化工原理课件

1、1第十一章 固体物料的干燥11.3 干燥过程的物料衡算与热量衡算 11.4 干燥速率与干燥时间 11.4.1 物料中水分的性质2一、平衡水分与自由水分)(*fX 湿物料湿空气X接触时间*XX 平衡曲线达平衡状态时平衡湿含量X*X1.平衡曲线3平衡含水量X*与空气相对湿度 的关系（25 ）1新闻纸2羊毛、毛织物3硝化纤维4丝5皮革6陶土7烟叶8肥皂9牛皮胶10木材11玻璃绒12棉花4在一定的干燥条件下不能被除去的水分平衡水分 X* 大于平衡水分的水分自由水分 X-X* 物料所含水分平衡水分自由水分平衡水分 自由水分 按能否被除去划分，取决于物料的性质和空气的状态。2.平衡水分与自由水分一、平衡水

2、分与自由水分5结合水分的特点spp 结合力强，不易除去。二、结合水分与非结合水分物料表面吸附及空隙中所含的水分物料细胞壁及毛细孔道内所含的水分湿物料结合水分非结合水分6非结合水分的特点spp 结合力弱，容易除去。物料所含水分结合水分非结合水分结合水分 非结合水分 按除去的难易程度划分，仅取决于物料的性质，而与空气的状态无关。二、结合水分与非结合水分7固体物料中所含水分的性质X总水分*X平衡水分自由水分%100spp 非结合水分结合水分8第十一章 固体物料的干燥11.3 干燥过程的物料衡算与热量衡算 11.4 干燥速率与干燥时间 11.4.1 物料中水分的性质11.4.2 恒定干燥条件下干燥时间

3、的计算9一、干燥实验和干燥曲线1.恒定干燥实验恒定干燥条件v 间歇操作v 用大量的空气干燥少量的物料v 维持空气的速度及与物料的接触方式不变实验数据时 间 物料温度 物料湿含量 X10洞道干燥实验流程示意图 1洞道干燥室 2离心鼓风机 3孔板流量计 4温度计 5干燥物料 6重量传感器 7加热器 8湿球温度计 9干球温度计10重量显示仪11温度显示仪12湿球温度显 示仪13电加热控制 仪表11一、干燥实验和干燥曲线预热阶段恒速干燥阶段（第一干燥阶段）干燥阶段X较小ddXX很大ddX不变降速干燥阶段（第二干燥阶段）X逐渐减小趋近于零ddX热量主要用于物料升温热量用于汽化水分热量用于汽化水分和加热物

4、料12一、干燥实验和干燥曲线2.干燥曲线 将物料含水量（或物料表面温度 ）对干燥干燥曲线X 曲线 曲线时间绘图，所得图形称为干燥曲线。13干燥曲线（X关系 ）ABCDE预热阶段恒速干燥阶段降速干燥阶段14干燥曲线（ 关系 ）ABCDE预热阶段恒速干燥阶段降速干燥阶段12Wt15二、干燥速率曲线及干燥过程分析1.干燥速率单位时间单位干燥面积上汽化的水分质量。SdWdUkg/(m2) dXGWdSddXGU定义干燥速率定义式干燥速率162.干燥速率曲线U 与 的关系曲线 干燥速率曲线。干燥曲线)(fX ddXU干燥速率曲线)(XfU 曲线斜率二、干燥速率曲线及干燥过程分析17恒定干燥条件下干燥速率

5、曲线AB预热阶段C恒速干燥阶段DE*X降速干燥阶段CUCX临界湿含量临界干燥速率18湿空气水分传递 由内部向表面迁移由表面向空气中汽化湿物料二、干燥速率曲线及干燥过程分析3.干燥机理及影响因素19(1)恒速干燥阶段内部迁移速率表面汽化速率特征v表面维持润湿状态，汽化的水分为非结合水分v空气传给湿物料显热水分汽化所需潜热表面汽化控制阶段二、干燥速率曲线及干燥过程分析20设二、干燥速率曲线及干燥过程分析一批操作中空气传给物料的总热量为Q一批操作中蒸发的水分量为W则WdrQdwt空气与物料表面的对流传热速率为)(wttSdQd21二、干燥速率曲线及干燥过程分析湿物料与空气的传质速率为)(,HHkSd

6、WdUwtsH联立并整理得SdrQdSdWdUwt)()(,wttsHttrHHkUww22二、干燥速率曲线及干燥过程分析1) 空气平行流过静止物料层表面8 .0)(0204.0L计算 经验公式湿空气的质量流速2) 空气垂直流过静止物料层表面37.0)(17.1L23二、干燥速率曲线及干燥过程分析3) 气体与运动着的颗粒间的传热5 .0)(54.02gtppgudd颗粒平均直径空气导热系数空气运动黏度颗粒沉降速度24(2)降速干燥阶段内部迁移速率表面汽化速率v表面逐渐变干，汽化的水分为结合水分v干燥速率)(形状、尺寸物料本身结构、fU 内部迁移控制阶段特征二、干燥速率曲线及干燥过程分析251.

7、恒速干燥阶段SddXGU常数cUUcXXcdXSUGd110由三、干燥时间的计算分离变量积分26)(11ccXXSUG得恒速干燥阶段干燥时间Xc的来源v由干燥速率曲线得出v由手册查出三、干燥时间的计算)(的状态、干燥器的结构物料的性质、干燥介质fXC27Uc的来源v由干燥速率曲线得出v由经验公式计算三、干燥时间的计算)(wtcttrUw282.降速干燥阶段2202XXCUdXSGdSddXGU常数U由三、干燥时间的计算分离变量积分29设 U 与 X 为线性关系*0XXUkccX*XXkUXXU*0XXUkX*XXkUcXc三、干燥时间的计算30积分得*2*2lnXXXXSkGcX*2*2lnX

8、XXXUXXSGccccXXXXXkdXSGd22)(*02三、干燥时间的计算降速干燥阶段干燥时间31若 X * 很低或缺乏 X * 数据，令0*XXkXXkUXX*22lnXXUXSGccc三、干燥时间的计算则故此降速干燥阶段干燥时间32总干燥时间21三、干燥时间的计算21ln1XXXXSUXGcccc0*X若33第十一章 固体物料的干燥11.3 干燥过程的物料衡算与热量衡算 11.4 干燥速率与干燥时间 11.4.1 物料中水分的性质11.4.2 变动条件下的干燥过程34变动条件下的干燥过程连续逆流干燥器中典型温度分布情况 在连续干燥器中，无论空气与物料的接触方式是并流、逆流还是错流，空气

9、的状态都是沿着干燥器的长度或高度变化的变动条件下的干燥过程。35第十一章 固体物料的干燥11.3 干燥过程的物料衡算与热量衡算 11.4 干燥速率与干燥时间 11.5 真空冷冻干燥(选读) 11.6 干燥器11.6.1 干燥器的基本要求与分类36一、干燥器的基本要求干燥器的基本要求v 保证干燥产品的质量要求v 干燥速率快v 操作控制方便、劳动条件好 含水量 强度 形状v 热效率高37二、干燥器的分类按传热方式分类对流干燥器厢式干燥器气流干燥器沸腾干燥器转筒干燥器喷雾干燥器传导干燥器滚筒干燥器真空盘架式干燥器红外线干燥器辐射干燥器微波干燥器介电干燥器38第十一章 固体物料的干燥11.6 干燥器1

10、1.6.1 干燥器的基本要求与分类11.6.2 干燥器的主要型式39干燥器的主要型式(自学) 自学要求 掌握 5 种以上主要干燥器的名称。 了解主要干燥器的结构形式与工作原理。 了解干燥器选型时应考虑的主要因素。40第十一章 固体物料的干燥11.6 干燥器11.6.1 干燥器的基本要求与分类11.6.2 干燥器的主要型式11.6.3 干燥器的设计(选读)11.7 增湿与减湿(选读)41思考题作业题: 10、11、12练 习 题 目1.何为干燥速率？2.干燥速率曲线的构造如何？3.恒定干燥条件下的干燥时间如何计算？42本 章 小 结本章重点掌握内容v 湿空气的性质及湿度图湿空气的性质湿度图的构造及应用v 干燥过程的物料衡算与热量衡算物料衡算热量衡算空气通过干燥器时的状态