第七章干燥优秀PPT.ppt

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1、第七章 干燥2022/12/51现在学习的是第1页，共23页第一节第一节 概述概述 7-1固体去湿方法1机械去湿法：即通过过滤、压榨、抽吸和离心分离等方法除去湿分。2物理化学去湿法：用吸湿性物料如石灰、无水氯化钙等吸收湿分。3.热能去湿法：即借助热能使溶剂从物料中汽化,并排除所生成的蒸气来除去湿分。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。干燥的目的是为了使物料便于运输、加工处理，贮藏和使用。7-2干燥过程的分类2022/12/52现在学习的是第2页，共23页干燥干燥干燥目前在工业上应用最普遍的是对流干燥。通常使用的干燥介质是空气，被除去的湿分是水分。本

2、章以对流干燥为主要讨论内容，且仅限于以热空气为干燥介质和除去的湿分为水。7-3对流干燥过程的传热与传质在对流干燥过程中，干燥介质热空气将热能传至物料表面，再由表面传至物料的内部，这是一个传热过程；水分从物料内部以液态或气态扩散到物料表面，然后,水汽通过物料表面的气膜而扩散至热空气的主体，这是一个传质过程。可见物料的干燥过程是属于传热和传质相结合的过程。干燥过程进行的条件：必须使被干燥物料表面所产生水汽（或其它蒸汽）的压力大于干燥介质中水汽（或其它蒸汽）的分压。2022/12/53现在学习的是第3页，共23页第二节湿空气的性质及湿度图7-4湿空气的性质一、湿空气的压力和温度作为干燥介质的湿空气是

3、不饱和的空气，即空气中的水气的分压低于同温度下水的饱和蒸气压。湿空气的总压等于绝对干空气的分压Pg与水气的分压p之和。湿空气的温度是用普通温度计测得的，此温度称为干球温度,为湿空气的真实温度。二、湿度又称为湿含量或绝对湿度(绝对湿度)。它以湿空气中所含水蒸汽的质量与绝对干空气的质量之比表示，使用符号，其单位为kg水/kg干空气2022/12/54现在学习的是第4页，共23页若水汽分压为同温度下水的饱和蒸汽压PS，则表明湿空气呈饱和状态。三、相对湿度在一定温度及总压下，湿空气的水汽分压p与同温度下水的饱和蒸汽压之比的百分数，称为相对湿度(相对湿度)，用符号表示，即2022/12/55现在学习的是

4、第5页，共23页相对湿度越低，则距饱和程度越远，表示该湿空气的吸收水汽能力越强。故，湿度只能表示出水汽含量的绝对值，而对相湿度值却能反映湿空气吸收水汽的能力。将水汽的分压用相对湿度表示可以得到下式四、湿空气的比容亦称湿容积，它是每单位质量绝对干空气所相当的湿空气的体积，用符号H表示，即常压下，温度为的湿空气比容VH=Vg+HVw2022/12/56现在学习的是第6页，共23页五、湿空气的比热容简称湿比热。在常压下，将1kg干空气所相当的湿空气升高温度1所需的热量，称为湿比热，用符号CH表示，单位是kJ/，即CH=Cg+HCv六、湿空气的焓湿空气的焓为干空气的焓和水汽的焓之和。或称湿空气的热含量

5、，用符号I表示，单位是kJ/公斤干空气。I=Ig+HIv七、露点不饱和的湿空气在湿含量不变的情况下冷却，达到饱和状态时的温度，称为该湿空气的露点,用符号td表示。2022/12/57现在学习的是第7页，共23页露点是湿空气的一个物理性质，当达到露点时，空气的湿度为饱和湿度。当空气从露点继续冷却时，其中部分水蒸汽便会以水形式凝结出来。八、湿球温度温度计的感温球露在空气中，称为干球温度计，所测得的温度为空气的干球温度t，简称为空气的温度。温度计的感温球用纱布包裹，纱布用水保持湿润，这支温度计称为湿球温度计，它在空气中所达到的平衡或稳定的温度称空气的湿球温度,用号tw表示。不饱和空气的湿球温度tw低

6、于干球温度t。湿球温度是湿空气的温度和湿度的函数，即tw=f(t,H)，反之，湿空气的t、一定，tw亦必为定值。2022/12/58现在学习的是第8页，共23页九、绝热饱和温度P278图(7-3)所示为一绝热饱和器，设有温度为t，湿度为的不饱和空气在绝热饱和器内与大量水接触，水用泵循环，若设备保温良好，则热量只在汽液两相之间传递，而对周围环境是绝热的。这时可认为水温完全均匀，故水向空气中汽化时所需的潜热，只能取自空气中的显热，这样，空气的温度下降，而湿度增加，即空气失去显热，而水汽将此部分热量以潜热的形式带回空气中，故空气的焓值可视为不变。绝热增湿过程进行到空气被水汽所饱和，则空气的温度不再下

7、降，而等于循环水的温度，称此温度为该空气的绝热饱和温度，用符号tas表示，其对应的饱和湿度为as，此刻水的温度亦为tas。通过对tas与tw表达式的比较，可得tas=tw，可认为绝热饱和温度tas和湿球温度tw数值相等。2022/12/59现在学习的是第9页，共23页对于不饱和湿空气为ttwtd对于饱和的湿空气则有ttwtd7-5湿空气的湿度图及其应用表示湿空气性质的各参项数(p、t、H、I、tw等)，只要规定其中两个互相独立的参数，湿空气状态即被确定。工程上为了方便起见，用算图的形式来表示湿空气各项性质之间的关系，这样计算过程就会变得比较简便。下面介绍一种湿空气的湿度图，焓湿图(即I-H图)

8、，如P280图(7-4)所示。此图中关联了空气与水系统的水蒸汽分压、湿度、相对湿度、温度及焓等各项参数一、焓湿图的构造在工程计算中，常用的是以湿空气的焓值I为纵坐标，湿度H为横坐标的焓湿图，即I-H图。焓湿图是根据总压P=101.3kN/(760mmHg)为基础而标绘的。两轴采用斜角坐标系，其间夹角为135o。2022/12/510现在学习的是第10页，共23页图上共有五种线，图上任一点都代表一定温度t和湿度的湿空气状态。现将图上各曲线分述如下：(1)等湿度线(等H线)，是一组与纵轴平行的直线。在同一根等H线上不同的点都具有相同的湿度值，其值在水平辅助线上读出。(2)等焓线(等I线)，是一组与

9、横轴平行的直线。在同一根等I线上不同的点所代表的湿空气的状态不同，但都具有相同的焓值，其值在纵轴上读出。(3)等温线(等t线)当空气的干球温度t不变时，I与H成直线关系，故在I-H图中对应不同的t，可作出许多等t线。(4)等相对温度线（等线），是根据式绘制而成的，是一组从坐标原点散发出来的曲线。由图中可见，当湿空气湿度为一定值时，温度愈高，其相对湿度值愈低，2022/12/511现在学习的是第11页，共23页图中100%的曲线称为饱和空气线，此时空气完全被水汽所饱和。饱和空气线以上(100%)为不饱和区域，此区对干燥操作有意义。(5)水蒸汽分压线，该线表示空气的湿度与空气中的水蒸汽分压p之间关

10、系曲线，将湿度的表达式改写成由此式可知，当湿空气的总压不变时，水蒸汽的分压p随湿度而变化。二、焓湿图的用法利用I-H图查取湿空气的各项参数非常方便。只要知道表示湿空气性质的各项参数中的任意两个在图上有交点的参数，就可以在I-H图上定出一个交点，这点即表示湿空气所处的状态，由此点即可求出其它各项参数。通常根据下述已知条件之一来确定湿空气的状态点，已知条件是（）湿空气的干球温度t和湿球度tw。2022/12/512现在学习的是第12页，共23页（）湿空气的干球温度t和露点td。（）湿空气的干球温度t和相对湿度。（4）湿空气的干球温度t和湿度第三节第三节 干燥过程的物料衡算和热量衡算干燥过程的物料衡

11、算和热量衡算 7-6干燥过程中的物料衡算一、物料含水量的表示方法、湿基含水量w即是以湿物料为计算基准的物料中水分的质量分率或质量百分数。、干基含水量不含水分的物料通常称为绝对干物料或称干料。以绝对干物料为基准的湿物料中含水量，称为干基含水量。2022/12/513现在学习的是第13页，共23页绝对干料的质量在干燥过程中是不变的，故用干基含水量计算较为方便。这两种含水量之间的换算关系如下：二、物料衡算通过物料衡算可确定将湿物料干燥到规定的含水量所除去的水分量、空气消耗量。、水分蒸发量2022/12/514现在学习的是第14页，共23页、干空气消耗量湿物料中水分减少量即等于空气中水汽的增加量，即如

12、以0表示预热前的湿度，而空气经预热前、后的湿度不变，故01 7-7干燥过程的热量衡算通过干燥器的热量衡算可以确定物料干燥所消耗的热量或干燥器排出空气的状态(H2、I2)。热量衡算时以汽化kg水分为计算基准，温度以0C为基准。一、预热器的加热量计算如P284图7-7所示，若忽略预热器周围热损失，加入预热器中的热量为2022/12/515现在学习的是第15页，共23页二、干燥器的热量衡算、输入热量（）空气进入干燥器带入热量（）湿物料进入干燥器带入热量(）干燥器内补充加入的热量、输出热量(）干燥后的物料2带出的热量（）废空气出干燥带走的热量（）干燥器的周围热损失2022/12/516现在学习的是第1

13、6页，共23页当q=0时，由上式可知I2=I1，即干燥器内的干燥过程为等焓过程（也称为理想干燥过程），否则为非等焓过程。等焓干燥条件：（1）不向干燥器中补充热量（2）忽略干燥气的热损失（3）物料进出干燥器的焓值相等2022/12/517现在学习的是第17页，共23页第第第四节第四节 干燥速率和干燥时间干燥速率和干燥时间 77 7-8物料中所含水分的性质一、结合水分与非结合水分结合水分包括物料细胞壁内的水分、物料内毛细管中的水分、及以结晶水的形态存在于固体物料之中的水分等。非结合水分包括机械地附着于固体表面的水分，如物料表面的吸附水分、较大孔隙中的水分等。用实验方法直接测定某物料的结合水分与非结

14、合水分较困难，但根据其特点，可利用平衡关系外推得到。如P289图7-10中所示为在一定温度下，由实验测定的某物料（丝）的平衡曲线（图中实线部分），现将该平衡曲线延长（图中虚线部分）与=100%的纵轴相交，交点以下的水分为该物料的结合水分，因其蒸汽压低于同温下纯水的饱和蒸汽压。交点以上的水分为非结合水分。2022/12/518现在学习的是第18页，共23页二、平衡水分与自由水分当一定温度t、相对湿度的未饱和的湿空气流过某湿物料表面时，由于湿物料表面水的蒸汽压大于空气中水蒸汽分压，则湿物料的水分向空气中汽化，直到物料表面水的蒸汽压与空气中水蒸汽分压相等时为止，即物料中的水分与该空气中水蒸汽达到平衡

15、状态，此时物料所含水分称为该空气条件（t、）下物料的平衡水分。平衡水分用X*表示，（X-X*）称为自由水分。7-9固体物料的干燥机理水分自内部向表面扩散与表面汽化是同时进行着，但在干燥过程不同的时间，干燥机理并不同。其原因在于受到物料的结构、性质、湿度等条件和干燥介质的影响。实际上，在干燥过程中，一些物料中水分表面汽化的速率小于内部扩散的速率，称为表面汽化控制；另一些物料中水分表面汽化的速率大于内部扩散的速率，称为内部扩散控制。而内部扩散控制与表面汽化控制两者速率相等的情况则很少。2022/12/519现在学习的是第19页，共23页一、表面汽化控制某些物料，如纸、皮革等，其内部的水分能迅速地达

16、到物料的表面，因此水分去除为物料表面上水分的汽化速率所限制。二、内部扩散控制某些物料如木材、陶土等，其内部扩散速率较表面汽化速率为小，当表面干燥后，内部水分不能及时扩散到表面，因之蒸发表面向物体内部移动，这种情况，必须设法增加内部的扩散速率，或降低表面的汽化速率。7-10恒定干燥条件下的干燥速率恒定干燥条件：即干燥介质的温度、湿度、流速及与物料的接触方式，在整个干燥过程中均保持恒定。一、干燥速率干燥速率（rateofdrying）为单位时间内在单位干燥面积上汽化的水分量W，如用微分式表示则为2022/12/520现在学习的是第20页，共23页二、干燥曲线与干燥速率曲线干燥速率曲线2022/12

17、/521现在学习的是第21页，共23页7-11恒定干燥条件下干燥时间的计算在恒定干燥情况下，物料从最初含水量X1干燥至最终含水量X2所需的时间1，可根据在相同情况下测定的如图所示的干燥速率曲线和干燥速率表达式求取。一、恒速干燥阶段设恒速干燥阶段的干燥速率为UC，根据干燥速率定义，有二、降速干燥阶段在此阶段中，物料的干燥速率U随着物料中自由水分含量（X-X*）的变化而变化。可用图解积分法（需具备干燥速率曲线）2022/12/522现在学习的是第22页，共23页当缺乏物料在降速阶段的干燥速率数据时，可用近似计算处理，这种近似计算法的依据，是假定在降速阶段中干燥速率与物料中的自由水分含量(X-X*)成正比。第五节干燥设备结合教具对典型干燥设备作以简单的介绍第七章干燥小结1、（1）掌握干燥的概念、分类以及对流干燥操作的必要条件2、（2）掌握表示湿空气性质的参数及空气焓湿图（3）掌握干燥过程的物料衡算和热量衡算（4）掌握平衡水分和自由水分、结合水分和非结合水分的划分（5）掌握干燥曲线与干燥速率曲线及及恒速和降速干燥时间的计算2022/12/523现在学习的是第23页，共23页