第六章干燥 Chapter 6 Drying 6.1湿空气的性质与湿度图 6.2王燥过程的物料衡算 与热量衡算 6.3王燥速率与王燥时间 6.4王燥器
第六章 干 燥 Chapter 6 Drying 6.1湿空气的性质与湿度图 6.2干燥过程的物料衡算 与热量衡算 6.3干燥速率与干燥时间 6.4干燥器
概述(Introduction) 在化学工业生产中所得到的固态产品或半成品往往含有过多 的水分或有机溶剂（湿份），要制得合格的产品需要除去固体 物料中多余的湿份。 例如： 制盐工业中，在过饱和的氯化钠溶液中生成的食盐晶粒； 塑料工业中，氯乙烯单体在水相中聚合制成的塑料颗粒。 除湿方法：机械脱水（沉降或过滤）；干燥（加热使湿份汽化） 惯用做法：先采用机械方法把固体所含的绝大部分湿份除去 然后再通过加热把机械方法无法脱除的湿份干燥掉，以降低 除湿的成本。 干燥方法的分类：根据加热方法可分为传导干燥、对流干 燥和辐射干燥
概述（Introduction） 在化学工业生产中所得到的固态产品或半成品往往含有过多 的水分或有机溶剂 (湿份)，要制得合格的产品需要除去固体 物料中多余的湿份。 例如： 制盐工业中，在过饱和的氯化钠溶液中生成的食盐晶粒； 塑料工业中，氯乙烯单体在水相中聚合制成的塑料颗粒。 除湿方法：机械脱水(沉降或过滤)；干燥(加热使湿份汽化) 惯用做法：先采用机械方法把固体所含的绝大部分湿份除去， 然后再通过加热把机械方法无法脱除的湿份干燥掉，以降低 除湿的成本。 干燥方法的分类：根据加热方法可分为传导干燥、对流干 燥和辐射干燥
对流干燥过程举例 化工生产中最常用的是对流干燥。 对流干燥器：空气通过送风机吹入 空气预热器，预热后的热空气送入 气流干燥管，湿料由螺旋加料器推 入干燥器并分散于热气流中，受气 流的输送并进行干燥，干燥产品通 过旋风分离器从气流中分离出来， 湿废气体由引风机抽出排空。 1-鼓风机；2-预热器； 3-气流干燥管；4加料斗； 5-螺旋加料器；6-旋风分离器； 7-卸料阀；8-引风机
对流干燥过程举例 对流干燥器：空气通过送风机吹入 空气预热器，预热后的热空气送入 气流干燥管，湿料由螺旋加料器推 入干燥器并分散于热气流中，受气 流的输送并进行干燥，干燥产品通 过旋风分离器从气流中分离出来， 湿废气体由引风机抽出排空。 1-鼓风机；2-预热器； 3-气流干燥管；4-加料斗； 5-螺旋加料器；6-旋风分离器； 7-卸料阀；8-引风机。 1 7 6 5 4 3 2 8 干品 化工生产中最常用的是对流干燥
对流干燥过程原理 温度为（湿份分压为p的湿热气体流过湿物料的表面，物 料表面温度t低于气体温度t。 由于温差的存在，气体以对流方式 向固体物料传热，使湿份汽化； 在分压差的作用下，湿份由物料表 面向气流主体扩散，并被气流带走。 干燥是热、质同时传递的过程 干燥介质：用来传递热量（载热体） 和湿份（载湿体)的介质。 注意：只要物料表面的湿份分压高于气体中湿份分压，干燥 即可进行，与气体的温度无关。 气体预热并不是干燥的充要条件，其目的在于加快湿份汽化 和物料干燥的速度，达到一定的生产能力
干燥介质：用来传递热量（载热体） 和湿份（载湿体）的介质。 由于温差的存在，气体以对流方式 向固体物料传热，使湿份汽化； 在分压差的作用下，湿份由物料表 面向气流主体扩散，并被气流带走。 对流干燥过程原理 温度为 t、湿份分压为 p 的湿热气体流过湿物料的表面，物 料表面温度t i低于气体温度t。 注意：只要物料表面的湿份分压高于气体中湿份分压，干燥 即可进行，与气体的温度无关。 气体预热并不是干燥的充要条件，其目的在于加快湿份汽化 和物料干燥的速度，达到一定的生产能力。 H t q W t i p pi M 干燥是热、质同时传递的过程
干燥过程的基本问题 ()干燥介质用量的确定； (2)干燥条件的优化； (3)干燥速率的强化； (4)干燥方法的合理选择。 解决这些问题需要掌握的基本知识有： (1)湿分在气固两相间的传递规律； (2)湿气体的性质及在干燥过程中的状态变化； (3)物料的含水类型及在干燥过程中的一般特征； (4)干燥过程中物料衡算关系、热量衡算关系和速率关系。 本章主要介绍运用上述基本知识解决工程中物料干燥的基本 问题，介绍的范围主要针对连续稳态的干燥过程
干燥过程的基本问题 (1) 干燥介质用量的确定； (2) 干燥条件的优化； (3) 干燥速率的强化； (4) 干燥方法的合理选择。 解决这些问题需要掌握的基本知识有： (1) 湿分在气固两相间的传递规律； (2) 湿气体的性质及在干燥过程中的状态变化； (3) 物料的含水类型及在干燥过程中的一般特征； (4) 干燥过程中物料衡算关系、热量衡算关系和速率关系。 本章主要介绍运用上述基本知识解决工程中物料干燥的基本 问题，介绍的范围主要针对连续稳态的干燥过程
湿气体的性质 湿气体：绝干气体与湿份蒸汽的混合物，其性质与湿份蒸汽 的数量有关。 在干燥过程中，随着物料中湿份的汽化，气体中湿份蒸汽的 含量在不断增加，但绝干气体的量保持不变。 湿气体的干球温度和总压 干球温度t:湿气体的真实温度，简称温度（℃或K)。将 温度计直接插在湿气体中即可测量。 系统总压P:即湿气体的总压。干燥过程中系统总压基本 上恒定不变。 干燥操作通常在常压下进行，常压干燥的系统总压接近大气 压力，热敏性物料的干燥一般在减压下操作
湿气体的性质 湿气体：绝干气体与湿份蒸汽的混合物，其性质与湿份蒸汽 的数量有关。 在干燥过程中，随着物料中湿份的汽化，气体中湿份蒸汽的 含量在不断增加，但绝干气体的量保持不变。 干球温度 t ：湿气体的真实温度，简称温度（℃ 或 K）。将 温度计直接插在湿气体中即可测量。 系统总压 P ：即湿气体的总压。干燥过程中系统总压基本 上恒定不变。 干燥操作通常在常压下进行，常压干燥的系统总压接近大气 压力，热敏性物料的干燥一般在减压下操作。 湿气体的干球温度和总压
湿份的表示方法 湿份分压(Moisture partial pressure) 湿气体中湿份蒸汽的压力，用p表示(kpa); 当气体为湿份蒸汽所饱和时，湿份分压达到最大值，即系统 温度下湿份的饱和蒸汽压。 绝对湿度（湿度）H(Humidity) 湿气体中湿份蒸汽的质量与绝干气体的质量之比。若湿份蒸 汽和绝干气体的摩尔数(nwn)和摩尔质量(Mw,M) H=M.Mx.p kg湿份蒸汽kg绝干气体 ngMg Mg P-p 对于空气-水系统： H=0.622 M=18.02kg/kmol,M=28.96 kg/kmol P一卫
湿份的表示方法 湿气体中湿份蒸汽的压力，用p 表示（kpa）； 当气体为湿份蒸汽所饱和时，湿份分压达到最大值，即系统 温度下湿份的饱和蒸汽压。 对于空气-水系统： Mw =18.02kg/kmol，Mg =28.96 kg/kmol P p p M M n M n M H g w g g w w − = = P p p H − = 0.622 湿份分压（Moisture partial pressure） 湿气体中湿份蒸汽的质量与绝干气体的质量之比。若湿份蒸 汽和绝干气体的摩尔数(nw , ng ) 和摩尔质量(Mw , Mg ) 绝对湿度(湿度) H（Humidity） 总压一定时，气体的湿度只与湿份蒸汽的分压有关。 kg湿份蒸汽/kg绝干气体
相对湿度(Relative humidity) 湿度只表示湿气体中所含湿份的绝对数，不能反映气体偏离 饱和状态的程度（气体的吸湿潜力）。 相对湿度：一定的系统总压和温度下，气体中湿份蒸汽的分 压p与系统温度下湿份的饱和蒸汽压p,之比。 p=卫x100% Ps φ值越低，气体偏离饱和的程度越远，吸湿潜力越大； p=100%时，pp,气体被湿份蒸汽所饱和，不能再吸湿。 对于空气-水系统： H=0.622 PPs P-Ps
相对湿度（Relative humidity） 湿度只表示湿气体中所含湿份的绝对数，不能反映气体偏离 饱和状态的程度（气体的吸湿潜力）。 相对湿度：一定的系统总压和温度下，气体中湿份蒸汽的分 压 p 与系统温度下湿份的饱和蒸汽压ps 之比。 值越低，气体偏离饱和的程度越远，吸湿潜力越大； =100% 时，p=ps，气体被湿份蒸汽所饱和，不能再吸湿。 对于空气-水系统： = 100% ps p s s P p p H − = 0.622
相对湿度(Relative humidity) >若t若t>总压下湿份的沸点，湿份p,>P,最大p(气体全为湿 份蒸汽)若t>湿份的临界温度，气体中的湿份已是真实气体，此 时p=0,理论上吸湿能力不受限制。 湿份为水时，可按下式由系统温度t计算饱和蒸汽压 =22x85916-32oL11 t+233.84 p=f(H,)。P,随温度的升高而增加，H不变提高t,p↓， 气体的吸湿能力增加，故气体用作干燥介质应预热。 H不变而降低t,p个，气体趋近饱和状态。当气体达到饱和 状态（露点）而继续冷却时，气体中的湿份将呈液态析出
相对湿度（Relative humidity） ➢ 若 t 总压下湿份的沸点，湿份 ps > P，最大 (气体全为湿 份蒸汽) 湿份的临界温度，气体中的湿份已是真实气体，此 时 0，理论上吸湿能力不受限制。 = f (H, t)。 ps随温度的升高而增加，H 不变提高 t， ， 气体的吸湿能力增加，故气体用作干燥介质应预热。 H 不变而降低 t，，气体趋近饱和状态。当气体达到饱和 状态(露点)而继续冷却时，气体中的湿份将呈液态析出。 + = − 233.84 3991.11 exp 18.5916 15 2 t ps 湿份为水时，可按下式由系统温度t 计算饱和蒸汽压
湿比容ya(Humid volume)或干基湿比容(m/kg绝干气体) 1kg绝干气体及所含湿份蒸汽所具有的体积 )0+x2.4×T+273×101325=0.287+0.462m1+273 vH=2918) 273 常压下(P=1013.25kpa):VH=(0.002835+0.004557H)t+273) 湿比热cH(Humid heat)或干基湿比热J/kg绝干气体·℃) 1kg绝干气体及所含湿份蒸汽温度升高1℃所需要的热量 CH=Cg×1+CvXH 式中：c?一绝干气体的比热，J/(kg绝干气体·℃)； c,一湿份蒸汽的比热，J/kg湿份蒸汽·℃)。 对于空气-水系统： cg=1.005kJ/kg℃)，c,1.884kJkg℃)cH=1.005+1.884H
湿比容H (Humid volume) 或干基湿比容 (m3 /kg绝干气体) 1kg 绝干气体及所含湿份蒸汽所具有的体积 常压下(P=1013.25kpa)： P t H P H T v H 273 (0.287 0.462 ) 101.325 273 273 2 2.4 2 9 1 8 1 + = + + = + v H = (0.002835 + 0.004557 H)(t + 273) 湿比热cH (Humid heat)或干基湿比热J/(kg绝干气体· ℃) 1kg 绝干气体及所含湿份蒸汽温度升高1℃所需要的热量 c H = c g 1 + cv H c H = 1.005 + 1.884H 式中：cg— 绝干气体的比热，J/(kg绝干气体·℃)； cv — 湿份蒸汽的比热，J/(kg湿份蒸汽·℃) 。 对于空气-水系统： cg =1.005 kJ/(kg·℃)，cv =1.884 kJ/(kg·℃)