千
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。 除湿方法:机械除湿——如离心分离、沉降、过滤 干燥—利用热能使湿物料中的湿份汽化。除湿程度 高,但能耗大 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。 干燥分类 操作压力 操作方式 传热方式(或组合) 常压真空连续间歇导热对流辐射介电加热
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。 除湿方法：机械除湿——如离心分离、沉降、过滤。 干燥 ——利用热能使湿物料中的湿份汽化。除湿程度 高，但能耗大。 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。 干燥分类： 操作压力 操作方式 传热方式(或组合) 常压 真空 连续 间歇 导热 对流 辐射 介电加热
对流干燥过程原理 湿热气体流过湿物料的表面,物料表面 温度低于气体温度;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
对流干燥过程原理 湿热气体流过湿物料的表面，物料表面 温度低于气体温度;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。 H t q W t i p pi M
废气 预热器 干燥器 空气 湿物料 干燥产品 对流干燥示意图 Cy
对流干燥示意图 预热器 空气 干燥器 废气 湿物料 干燥产品
对流干燥过程实质 干燥过程 热空 热量 湿物 表面 内部 气流 传递 料表 与内 水分 过湿 到湿 面水 部出 扩散 物料 物料 分汽 现水 到表 表面 表面 化并 分浓 面 被带 度差 传热过程 走 传质过程 传质过程 干燥过程推动力 传质推动力:物料表面水分压P表水〉热空气中的水分压P空水 传热推动力:热空气的温度t空气>物料表面的温度t物表
干燥过程 热空 气流 过湿 物料 表面 热量 传递 到湿 物料 表面 湿物 料表 面水 分汽 化并 被带 走 表面 与内 部出 现水 分浓 度差 内部 水分 扩散 到表 面 传热过程 传质过程 传质过程 干燥过程推动力 传质推动力：物料表面水分压P表水 > 热空气中的水分压P空水 传热推动力：热空气的温度t空气 >物料表面的温度t物表 对流干燥过程实质
干燥过程基本扃题 除水分量 空气消耗量物料衡算 干燥产品量 涉及湿空气的性质 热量消耗 能量衡算 干燥时间 涉及干燥速率和水在 气固相的平衡关系 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
除水分量 空气消耗量 干燥产品量 热量消耗 干燥时间 物料衡算 能量衡算 涉及干燥速率和水在 气固相的平衡关系 涉及湿空气的性质 干燥过程基本问题 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
第一节湿气体的热力学性质 无法显示该图片 湿空忾:指绝干空气与水蒸汽的混合物。在干燥过程中,随着湿 物料中水份的汽化,湿空气中水份含量不断增加,但绝干空气的 质量保持不变。因此,湿空气性质一般都以1kg绝干空气为基准。 操作压强不太高时,空气可视为理想气体。 系统总压P:湿空气的总压(km2),即P空气与水之和。干燥 过程中系统总压基本上恒定不变 hO ho p=ptps 干空气 干空气 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
第一节 湿气体的热力学性质 湿空气：指绝干空气与水蒸汽的混合物。在干燥过程中，随着湿 物料中水份的汽化，湿空气中水份含量不断增加，但绝干空气的 质量保持不变。因此，湿空气性质一般都以1kg绝干空气为基准。 操作压强不太高时，空气可视为理想气体。 系统总压 P ：湿空气的总压（kN/m2），即P干空气 与P水之和。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。 干空气 n 干空气 n p pH2 O H2 O = p = pv + pg
湿空气是混合物,则混合的比例是多少呢?所以要研究, 湿度性质(湿度H,相对湿度φ,绝对湿度百分数) 空气是气体,应适用于气体状态方程,即温度、压力、体积。所以要 研究, 温度性质(干球温度t、湿球温度t、绝热饱和湿度tε、露点ta) 容积性质(湿容积、饱和湿容积)。由于大气压力,对一定地区 约为定值,所以不研究压力性质。 要研究空气对湿物料的传热,所以要研究, 空气的比热性质(湿热r.焓Ⅰ) 实质是研究空气的四大类性质。为了叙述方便,我们假设下面三个前 提:(1)干燥过程的湿空气,可作为理想气体处理,诸如理想气体 方程式,道尔顿分压定律,均可应用于湿空气。(2)因为干空气是 作为热载体,它的质量在干燥过程中始终不变,所以湿空气的有关参 数均为单位质量的干空气为基准。(3)系统总压101.3
湿空气是混合物，则混合的比例是多少呢？所以要研究， ——湿度性质（湿度H，相对湿度φ，绝对湿度百分数） 空气是气体，应适用于气体状态方程，即温度、压力、体积。所以要 研究， ——温度性质（干球温度t、湿球温度tw、绝热饱和湿度tas、露点td） ——容积性质（湿容积、饱和湿容积）。由于大气压力，对一定地区， 约为定值，所以不研究压力性质。 要研究空气对湿物料的传热，所以要研究， ——空气的比热性质（湿热r．焓I） 实质是研究空气的四大类性质。为了叙述方便，我们假设下面三个前 提：（1）干燥过程的湿空气，可作为理想气体处理，诸如理想气体 方程式，道尔顿分压定律，均可应用于湿空气。（2）因为干空气是 作为热载体，它的质量在干燥过程中始终不变，所以湿空气的有关参 数均为单位质量的干空气为基准。（3）系统总压 101.3
湿空气中含量的表示方法 湿空气中水汽分压pP=P,+P2 P,=P°y 湿度H:湿空气中单位质量干空气所具有的水汽质量 湿空气中水汽的质量 M 湿空气中干空气的质量m2Mgn2MgP-p 相对湿度φ:在一定总压下,湿空气的水汽分压与同温下饱和水蒸 汽压之比 表示了湿空气吸湿能力 p,-p,=p,-P,=P,(1-9)
湿空气中含量的表示方法 湿空气中水汽分压pv 湿度H：湿空气中单位质量干空气所具有的水汽质量 相对湿度 ：在一定总压下，湿空气的水汽分压与同温下饱和水蒸 汽压之比 v v g v g g v v g v p p p M M M n M n m m H − = = = 湿空气中干空气的质量 湿空气中水汽的质量 s v p p = − = − = (1−) ps pv ps ps ps 表示了湿空气吸湿能力 p p y p p p v v g = • = +
绝对湿度(湿度)H 湿空气中水气的质量与绝干空气的质量之比。若湿份蒸汽和绝干空 气的摩尔数(n,n)和摩尔质量(M,M) H=湿空气中水汽的质量m,Mn=Mn 湿空气中干空气的质量mnMn2MgP-P 对于空气水蒸气系统:M=18.02kg/kmo1,M=28.96kg/kmol H=0.622-P P 总压一定时,湿空气的湿度只与水蒸汽的分压有关。当p=p时,湿 度称为饱和湿度,以H表示。 H1=0622p
对于空气-水蒸气系统：Mw =18.02kg/kmol，Mg =28.96 kg/kmol v v P p p H − = 0.622 湿空气中水气的质量与绝干空气的质量之比。若湿份蒸汽和绝干空 气的摩尔数 (nw , ng ) 和摩尔质量 (Mw , Mg ) 绝对湿度(湿度) H 总压一定时，湿空气的湿度只与水蒸汽的分压有关。当p=ps时，湿 度称为饱和湿度，以Hs表示。 s s s P p p H − = 0.622 v v g v g g v v g v p p p M M M n M n m m H − = = = 湿空气中干空气的质量 湿空气中水汽的质量