化工原理固体干燥

2020/5/16,1,第七章固体干燥,第一节概述,第二节湿空气的性质与湿度图,第五节干燥设备,第三节干燥过程的物料衡算和热量衡算,第四节物料的平衡含水量与干燥速率,2020/5/16,2,第一节概述,一、固体物料去湿方法,二、湿物料的干燥方法,三、对流干燥过程的传热与传质,2020/5/16,3,去湿:湿分从物料中去除的过程。,去湿的方法:,机械去湿,去湿目的:1）工艺要求；2）贮存；3）运输。,物理去湿,加热去湿（干燥）,一、固体物料去湿方法,二、湿物料的干燥方法,（1）热传导干燥法,2020/5/16,4,（2）对流传热干燥法,（3）红外线辐射干燥法,（4）微波加热干燥法,（5）冷冻干燥法,干燥过程的分类：,常压干燥真空干燥,2020/5/16,5,连续式间歇式,传导干燥（间接加热干燥）对流干燥（直接加热干燥）辐射干燥介电加热干燥,2020/5/16,6,1.传热、传质同时，但方向相反；2.介质是热载体，有是湿载体。,1-鼓风机；2-预热器；3-气流干燥管；4-加料斗；5-螺旋加料器；6-旋风分离器；7-卸料阀；8-引风机。,三、对流干燥过程的传热与传质,H,t,Q,W,ti,p,pi,M,干燥过程进行必要条件：1.物料表面水汽压力大于干燥介质中水汽分压；2.干燥介质要将汽化的水分及时带走。,2020/5/16,7,第二节湿空气的性质与湿度图,一、湿空气的性质,二、湿空气的湿度图及其应用,2020/5/16,8,一、湿空气的性质,（一）湿空气中湿含量的表示方法,1.湿空气中水汽分压pV,2.相对湿度定义：一定T、P，pV与同温度下pS之比的百分数。,2020/5/16,9,3.湿度（湿含量）H定义：1kg干空气所携带的水汽质量。,饱和空气，pV=ps，=1，不可作为干燥介质；不饱和空气，pVps，1，可作为干燥介质。,2020/5/16,10,当P为一定值时，,pV=ps时，H=Hs,即：,H与的关系：H表示空气中水汽含量的绝对值，而反映湿空气水气含量的相对大小，不饱和程度，吸收水汽的能力，能力。,2020/5/16,11,（二）湿空气的比体积、比热容和焓,1.湿空气的比体积Hm3湿空气/kg干气定义：1kg绝干空气为基准，湿空气的总体积。,2020/5/16,12,P一定，,2.湿空气的比热容cH,定义：在常压下，将1kg干空气和其所带有的Hkg水汽升高温度1K所需的热量。kJ/kg干气K,3.湿空气的焓IkJ/kg干气,2020/5/16,13,定义：湿空气的焓为干空气的焓与水汽的焓之和。,（三）湿空气的温度,t：是用普通温度计测得的湿空气的真实温度。,1.干球温度t,2020/5/16,14,定义：一定压力，不饱和空气等湿降温至饱和的温度。,pS：td下的饱和蒸汽压。,2.露点td,tw:湿球温度计在空气中所达到的平衡或稳定的温度。,3.湿球温度tw,气流,t,tw,2020/5/16,15,湿球温度计工作原理,物系一定，,空气水系统，u5m/s：,Q,N,对流传热,kH,气体t,H,气膜,对流传质,液滴表面tw,Hw,2020/5/16,16,2）饱和空气：tw=t；,3）不饱和空气：tw吸水性弱的物料XC2.物料层越薄、分散越细，XC越低3.干燥条件：t,H,u。uC越大，XC越高。,X,2020/5/16,44,二、干燥的选用,第五节干燥设备,一、常用对流干燥器简介,2020/5/16,45,一、常用对流干燥器简介,（一）厢式干燥器(盘架式干燥器),小型的称为烘箱，大型的称为烘房，可同时处理多种物料。通常在常压或真空下间歇操作。厢内设有支架，湿物料放在矩形浅盘内，或悬挂在支架上(板状物料)，空气经加热器预热并均匀分配后，平行掠过物料表面，离开物料表面的湿废气体，部分排空，部分循环，与新鲜空气混合后用作干燥介质。,2020/5/16,46,优点：结构简单，装卸灵活、方便，适应性强，适用于小批量、多品种物料的干燥；缺点：分散差，劳动强度大，干燥时间长，设备体积大。,2020/5/16,47,（二）转筒式干燥器,主体:沿轴向装抄板圆筒,略倾斜，齿轮机构驱动作旋转运动；物料由转筒较高一端送，由较低端出，热风由转筒低端入，由高端出，气固两相呈逆流接触；随着圆筒旋转，物料被炒板抄起然后洒下，改善传热传质，提高干燥速率；物料湿含量较低，产品能承受高温，宜采用逆流干燥。物料湿含量较高、产品湿含量不是很低的场合宜采用并流干燥。,2020/5/16,48,特点:,国内现有转筒干燥器的直径一般为0.5-3m，长度为2-27m，长径比为4-10，物料在转筒内的装填量约为筒体容积的8-13%，物料沿转筒轴向前进的速度为0.01-0.08m/s，其停留时间一般为1h左右。,(1)机械化程度较高，生产能力较大；(2)干燥介质通过转筒的阻力较小；(3)对物料的适应性较强，操作稳定方便，运行费用较低；(4)装置比较笨重，金属耗材多，传动机构复杂，维修量较大；(5)设备投资高，占地面积大。,2020/5/16,49,（三）流化床干燥器,加料口加入，热气体穿过流化床底部多孔分布板，形成许多小气流射入物料层。气速控制，形成沸腾状流化床。产品经床侧出料管卸出，湿废气体由引风机从床层顶部抽出排空，旋风分离器分离所夹带少量细微粉。,单层流化床干燥器,2020/5/16,50,固体在每一层完全混合，但层与层之间不相混。改善了物料停留时间的分布，层数越多，产品湿含量愈均匀。国内使用五层流化床干燥涤纶切片，效果很好。气固两相逆流流动，有利于降低产品的湿含量，且可使热量的利用更加充分。多层流化床特别适合于产品湿含量较低、冷物料不能承受强烈干燥而干物料可以耐高温的场合。多层床其结构复杂，气体的流动阻力也较大，因而限制了多层流化床的应用。,多层流化床干燥器,主要问题：控制物料顺利流至下一层的量，且不使气体沿溢流管短路跑掉。在应用中常因操作不当而不能正常生产。,2020/5/16,51,卧式多室流化床干燥器,床为矩形截面，用挡板将床分为多个室，挡板与气体分布板间有间隙使物料逐室通过。最后一室通入冷空气。,特点：产品含水量均匀；各室气温和流量可调节，热量利用充分；物料和气体错流，流动阻力小，动力消耗少；最后一室冷却便于包装。,2020/5/16,52,（四）气流干燥器,特点：(1)干燥速度快，两传热传质面积。热气体速度高,相对速度很大，体积小。(2)并流，使用高温气体作为干燥介质不会烧坏物料。(3)时间短，气流干燥又称为快速干燥或闪蒸干燥，特别适合于热敏性物料干燥。(4)物料呈活塞流流动，干燥产品湿含量均匀。(5)结构简单，投资少，占地面积小，操作方便，性能稳定，维修量小。,2020/5/16,53,问题：(1)物料停留时间短，只适合于干燥非结合水分的干燥，故常被用作物料的预干燥；(2)颗粒破碎现象比较严重，颗粒之间以及颗粒与器壁之间的碰撞与摩擦。故不适合于干燥晶形不允许破坏的物料；(3)气固两相分离任务很重，固体产品的放空损失较大，粉料排空对环境造成一定污染；(4)气固两相接触时间短，传热不充分，气体放空损失大，热效率较低；(5)气体通过干燥系统的流动阻力较大，因而风机的动力消耗较高，故总能耗较高。,2020/5/16,54,（五）喷雾干燥器,用于干燥溶液、浆液或悬浮液。液状物料由雾化器喷成雾状细滴并分散于热气流中，使水分迅速汽化而获得微粒状干燥产品。,雾滴直径为3060m，每升料液100600m2的蒸发面积，需干燥时间很短（约为530s）。特别适合于干燥热敏性物料，如牛奶、蛋制品、血浆、洗衣粉、抗菌素、酵母和染料等。,2020/5/16,55,雾化器,气流式雾化器：压缩空气在喷嘴处达到音速并形成很低的压力，抽送料液由喷嘴成雾状喷出。可制备粒径小于5m的微细颗粒，能处理粘度较大的料液，但动力消耗较大，装置的生产能力较小。,离心式雾化器：料液送入一高速旋转的装有放射形叶片的圆盘中央，在离心力作用下加速从周边呈雾状洒出。,操作简单，适应能力强，弹性大，粒径均匀。特别适合于固相含量较高液体。干燥器直径较大，雾化器加工难度大，制造价格高。,2020/5/16,56,压力式雾化器：用泵将料液加压至30-200atm并通入喷嘴，喷嘴内有螺旋室，液体在其中高速旋转并从出口小孔处呈雾状喷出。,结构简单，造价低，动力消耗低。操作弹性小，产品粒径不均匀，喷嘴容易因腐蚀或磨损而影响喷雾质量。,2020/5/16,57,二、干燥器的选用,被干燥物料的特点：,形状：有板状、块状、片状、针状、纤维状、粒状、粉状，膏糊状甚至液状等；结构：多孔疏松型，紧密型；耐热性：热敏性；结块：易粘结成块的湿物料在干燥过程中能逐步分散，散粒性很好的湿物料在干燥过程中可能会严重结块。,202