第五章干燥原理 西安建筑科技大学 粉体工程研究所
1 第五章 干燥原理 西安建筑科技大学 粉体工程研究所
提纲 ★干燥静力学 ★干燥速率和干燥过程 ★干燥技术
2 提 纲 干燥静力学 干燥速率和干燥过程 干燥技术
5.1概述 去湿概念水原理/去湿 吸附去湿 传导干燥 热能去湿燥加热方式」对流干燥 辐射干燥 场干燥法 ①干燥介质有空气、烟气; (1)一种典型的非稳态不可逆过程; (2)有多相多组分参与,一般要涉及相 ②对流干燥特点变传热传质,影响因素众多 (3)在千燥过程中传热传质相互耦合; (4)干燥过程与物料性质、干燥介质组 分和状态密切相关
3 5.1 概述 去湿概念 脱水原理 机械去湿 吸附去湿 热能去湿(干燥) 加热方式 传导干燥 对流干燥 辐射干燥 场干燥法 ① 干燥介质有空气、烟气； ② 对流干燥特点 ⑴一种典型的非稳态不可逆过程； ⑵ 有多相多组分参与，一般要涉及相 变传热传质，影响因素众多； ⑶在干燥过程中传热传质相互耦合； ⑷干燥过程与物料性质、干燥介质组 分和状态密切相关
5.1概述 材料行业以对流干燥为主,下图为对流干燥示意图 预热器干燥器 空气 废气 y热质入 干燥产品 湿物料 对流干燥流程 千空气将热量传给湿物料;湿物料将湿份传给干空气
4 材料行业以对流干燥为主，下图为对流干燥示意图： 干空气将热量传给湿物料；湿物料将湿份传给干空气 5.1 概述
52千燥静力学 521湿空气的性质 1千空气与湿空气 完全不含水蒸汽的空气称为绝干空气(简称干空气)。 湿空气是指含有水蒸气的空气,是千空气和水蒸气的混合物。 特点:湿空气中水蒸气分压通常很低(0.003~0004MPa),可视为 理想气体。湿空气是理想气体的混合物,遵循理想气体状态方程。 道尔顿( Dalton)分压定律 p= patp 湿空气中的水蒸气通常处于过热状态,干空气与过热水蒸气组成 的湿空气称为未饱和空气。 当水蒸气的分压达到对应温度下的饱和压力,水蒸气达到饱和 状态。由千空气与饱和水蒸气组成的湿空气称为饱和空气
5 5.2 干燥静力学 5.2.1 湿空气的性质 1 干空气与湿空气 完全不含水蒸汽的空气称为绝干空气（简称干空气）。 湿空气是指含有水蒸气的空气,是干空气和水蒸气的混合物。 特点：湿空气中水蒸气分压通常很低（0.003~0.004MPa）,可视为 理想气体。湿空气是理想气体的混合物，遵循理想气体状态方程。 道尔顿（Dalton）分压定律： a v p p p = + 湿空气中的水蒸气通常处于过热状态，干空气与过热水蒸气组成 的湿空气称为未饱和空气。 当水蒸气的分压达到对应温度下的饱和压力，水蒸气达到饱和 状态。由干空气与饱和水蒸气组成的湿空气称为饱和空气
52千燥静力学 5212湿空气中水蒸气的量 表示方式有三种:绝对湿度、相对湿度和湿含量。 (1)绝对湿度 单位体积湿空气所含水蒸气的质量称为湿空气的绝对湿度,用P表示, kg/m3。 根据理想气体状态方程 RT R,T 对于饱和空气 -Psy M=Psv RT R T 水在一个标准大气压下的饱和蒸汽压仅是温度的单值函数。 在0℃-100℃范围及标准大气压下 Pn=610.8+26743()+31558(0)2-27645()+94124( 100 100 说明:绝对湿度仅表示单位体积湿空气中水蒸气的质量的多少, 不能完全说明空气干燥能力
6 5.2.1.2 湿空气中水蒸气的量 5.2 干燥静力学 表示方式有三种：绝对湿度、相对湿度和湿含量。 （1）绝对湿度 单位体积湿空气所含水蒸气的质量称为湿空气的绝对湿度，用ρv表示， kg/m3 。 根据理想气体状态方程： R T p M RT p v v v v v = = 对于饱和空气： R T p M RT p v sv v sv sv = = 水在一个标准大气压下的饱和蒸汽压仅是温度的单值函数。 在0℃~100℃范围及标准大气压下 2 3 4 ) 100 ) 94124( 100 ) 27645( 100 ) 31558( 100 610.8 2674.3( t t t t ps v = + + − + 说明：绝对湿度仅表示单位体积湿空气中水蒸气的质量的多少， 不能完全说明空气干燥能力
5.2千燥静力学 (2)相对湿度 相对湿度是指湿空气的绝对湿度与相同温度下可能的最大绝对湿 度(即饱和空气的绝对湿度)p的比值,用碳表示 4 P (ps≤sp时) P=Pn×100% p. P M Psy psv RT 饱和度 相对湿度o与干燥能力的关系。 9=0空气中不含水蒸气,为绝干空气,干燥能力最强(可以 用作干燥介质) ￠1空气中水蒸气过饱和,湿空气不能继续接受水分(不能 用作干燥介质)
7 5.2 干燥静力学 （2）相对湿度 相对湿度是指湿空气的绝对湿度ρv与相同温度下可能的最大绝对湿 度（即饱和空气的绝对湿度）ρsv的比值，用表示。 sv v = （psv≤p时） w v v M RT p = w sv sv M RT p = = = 100% sv v sv v p p 饱和度 相对湿度与干燥能力的关系。 1 空气中水蒸气未饱和，湿空气能够继续接受水分（可以 用作干燥介质） =1 空气中水蒸气达到饱和，湿空气不能继续接受水分（不 能用作干燥介质） 1 空气中水蒸气过饱和，湿空气不能继续接受水分（不能 用作干燥介质） = 0 空气中不含水蒸气，为绝干空气，干燥能力最强（可以 用作干燥介质）
5.2干燥静力学 当作为干燥介质的湿空气被加热到相当高的温度时,p可能大于总 压力。这种情况下,相对湿度的定义为: (ps>p时) (3)湿含量 空气的湿含量是指1kg干空气所携带的水蒸气质量(又称为比湿 度),以d表示,Kg水/kg干空气。 根据理想气体状态方程,有: p.M 0.6229p =0.622Pn →→d=f(0 m(p-p)M P p-pps
8 5.2 干燥静力学 当作为干燥介质的湿空气被加热到相当高的温度时，psv可能大于总 压力。这种情况下，相对湿度的定义为： p pv = （psv＞p时） （3）湿含量 空气的湿含量是指1kg干空气所携带的水蒸气质量（又称为比湿 度），以d表示，kg水/kg干空气。 w v a a m d m = = 0.622 0.622 ( ) w w w w a w sw a w sw m p M p d p m p p p p M p p = = = = − − − 根据理想气体状态方程，有： d f = ( , ) t
5.2千燥静力学 绝对湿度:用在测定湿空气中水蒸气量的多少时,便于实 际测量; 总结↓相对湿度:用在描述湿空气的干燥能力时较为清楚,反映 湿空气继续接受水分的能力 含湿量:用在进行干燥计算时较为方便。 三者之间可以相互转换。 M P RT R, T p,M (P-p,M0.622 =0.622 pp p-p p-ppse (0.622+d)RT (0.622+d)P
9 5.2 干燥静力学 总结： 绝对湿度：用在测定湿空气中水蒸气量的多少时，便于实 际测量； 相对湿度：用在描述湿空气的干燥能力时较为清楚，反映 湿空气继续接受水分的能力 ； 含湿量： 用在进行干燥计算时较为方便。 三者之间可以相互转换。 R T p M RT p v v v v v = = 0.622 0.622 ( ) w v w v a v sw a v sw m p M p d p m p p p p M p p = = = = − − − ( . ) w v dpM d RT = 0 622+ ( . ) sw dp d p = 0 622+
5.2千燥静力学 5213湿空气的温度参数 (1)干球温度 温度计温度计 干球温度即是用普通温度计测得的湿空气的 真实温度,t 空气流 (2)湿球温度 湿纱布 用水保持湿润的湿纱布包裹温度计的感温部位 (水银球),在平衡状态下,湿球温度计测 出的空气温度称为湿球温度,用t表示。 由干球温度计和湿球温度计组合成的温度计称为干湿球温度计。 未饱和空气tn<t水分汽化需要吸收热量 饱和空气 t空气与温度计表面处于而平衡 10
10 5.2.1.3 湿空气的温度参数 5.2 干燥静力学 （1）干球温度 干球温度即是用普通温度计测得的湿空气的 真实温度，t 。 （2）湿球温度 用水保持湿润的湿纱布包裹温度计的感温部位 （水银球），在平衡状态下，湿球温度计测 出的空气温度称为湿球温度，用tw表示。 由干球温度计和湿球温度计组合成的温度计称为干湿球温度计。 未饱和空气 饱和空气 w t t w t t = 水分汽化需要吸收热量 空气与温度计表面处于而平衡