干燥静力学.ppt

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1、干燥静力学现在学习的是第1页，共39页14.1 概述概述 干燥目的干燥目的便于贮存和运输便于贮存和运输满足生产工艺对物料中含水率的要求满足生产工艺对物料中含水率的要求 14.1.1 固体去湿方法和干燥过程固体去湿方法和干燥过程 去湿方法去湿方法机械去湿机械去湿沉降、过滤、离心分离沉降、过滤、离心分离吸附去湿吸附去湿干燥干燥 供热干燥供热干燥对流干燥对流干燥干燥：干燥：通过加热汽化去除湿分的方法。通过加热汽化去除湿分的方法。现在学习的是第2页，共39页按操作压强分按操作压强分常压干燥常压干燥真空干燥真空干燥 干燥操作分类：干燥操作分类：按操作方式分按操作方式分连续干燥连续干燥间歇干燥间歇干燥 按

2、传热方式分按传热方式分传导干燥传导干燥对流干燥对流干燥 辐射干燥辐射干燥 介电加热干燥介电加热干燥 工业上干燥介质为工业上干燥介质为空气空气，湿分为，湿分为水水的居多的居多下面的讨论对象是用空下面的讨论对象是用空气做干燥介质，干燥湿物料中水分的对流干燥过程气做干燥介质，干燥湿物料中水分的对流干燥过程现在学习的是第3页，共39页湿物料湿物料ipi对流干燥过程的特点对流干燥过程的特点从机理上讲，干燥是传从机理上讲，干燥是传热热传传 it，气体传热给固体，气体传热给固体热热Q湿分湿分NtP水汽水汽热热空空气气当热空气与湿物料直接接触时：当热空气与湿物料直接接触时：pip水汽水汽，水被汽化进入气体，水

3、被汽化进入气体 质同时发生的单向传递过程质同时发生的单向传递过程传质推动力：水的浓度差或水汽分压差传质推动力：水的浓度差或水汽分压差传热推动力：传热推动力：t方向相反方向相反干燥介质干燥介质热载体热载体湿分载体湿分载体干燥过程干燥过程物料的去湿过程物料的去湿过程介质的降温增湿过程介质的降温增湿过程现在学习的是第4页，共39页传递速率与传递速率与气气固接触状况固接触状况气体温度气体温度水汽含量水汽含量固体性质、结构固体性质、结构水分水分固体结合方式固体结合方式有关有关 它是一个气、液、固三相间热、质同时进行传递它是一个气、液、固三相间热、质同时进行传递 的过程的过程复杂性复杂性现在学习的是第5页

4、，共39页14.1.2 对流干燥流程及经济性对流干燥流程及经济性本章主要内容：本章主要内容：对流干燥过程的物料衡算、热量衡算、对流干燥过程的物料衡算、热量衡算、平衡关系、速率关系平衡关系、速率关系对流干燥可以是连续过程也可是间歇过程对流干燥可以是连续过程也可是间歇过程现在学习的是第6页，共39页几点说明：几点说明：干燥操作通常在常压或减压下进行；空气中的水气分压干燥操作通常在常压或减压下进行；空气中的水气分压低于同温度下水的饱和蒸气压低于同温度下水的饱和蒸气压湿空气可以作为理想气湿空气可以作为理想气体处理。体处理。湿空气（不饱和空气）（绝干空气水汽）干燥过程中，湿空气（不饱和空气）（绝干空气水

5、汽）干燥过程中，空气的性质发生变化，但干空气的质量不变空气的性质发生变化，但干空气的质量不变湿空气参数以单位干空气为基准湿空气参数以单位干空气为基准。P=const。三个含水的性质、三个物性数据、四个温度三个含水的性质、三个物性数据、四个温度定义、单位、计算公式、相互关系、用途等等定义、单位、计算公式、相互关系、用途等等现在学习的是第7页，共39页实验测定方法：测露点实验测定方法：测露点量量湿湿空空气气中中绝绝干干空空气气的的质质湿湿空空气气中中水水汽汽的的质质量量 H气气气气水水水水nMnM 三个含水的性质三个含水的性质1 1 水汽分压水汽分压 p p水汽水汽 Pa Pa 水汽分压水汽分压：

6、湿空气中水汽的分压：湿空气中水汽的分压饱和水汽分压饱和水汽分压 ps 查书后附录查书后附录 2 湿度湿度(绝对湿度、湿含量绝对湿度、湿含量)，H kg水水/kg干空气干空气现在学习的是第8页，共39页水水汽汽水水汽汽气气水水pPpMM 水汽水汽水汽水汽pPp.6220水水汽汽水水汽汽pPp 2918据据Dolton分压定律：分压定律：vgvpPpnnvRTnVpPRTnVpgvvv)(气气水水nMnMH 水汽水汽水汽水汽pPp.H 6220此式只对空气此式只对空气-水系统适用水系统适用现在学习的是第9页，共39页ssspPp.H 6220ps仅与温度仅与温度 t 有关，当有关，当P一定时，一定

7、时，Hs 仅由仅由 ps 决定，或说决定，或说 Hs 仅仅由由 t 决定。决定。H与与P及及p水汽水汽有关，有关，水汽水汽水汽水汽pPp.H 6220P=constH=f(pv)当当 pv=ps(同温度下同温度下)空气达到饱和空气达到饱和湿空气饱和湿度湿空气饱和湿度现在学习的是第10页，共39页 3 相对湿度相对湿度(水气饱和度水气饱和度、相对湿度百分数、相对湿度百分数)，湿空气中水气分压与同温度下纯水饱和蒸气压之比。湿空气中水气分压与同温度下纯水饱和蒸气压之比。=f(pv,t)pv=psP=constH=f(,t)如果如果=100%=f(t)湿空气饱和湿度湿空气饱和湿度%100svppss6

8、22.0pPpHsss622.0pPpH单位：无因次单位：无因次H表示水汽的绝对含量，不反映湿空气的载湿能力表示水汽的绝对含量，不反映湿空气的载湿能力现在学习的是第11页，共39页 t，越小，距饱和程度越远越小，距饱和程度越远空气容纳空气容纳水气的能力越强。水气的能力越强。H表示了空气中水气含量的绝对值，而表示了空气中水气含量的绝对值，而才反映空气的才反映空气的纳水能力。纳水能力。水气饱和水气饱和湿空气无吸湿能力。湿空气无吸湿能力。10为饱和空气时为绝干空气时水汽水汽,1,0,0sppp表示水汽的相对含量，反映湿空气的饱和程度；表示水汽的相对含量，反映湿空气的饱和程度；越小表示载湿能力越强，可

9、吸收的水分越多；越小表示载湿能力越强，可吸收的水分越多；现在学习的是第12页，共39页三个物性数据三个物性数据湿空气的比容湿空气的比容：1kg绝干空气及其所带绝干空气及其所带Hkg水气所占的体积之和水气所占的体积之和。单位：单位：m3湿空气湿空气kg绝干气绝干气绝干气水气绝干空气kg33mmvHPtHptHvH5335100133.1)273)(1056.41083.2(013.115.27315.2734.22)18291(101 1 比容（比体积）比容（比体积）(湿比容湿比容)()(湿容积湿容积)vH：1 HvHvH 1 现在学习的是第13页，共39页定义：定义：1kg绝干空气及其相应水气

10、的温度升高（或降低）绝干空气及其相应水气的温度升高（或降低）1 所需要（或放出）的热量。所需要（或放出）的热量。单位：单位：kJ(kg绝干气绝干气.)定义式：定义式：HcccpvpgpH2 2 比热比热(湿比热容湿比热容)cpH 对空气对空气-水系统：水系统：cpg=1.01kJ/kg ，cpv=1.88kJ/kgcpH仅是仅是H的函数。的函数。H.cpH881011 现在学习的是第14页，共39页3 焓，焓，I1kg绝干空气的焓与其中水气（绝干空气的焓与其中水气（H kg）焓之和，即）焓之和，即HtHtIrccpvpg0)0()0(HtHtIrccpvpg0kJ/kg干空气干空气HtHIrc

11、cpvpg0)(代入上式代入上式r0 水在水在0时的气化热，时的气化热，2500kJ/kgHtHI2500)88.101.1(cpHt显热项显热项 2500H潜热项潜热项vgHIII 焓是相对值，必须规定基准状态。焓是相对值，必须规定基准状态。本章规定：本章规定：0下绝干空气和液态水的焓为零。下绝干空气和液态水的焓为零。I 是是H和和 t 的函数的函数现在学习的是第15页，共39页1、干球温度干球温度，t 普通温度计测得的真实温度，普通温度计测得的真实温度，。四个温度四个温度2、湿球温度湿球温度，tw Nq湿纱布湿纱布 tW空气流空气流t,HttW大量空气大量空气(t,H不变不变)流过流过湿湿

12、球温度计球温度计纱布表面纱布表面(纱布保纱布保持湿持湿)当纱布中水的汽化当纱布中水的汽化热与空气传入纱布热量相等热与空气传入纱布热量相等时时达热稳态。达热稳态。此时纱布中水仍不断汽化，但温度不变此时纱布中水仍不断汽化，但温度不变 tw(湿球温度湿球温度)tw是在绝热条件下，大量连续空气流与少量水接触达到是在绝热条件下，大量连续空气流与少量水接触达到热稳态时的温度。热稳态时的温度。现在学习的是第16页，共39页tw关联式关联式传热速率：传热速率：Q=A(ttw)传质速率：传质速率：N=kH(HwH)A传热、传质稳定后：传热、传质稳定后：wNrQ )HH(Akr)tt(AwHww )HH(rktt

13、wwHw Hw rwtw温度下的饱和湿度与汽化热温度下的饱和湿度与汽化热Nq湿纱布湿纱布 tW空气流空气流t,HttW对空气水体系对空气水体系09.1Hk)(09.1HHrttwww现在学习的是第17页，共39页讨论：讨论：（2）rw、Hw随随tw而定，而定，tw=f(t,H);（4）测测tw时，空气速度宜大于时，空气速度宜大于5m/s。（3）干、湿球温差的大小反映空气湿度的大小；）干、湿球温差的大小反映空气湿度的大小；（1）tw不是空气的真实温度，是湿纱布中水分的温度；不是空气的真实温度，是湿纱布中水分的温度；现在学习的是第18页，共39页 3.露点露点(温度温度)，td 干燥中通常干燥中通

14、常pv tas t td 因此，因此，t tas（=tw）td 饱和空气饱和空气 t=tas=tw=tdtas td)(wwHwHHrktt现在学习的是第22页，共39页1、湿度、湿度H：2、相对湿度、相对湿度 ：3、比容、比容 v vH H：4、比热、比热 c cH H：一、干燥定义、分类、特点。一、干燥定义、分类、特点。二、湿空气的性质、关系：二、湿空气的性质、关系：%100ppsvv622.0pPpH)273)(1056.41083.2(013.115.27315.2734.22)18291(33510tHptHvHHcpH88.101.1现在学习的是第23页，共39页5、焓 I：6、干

15、球温度t和湿球温度tW：7、绝热饱和冷却温度tas：8、露点td：t、tw、tas、td之间的关系。HtHI2500)88.101.1()(wwHwHHrktt)(aspHasasHHcrtt现在学习的是第24页，共39页湿度图湿度图一、一、I-H图的组成：由三条纵轴一条横轴一条斜轴及五组图的组成：由三条纵轴一条横轴一条斜轴及五组 线群组成。线群组成。1、等湿度（等、等湿度（等H）线群）线群特点：平行于纵轴的线群特点：平行于纵轴的线群读数范围：读数范围：00.15kg/kg绝干气绝干气2、等焓线（等、等焓线（等 I 线）群线）群特点：平行于斜轴的线群特点：平行于斜轴的线群读数范围：读数范围：0

16、480kJ/kg绝干气绝干气把上面湿空气各参数间的关系用湿度图表示把上面湿空气各参数间的关系用湿度图表示湿度图湿度图t-H图图I-H图图下面讨论在下面讨论在P=1atm下，空气下，空气-水系统的水系统的I-H图。图。现在学习的是第25页，共39页3、等干球温度线（等、等干球温度线（等 t 线）群线）群依据：依据：特点：固定总压，取任意温度值，由上式计算相应焓和湿度对应特点：固定总压，取任意温度值，由上式计算相应焓和湿度对应 关系并绘于图中即得等关系并绘于图中即得等 t 线群。等线群。等 t 线不是平行线。线不是平行线。读数范围：读数范围：0250HtHI2500)88.101.1(依据：依据：

17、pPpHss622.04、等相对湿度线（等、等相对湿度线（等 线）群线）群特点：固定总压，取任意相对湿度值，计算出若干组特点：固定总压，取任意相对湿度值，计算出若干组Ht 的对应的对应关系绘于图中即得等相对湿度线。如是重复即得。不是平行线。关系绘于图中即得等相对湿度线。如是重复即得。不是平行线。读数范围：图中共有读数范围：图中共有11条等相对湿度线。由条等相对湿度线。由5到到100注：以上四组线群是图中的四种基本线群，应重点掌握。注：以上四组线群是图中的四种基本线群，应重点掌握。t.H)t.(I0112500881 现在学习的是第26页，共39页5、蒸气分压线、蒸气分压线依据：依据：H0.62

18、2Hpv位置：在饱和蒸汽压线下方。位置：在饱和蒸汽压线下方。I-H图图基本坐标基本坐标等等 I 线线等等 H 线线蒸汽分压线蒸汽分压线依据依据等等 t 线线依据依据I=(1.01+1.88H)t+2490H等等线线依据依据pPpH622.0ss622.0pPpHvv622.0pPpH现在学习的是第27页，共39页I,kJ/kg干空气干空气p,kPat,H,kg水水/kg干空干空45P=1atm=100%=5%1000现在学习的是第28页，共39页湿度图在常压在常压p=100kpa的条件下作出的条件下作出现在学习的是第29页，共39页 由图可见由图可见=100%线为饱和空气线，只有此线左上方的区

19、域线为饱和空气线，只有此线左上方的区域不饱和区的湿空气才能作为干燥介质不饱和区的湿空气才能作为干燥介质 H一定一定 t湿空气入干燥器前需预热湿空气入干燥器前需预热 t热载体热载体湿载体湿载体H-I 图的应用及说明：图的应用及说明：1、由两个独立参数确定状态点。所谓独立参数即为两参数不在同、由两个独立参数确定状态点。所谓独立参数即为两参数不在同条等条等x线上。线上。2、由状态点沿等湿线、等温线结合饱和湿度线即可确定、由状态点沿等湿线、等温线结合饱和湿度线即可确定相应参相应参 数。数。3、根据过程的特点确定湿空气的状态随过程的变化，求出变、根据过程的特点确定湿空气的状态随过程的变化，求出变化后的状

20、态参数，进行有关计算。化后的状态参数，进行有关计算。现在学习的是第30页，共39页例例1：已知空气的已知空气的 H、I 求空气其它性质参数。求空气其它性质参数。Atas twPtdtIH=1例例2：已知空气的已知空气的 H、t 求空气其它性质参数。求空气其它性质参数。现在学习的是第31页，共39页例例3：已知：已知 t-tw 空气状态点空气状态点A例例4：已知：已知 t-td 空气状态点空气状态点A例例5：已知：已知 t-空气状态点空气状态点AA=1ttwAttdAt不是所有的参数都是独立的，如：不是所有的参数都是独立的，如：(tw，I)，(tas，I)，(td，p)，(p，H)，(td，H)

21、等组的参数不能确定状态点等组的参数不能确定状态点现在学习的是第32页，共39页14.2.2 湿空气状态的变化过程湿空气状态的变化过程 加热与冷却过程加热与冷却过程预热器加热空气的目的预热器加热空气的目的提高提高I值；降低值；降低值值现在学习的是第33页，共39页绝热增湿过程绝热增湿过程两股气流的混合两股气流的混合132321 VV321VVV332211HVHVHV332211IVIVIV例例14-2现在学习的是第34页，共39页 表示湿空气状态的参数有多个，但只要规定其中两个独立表示湿空气状态的参数有多个，但只要规定其中两个独立的参数，湿空气的状态便被确定。的参数，湿空气的状态便被确定。干燥

22、是一种利用热能将湿物料加热，使其中的湿分汽化而干燥是一种利用热能将湿物料加热，使其中的湿分汽化而被惰性气流带走的去湿方法。工业上较多采用的是对流加热被惰性气流带走的去湿方法。工业上较多采用的是对流加热干燥器，这是由于作为干燥介质的热空气流的温度和湿度易干燥器，这是由于作为干燥介质的热空气流的温度和湿度易于控制，而且物料温度不会超过进口热空气温度以避免过热于控制，而且物料温度不会超过进口热空气温度以避免过热的缘故。对流干燥过程是湿物料去湿的过程，也是干燥介质的缘故。对流干燥过程是湿物料去湿的过程，也是干燥介质降温增湿的过程，即干燥过程实质上是一个气、液、固三相降温增湿的过程，即干燥过程实质上是一

23、个气、液、固三相间的传热、传质过程。间的传热、传质过程。现在学习的是第35页，共39页 湿空气的湿度（或湿含量）湿空气的湿度（或湿含量）表示空气中水汽含量的绝对表示空气中水汽含量的绝对值，而相对湿度值，而相对湿度则反映湿空气容纳水汽的能力。则反映湿空气容纳水汽的能力。湿空气的湿空气的图可以方便地用于确定湿空气的状态、描图可以方便地用于确定湿空气的状态、描述湿空气在干燥过程中的状态述湿空气在干燥过程中的状态变化；辅助干燥过程的物料及变化；辅助干燥过程的物料及 热量衡算。热量衡算。湿空气的绝热饱和温度湿空气的绝热饱和温度asas是在绝热条件下，大量的水与是在绝热条件下，大量的水与连续空气流接触所达

24、到的稳态饱和温度；湿空气的湿球温度连续空气流接触所达到的稳态饱和温度；湿空气的湿球温度w w是在绝热条件下，少量水与大量连续空气流接触而达到的是在绝热条件下，少量水与大量连续空气流接触而达到的稳态非饱和温度。对空气水系统，近似有稳态非饱和温度。对空气水系统，近似有w w asas ，这，这一结果给干燥过程的计算带来了方便。一结果给干燥过程的计算带来了方便。现在学习的是第36页，共39页结合水与非结合水结合水与非结合水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pe=ps水分和物料结合方式水分和物料结合方式小毛细管水分小毛细管水分细胞壁内水分细胞壁内水分吸附的水分吸附的水分孔隙中水分孔隙中水分非结合水非结合水结合水结合水pe ps，(pe-p)X*；=100%：X结结=X*。（2）平衡水分与自由水分与物性和空气状）平衡水分与自由水分与物性和空气状 态有关；态有关；结合水与非结合水仅与物性有关。结合水与非结合水仅与物性有关。（4）平衡水分代表物料在一定状态下的空气中被干燥的极限；）平衡水分代表物料在一定状态下的空气中被干燥的极限；结合水为结合水为=1时物料的平衡含水量；时物料的平衡含水量；平衡水分肯定是结合水，非结合水肯定是自由水分。平衡水分肯定是结合水，非结合水肯定是自由水分。现在学习的是第39页，共39页