效率干燥过程的热效率(14-(14-47)47)(14-(14-48)48) 422化工原理（下）化工原理（下）-固体干燥固体干燥-干燥速率与过程计算干燥速率与过程计算 14.4干燥器干燥器Equipmentsofdry
75、ness单击播放厢式干燥器动画单击播放厢式干燥器动画单击播放厢式干燥器动画单击播放厢式干燥器动画 425常用对流干燥器简介常用对流干燥器简介常用对流干燥器简介常用对流干燥器简介厢式干燥器厢式干燥器厢式干燥器厢式干燥器化工原理（下）化工原理（下）-固体干燥固体干燥-干燥速率与过程计算干燥速率与过程计算 425化工原理（下）化工原理（下）-固体干燥固体干燥-干燥速率与过程计算干燥速率与过程计算转筒干燥器转筒干燥器单击播放转筒单击播放转筒干燥器动画干燥器动画 426化工原理（下）化工原理（下）-固体干燥固体干燥-干燥速率与过程计算干燥速率与过程计算流化床干燥器流化床干燥器流化床干燥器流化床干燥器单击
76、播放流化床干燥器动画单击播放流化床干燥器动画单击播放流化床干燥器动画单击播放流化床干燥器动画 427化工原理（下）化工原理（下）-固体干燥固体干燥-干燥速率与过程计算干燥速率与过程计算气流干燥器气流干燥器破碎机破碎机产品产品 428化工原理（下）化工原理（下）-固体干燥固体干燥-干燥速率与过程计算干燥速率与过程计算喷雾干燥器喷雾干燥器单击播放喷雾干燥器动画单击播放喷雾干燥器动画 429化工原理（下）化工原理（下）-固体干燥固体干燥-干燥速率与过程计算干燥速率与过程计算气流干燥器一般是在瞬间完成的，故气流干燥器最宜于干燥气流干燥器一般是在瞬间完成的，故气流干燥器最宜于干燥物料中的物料中的。(A)
77、(A)自由水分自由水分 （B B）平衡水分）平衡水分 （C C）结合水分）结合水分 （D D）非）非结合水分结合水分湿物料在指定的空气条件下被干燥的极限含水量称为湿物料在指定的空气条件下被干燥的极限含水量称为_。(A) (A) 结合水结合水(B) (B) 平衡含水量平衡含水量(C) (C) 临界含临界含水量水量(D)(D)自由含水量自由含水量已知物料的临界自由含水量为已知物料的临界自由含水量为0.2kg0.2kg水水/kg/kg绝干物料，空气的绝干物料，空气的干球温度为干球温度为t t，湿球温度为，湿球温度为t tW W，露点为，露点为t td d。现将该物料自初始。现将该物料自初始自由含水量
78、自由含水量X X1 1=0.45kg=0.45kg水水/kg/kg绝干物料，干燥至自由含水量绝干物料，干燥至自由含水量X X2 2=0.1kg=0.1kg水水/kg/kg绝干物料，则干燥物料表面温度绝干物料，则干燥物料表面温度tmtm：_。（A A） tm tmtw tw （B B） tm=t tm=t （C C） tm=td tm=td （D D） tm=tw tm=tw对于一定干球温度的空气，当其相对湿度愈低时，其湿球温度。愈高；愈低；不变；不一定，与其它因素有关；已知湿空气总压为已知湿空气总压为101.3kPa，温度为，温度为30，空气的湿度为，空气的湿度为0.016kg/kg干空气干空
79、气,已查出已查出30时水的饱和蒸气压为时水的饱和蒸气压为4.25kPa，则空气，则空气的相对湿度等于的相对湿度等于。将不饱和空气在间壁式换热器中由将不饱和空气在间壁式换热器中由t1加热至加热至t2，则其湿球温度，则其湿球温度tW（），露点温度），露点温度td（），相对湿度），相对湿度（）。）。用常压干燥器干燥某种湿物料，新鲜空气的温度30，湿度0.01kg水/kg绝干气，预热至120后送入干燥器，离开干燥器的废气温度为70，干燥产品的流量为600kg/h,进出干燥器的湿物料的含水量分别为10和2（均为湿基）。若干燥过程可视为等焓干燥过程。试求：（1）水分蒸发量；（2）绝干空气消耗量；（3）预热器消耗的热量；（4）在H-I图上定性画出空气的状态变化过程。
