第四章 干燥第一课时精选文档.ppt

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1、第四章 干燥第一课时本讲稿第一页，共二十二页用加热的方法使水分或其它溶剂汽化，藉此来除去固体物用加热的方法使水分或其它溶剂汽化，藉此来除去固体物料中湿分的操作，称为固体的干燥。料中湿分的操作，称为固体的干燥。被除去的湿分从固相转移气相中被除去的湿分从固相转移气相中(固相为被干燥的物料，固相为被干燥的物料，气相为干燥介质气相为干燥介质)。在去湿过程中，。在去湿过程中，湿分发生相变，耗能湿分发生相变，耗能大、费用高，但湿分去除较为彻底。大、费用高，但湿分去除较为彻底。干燥过程的本质干燥过程的本质3 3、干燥、干燥本讲稿第二页，共二十二页4.工业干燥过程应用举例工业干燥过程应用举例 贮存：贮存：药品

2、湿含量药品湿含量有效期有效期 运输：运输：粉煤含水量粉煤含水量净煤运输量净煤运输量运费运费 加工：加工：塑料原体含水量塑料原体含水量成型时产生气泡成型时产生气泡 使用：使用：染料或纸张水分过高染料或纸张水分过高产量：产量：产品水分过高，净产量产品水分过高，净产量(值值)本讲稿第三页，共二十二页按按操作的压力操作的压力：常压、真空常压、真空真空干燥真空干燥温度较低，适合对于热敏性、易氧化或要求产温度较低，适合对于热敏性、易氧化或要求产品含水量极低的物料干燥。品含水量极低的物料干燥。5 5、干燥过程的分类、干燥过程的分类 按按操作方式操作方式：连续、间歇式。连续、间歇式。连续式连续式：生产能力大，

3、热效率高、能得到较均匀的产：生产能力大，热效率高、能得到较均匀的产品。品。间歇式间歇式：基建费用较低，操作控制方便，能适应多品：基建费用较低，操作控制方便，能适应多品种物料，干燥时间较长，生产能力较少。种物料，干燥时间较长，生产能力较少。本讲稿第四页，共二十二页n n按照按照按照按照热能传给湿物料的方式热能传给湿物料的方式热能传给湿物料的方式热能传给湿物料的方式 辐射干燥辐射干燥辐射干燥辐射干燥 热以电磁波的形式转变为热能，将水分加热汽化而热以电磁波的形式转变为热能，将水分加热汽化而热以电磁波的形式转变为热能，将水分加热汽化而热以电磁波的形式转变为热能，将水分加热汽化而达到干燥的目的。达到干燥

4、的目的。达到干燥的目的。达到干燥的目的。传导干燥传导干燥传导干燥传导干燥 间接加热干燥。加热蒸汽，将热能以传导方式通过金属间接加热干燥。加热蒸汽，将热能以传导方式通过金属间接加热干燥。加热蒸汽，将热能以传导方式通过金属间接加热干燥。加热蒸汽，将热能以传导方式通过金属壁传给湿物料，使湿物料中的水分汽化。壁传给湿物料，使湿物料中的水分汽化。壁传给湿物料，使湿物料中的水分汽化。壁传给湿物料，使湿物料中的水分汽化。对流干燥对流干燥对流干燥对流干燥 直接加热干燥。干燥介质将热能以对流的方式传给与其直接直接加热干燥。干燥介质将热能以对流的方式传给与其直接直接加热干燥。干燥介质将热能以对流的方式传给与其直接

5、直接加热干燥。干燥介质将热能以对流的方式传给与其直接接触的湿物料，以供给湿物料中水分汽化所需的热量，并将水蒸气带走。接触的湿物料，以供给湿物料中水分汽化所需的热量，并将水蒸气带走。接触的湿物料，以供给湿物料中水分汽化所需的热量，并将水蒸气带走。接触的湿物料，以供给湿物料中水分汽化所需的热量，并将水蒸气带走。干燥介质通常为热空气。干燥介质通常为热空气。干燥介质通常为热空气。干燥介质通常为热空气。本讲稿第五页，共二十二页n n冷冻干燥冷冻干燥冷冻干燥冷冻干燥优良的干燥方法，干燥物在密封条件下，无需添加剂在常温下可以优良的干燥方法，干燥物在密封条件下，无需添加剂在常温下可以长期保存。长期保存。优点：

6、优点：冷冻干燥物品结构多孔酥脆，使用时复水快，复水后物品的色、香、冷冻干燥物品结构多孔酥脆，使用时复水快，复水后物品的色、香、味、形及活性基本不变。味、形及活性基本不变。缺点：缺点：结构复杂、操作繁琐、能耗较大。巨大的能耗、高额的维护费、结构复杂、操作繁琐、能耗较大。巨大的能耗、高额的维护费、操作员工的技术水平成为制约要素。操作员工的技术水平成为制约要素。本讲稿第六页，共二十二页干燥过程：干燥过程：物料的干燥过程是属于传热和传质相结合的过程。物料的干燥过程是属于传热和传质相结合的过程。干燥过程进行条件：干燥过程进行条件：干燥过程进行的条件干燥过程进行的条件 被干燥物料表面所产生水汽分压被干燥物

7、料表面所产生水汽分压p pw w 大于干燥介质中水汽分压大于干燥介质中水汽分压p p，压差越大，干燥过程进行越快。压差越大，干燥过程进行越快。本讲稿第七页，共二十二页本章重点：本章重点：湿空气性质；湿空气性质；所有干燥计算均涉及湿空气的性质。所有干燥计算均涉及湿空气的性质。固体物料干燥过程的相平衡；固体物料干燥过程的相平衡；恒定干燥条件下的干燥曲线和干燥速度曲线；恒定干燥条件下的干燥曲线和干燥速度曲线；基本干燥过程计算，包括干燥过程的物料衡算、热量衡算基本干燥过程计算，包括干燥过程的物料衡算、热量衡算 对流干燥对流干燥在工业上应用最为广泛。在工业上应用最为广泛。主要介绍以主要介绍以空气为干燥介

8、质、水为湿分空气为干燥介质、水为湿分的对流干燥过程。的对流干燥过程。确定流程、设备，需计算空气用量、热量消耗及干燥时间等。确定流程、设备，需计算空气用量、热量消耗及干燥时间等。本讲稿第八页，共二十二页第一节第一节 湿空气的性质湿空气的性质 湿空气：湿空气：湿空气：湿空气：含有湿分的空气，是常用的干燥介质。含有湿分的空气，是常用的干燥介质。含有湿分的空气，是常用的干燥介质。含有湿分的空气，是常用的干燥介质。通常干燥是在常通常干燥是在常通常干燥是在常通常干燥是在常压或减压下进行的，因此，可把这种状态下的湿空气作为理想气压或减压下进行的，因此，可把这种状态下的湿空气作为理想气压或减压下进行的，因此，

9、可把这种状态下的湿空气作为理想气压或减压下进行的，因此，可把这种状态下的湿空气作为理想气体来处理。体来处理。体来处理。体来处理。基准：基准：基准：基准：干燥过程中，干空气的质量不变，故干燥计算以单位质干燥过程中，干空气的质量不变，故干燥计算以单位质干燥过程中，干空气的质量不变，故干燥计算以单位质干燥过程中，干空气的质量不变，故干燥计算以单位质量干空气为基准。量干空气为基准。量干空气为基准。量干空气为基准。1 1 1 1、湿空气的水汽分压、湿空气的水汽分压、湿空气的水汽分压、湿空气的水汽分压 pvpv 若为不饱和空气，若为不饱和空气，若为不饱和空气，若为不饱和空气，p p p pv v v vp

10、ppps s s s（水的饱和蒸汽压）（水的饱和蒸汽压）（水的饱和蒸汽压）（水的饱和蒸汽压）P P P P(湿空气的总压湿空气的总压湿空气的总压湿空气的总压)p p p pg g g g(干空气分压干空气分压干空气分压干空气分压)p p p pv v v v(水汽分压水汽分压水汽分压水汽分压)由道尔顿分压定律：由道尔顿分压定律：由道尔顿分压定律：由道尔顿分压定律：本讲稿第九页，共二十二页2 2 2 2、湿度、湿度、湿度、湿度H H H H（humidityhumidityhumidityhumidity）空气达到饱和时，空气达到饱和时，空气达到饱和时，空气达到饱和时，p=pp=pp=pp=ps

11、 s s s=f=f=f=f(t)(t)(t)(t)饱和湿度饱和湿度饱和湿度饱和湿度（湿含量或绝对湿度（湿含量或绝对湿度（湿含量或绝对湿度（湿含量或绝对湿度(absolute humidity)(absolute humidity)(absolute humidity)(absolute humidity)。湿空气中所含水蒸汽的质量与干空气质量之比（湿空气中所含水蒸汽的质量与干空气质量之比（湿空气中所含水蒸汽的质量与干空气质量之比（湿空气中所含水蒸汽的质量与干空气质量之比（kgkgkgkg水水水水/kg/kg/kg/kg绝干气）。绝干气）。绝干气）。绝干气）。本讲稿第十页，共二十二页3 3 3

12、 3、相对湿度、相对湿度、相对湿度、相对湿度 (relative humidity)relative humidity)relative humidity)relative humidity)湿空气中水蒸汽分压湿空气中水蒸汽分压p pv v与一定总压下饱和水汽分压与一定总压下饱和水汽分压p ps s之比之比,称为相称为相对湿度。对湿度。-湿空气的不饱和程度，湿度只能表示出水汽含量的绝对值，而湿空气的不饱和程度，湿度只能表示出水汽含量的绝对值，而湿空气的不饱和程度，湿度只能表示出水汽含量的绝对值，而湿空气的不饱和程度，湿度只能表示出水汽含量的绝对值，而值值值值却能反映湿空气吸收水汽的能力。却能反

13、映湿空气吸收水汽的能力。却能反映湿空气吸收水汽的能力。却能反映湿空气吸收水汽的能力。=1=1=1=1（或（或（或（或100%100%100%100%），表示空气已被水蒸汽饱和），表示空气已被水蒸汽饱和），表示空气已被水蒸汽饱和），表示空气已被水蒸汽饱和,不能再吸收水汽，已无干燥能不能再吸收水汽，已无干燥能不能再吸收水汽，已无干燥能不能再吸收水汽，已无干燥能力。力。力。力。愈小，即愈小，即愈小，即愈小，即p p p pv v v v与与与与p p p ps s s s差距愈大，表示湿空气偏离饱和程度愈远，干差距愈大，表示湿空气偏离饱和程度愈远，干差距愈大，表示湿空气偏离饱和程度愈远，干差距愈大，

14、表示湿空气偏离饱和程度愈远，干燥能力愈大。燥能力愈大。燥能力愈大。燥能力愈大。本讲稿第十一页，共二十二页湿比容随其温度和湿度的增加而增大湿比容随其温度和湿度的增加而增大5、湿比热、湿比热 cH (humid heat)(humid heat)4 4、湿比容、湿比容 vH （质量体积）（质量体积）(humid volume)(humid volume)湿比热湿比热H H仅随空气的湿度而变仅随空气的湿度而变以以1kg1kg绝干空气作为基准的所具有的湿空气的体积。绝干空气作为基准的所具有的湿空气的体积。以以1kg1kg绝干空气为基准的湿空气的比热。绝干空气为基准的湿空气的比热。本讲稿第十二页，共二十

15、二页6 6、湿焓、湿焓单位质量干空气的焓和其所带单位质量干空气的焓和其所带Hkg水蒸汽的焓之和。水蒸汽的焓之和。相对焓相对焓有具体意义。计算基准：有具体意义。计算基准：00时干空气与液态水的焓时干空气与液态水的焓7 7、干、湿球温度、干、湿球温度湿空气的温度湿空气的温度t t越高，湿度越高，湿度愈大，则焓越大。湿空气的焓值随空愈大，则焓越大。湿空气的焓值随空气的温度气的温度t t及湿度而变。及湿度而变。干球温度：在空气流中放置一支普通温度计，所测得空气的温度为t。（dry bulb temperature)本讲稿第十三页，共二十二页湿球温度（湿球温度（湿球温度（湿球温度（wet bulb te

16、mperature)wet bulb temperature)wet bulb temperature)wet bulb temperature)：n n用水润湿的纱布包裹温度计的测温头，纱布用水保持湿润用水润湿的纱布包裹温度计的测温头，纱布用水保持湿润用水润湿的纱布包裹温度计的测温头，纱布用水保持湿润用水润湿的纱布包裹温度计的测温头，纱布用水保持湿润,即成即成即成即成为一湿球温度计。为一湿球温度计。为一湿球温度计。为一湿球温度计。n n将它置于一定温度和湿度的流动的空气中，达到稳态时所测得的温度将它置于一定温度和湿度的流动的空气中，达到稳态时所测得的温度将它置于一定温度和湿度的流动的空气中，

17、达到稳态时所测得的温度将它置于一定温度和湿度的流动的空气中，达到稳态时所测得的温度称为空气的湿球温度，以称为空气的湿球温度，以称为空气的湿球温度，以称为空气的湿球温度，以t t t tw w w w 表示。表示。表示。表示。本讲稿第十四页，共二十二页湿球温度并不代表空气的真实温度。湿球温度并不代表空气的真实温度。湿球温度并不代表空气的真实温度。湿球温度并不代表空气的真实温度。t t t tw w w w=f(t,H)=f(t,H)=f(t,H)=f(t,H)，t t t tw w w w与湿空气的与湿空气的与湿空气的与湿空气的 t t t t、有关。、有关。、有关。、有关。t t t t、一定

18、，、一定，、一定，、一定，t t t tw w w w亦必为定值，亦必为定值，亦必为定值，亦必为定值，湿球温度是湿空气状态参数。湿球温度是湿空气状态参数。湿球温度是湿空气状态参数。湿球温度是湿空气状态参数。不饱和空气：不饱和空气：不饱和空气：不饱和空气：湿球温度湿球温度湿球温度湿球温度t t t tw w w w tw=t=tas as td d 饱和湿空气：饱和湿空气：t=tt=tw w=t=tasas=t=td d本讲稿第二十页，共二十二页n n氢氢氢氢氮混合气（氮混合气（氮混合气（氮混合气（N N N N2 2 2 2：H H H H2 2=1=1：3 mol3 mol比）的压力为比）的压力为101.3KN/m101.3KN/m2 2 2 2（绝压），温度为（绝压），温度为5454，相对湿度，相对湿度=50%=50%，试计算，试计算湿度（湿度（Kg/KgKg/Kg绝干气）；绝干气）；饱和湿度饱和湿度（Kg/KgKg/Kg绝干气），已知绝干气），已知5454下水的饱和蒸汽压为下水的饱和蒸汽压为15 KN/m15 KN/m2 2。课堂练习课堂练习本讲稿第二十一页，共二十二页n n解：解：Mg=280.25+20.75=8.5g/molMg=280.25+20.75=8.5g/mol(2)(2)本讲稿第二十二页，共二十二页