章固体干燥PPT学习教案

1、会计学1214.1 概述概述除湿方法：除湿方法： (1)机械去湿，即通过压榨、过滤和离心分离等方法去机械去湿，即通过压榨、过滤和离心分离等方法去湿。湿。 (2)吸附去湿，即用固体吸附剂，如吸附去湿，即用固体吸附剂，如CaCl2、硅胶等吸去、硅胶等吸去物料中所含的水分。物料中所含的水分。 (3)干燥去湿，指利用热能，使湿物料中的湿分气化而干燥去湿，指利用热能，使湿物料中的湿分气化而除去的方法。除去的方法。湿物料湿物料湿分：水分或其它液体湿分：水分或其它液体 第1页/共44页314.2 干燥静力学干燥静力学第2页/共44页4绝绝干干空空气气的的质质量量水水气气的的质质量量 H2918 pPpMMa

2、v绝绝干干空空气气的的摩摩尔尔数数水水气气的的摩摩尔尔数数pPpH 622. 0ssspPpH 622. 0饱和湿度饱和湿度kg 水水/kg 干干空空气气（2）湿度）湿度H空气空气水蒸汽水蒸汽P: 总压，pS:饱和水蒸气压114第3页/共44页5%100 spp 值愈小，表示空气的吸湿能力越大(3)相对湿度相对湿度物物质质物物质质的的体体积积比比容容kgkg11 2湿比容湿比容 HsspPp 622. 0pPpH 622. 0单位为单位为m3湿空气湿空气 kg干空气干空气居室里比较舒适的气象条件是：居室里比较舒适的气象条件是：室温达室温达25 时，相对湿度控制时，相对湿度控制在在40%50 为

3、宜；室温达为宜；室温达18 时，相对湿度应控制在时，相对湿度应控制在30%40 。 214第4页/共44页6干空气干空气水气体积水气体积干空气的体积干空气的体积kgHkgkgH11 PtHPtH5510013. 1273273244. 1773. 010013. 12732734 .2218291 PTnV510013. 12734 .22 PnRTV 000TPPTVV 第5页/共44页7比比热热-kJ/(kg K)kJ/(kg 干干气气 K)（1+H）kg 湿空气湿空气ca干干空空气气的的比比热热，kJ/(kgK)cv水水气气的的比比热热，kJ/(kgK)HcccvaH 1.01kJ/(k

4、gK) 1.88kJ/(kgK)H88. 101. 1 3湿比热湿比热cH第6页/共44页8kJ/kg 干干气气焓焓-kJ/kggpgIc tHgvIII H通常规定，0时绝干空气及液态水的焓为零0vpvIrc t0pgpvcc H tr H HtH249288. 101. 1 4湿空气的焓湿空气的焓IH第7页/共44页9干干球球温温度度简简称称温温度度，是是指指空空气气的的真真实实温温度度 空气空气 t, H t, H t 湿球温度计湿球温度计大大量量、快快速速流流动动的的空空气气（空空气气的的流流速速应应大大于于 5m/s）与与少少量量水水接接触触，达达到到稳稳定定时时（动动态态平平衡衡）

5、 ，湿湿球球温温度度计计所所指指示示的的温温度度就就称称为为湿湿球球温温度度，用用 tw表表示示。 而而与与水水的的初初始始状状态态无无关关，Htftw, ps传质p传热 空气以对流方式传给水的热量速率空气以对流方式传给水的热量速率= 水分气化所需的潜热速率水分气化所需的潜热速率 wwwArNttA wwHrHHAk HHrkttwwHw 5干球温度干球温度t和湿球温度和湿球温度tw twtw第8页/共44页10 空气空气 t, H t, H t 湿球温度计湿球温度计ps传质p传热tw kH、 主要与空气流速有关，但主要与空气流速有关，但 却几乎与流速无关。却几乎与流速无关。 对空气对空气水系

6、统，当被测气体温度不水系统，当被测气体温度不太高、流速太高、流速5m/s时，时， 为一常数，且为一常数，且与与cH近似相等，其值约为近似相等，其值约为1.09kJ/(kgK)。Hk Hk 第9页/共44页11 tas 补充水补充水 饱和空气饱和空气 tas ,Has 绝热绝热 湿空气湿空气 t ,H tas 绝热饱和塔示意图绝热饱和塔示意图 传热传质Ht湿空气为等焓变化asII 100pgpvpgpvasasascc H tr Hcc Htr HpgpvpgpvasHcc Hcc Hcastt 在与外界绝热情况下，空气在与外界绝热情况下，空气与大量水经过无限长时间接触后与大量水经过无限长时间接

7、触后，空气温度与水温相等，称这一，空气温度与水温相等，称这一稳定的温度为湿空气的稳定的温度为湿空气的绝热饱和绝热饱和温度温度，用，用tas表示。表示。6绝热饱和温度绝热饱和温度tasHrtHccIva0第10页/共44页12 tas 补充水补充水 饱和空气饱和空气 tas ,Has 绝热绝热 湿空气湿空气 t ,H tas 绝热饱和塔示意图绝热饱和塔示意图传热传质Ht HHcrttasHas 0),(Htftas astt 水水的的状状态态无无关关是是湿湿空空气气的的性性质质，而而与与ast第11页/共44页13 tas 补充水补充水 空气空气 tas ,Has 绝热绝热 空气空气 t ,H

8、tas 绝热饱和塔示意图绝热饱和塔示意图相同之处： (1)、湿空气均为等焓变化、湿空气均为等焓变化、 (2)、均为空气状态（均为空气状态（t、H）的函数）的函数 HHcrttasHas 0 空气空气 t, H t, H tw 湿球温度计湿球温度计 HHrkttwwHw (3) 、 对 于 空 气对 于 空 气 水 体 系 ，水 体 系 ，Hk cH （称为（称为 Lewis 规则） ，规则） ，r0 rw，因此，因此， tw tas 但但对对其其它它体体系系，例例如如空空气气甲甲苯苯系系统统，Hk =1.8cH， 这这时时tw 与与tas就就不不等等了了。湿球温度tw与绝热饱和温度tas的异同

9、：第12页/共44页14 tas 补充水补充水 空气空气 tas ,Has 绝热绝热 空气空气 t ,H tas 绝热饱和塔示意图绝热饱和塔示意图 （1）、）、 湿球温度：大量空气与湿球温度：大量空气与少量水接触后的稳定的水少量水接触后的稳定的水温，空气的状态（温，空气的状态（t，H）不变。不变。 绝热饱和温度：少量空绝热饱和温度：少量空气与大量水经过接触后达气与大量水经过接触后达到的稳定温度，空气增湿到的稳定温度，空气增湿、降温。、降温。湿球温度tw与绝热饱和温度tas的异同：不同之处： 空气空气 t, H t, H tw 湿球温度计湿球温度计 第13页/共44页15 tas 补充水补充水

10、空气空气 tas ,Has 绝热绝热 空气空气 t ,H tas 绝热饱和塔示意图绝热饱和塔示意图（2）、）、湿球温度：湿球温度： 传质、传热仍在进行，传质、传热仍在进行，因此属动态平衡范畴。因此属动态平衡范畴。绝热饱和温度：绝热饱和温度： 没有净的质量、热量传没有净的质量、热量传递进行，因此属静态平衡递进行，因此属静态平衡范畴。范畴。 空气空气 t, H t, H tw 湿球温度计湿球温度计 第14页/共44页16( )100%dddpf tHHdddpPppPpHH 622. 0622. 0%100 spp 7各参数之间的关系各参数之间的关系第15页/共44页17不不饱饱和和湿湿空空气气性

11、性质质：P、H、p、 、cH、IH、t、tW、tas、td32122 CF自自由由度度数数 PtHH510013. 1273273244. 1773. 0 %100 spp pPpH 622. 0sspPp 622. 0HcH88. 101. 1 HtHIH249288. 101. 1 HHrkttwwHw HHcrttasHas 0dt第16页/共44页18 =1 H tas(tw) t P=1atm 等等 线线等等焓焓线线绝热饱和绝热饱和（冷却）线（冷却）线等湿球温度线等湿球温度线湿比热线湿比热线干干空空气气比比容容线线饱饱和和比比容容线线saHaHHHs sspPpH 622. 0HcH

12、88. 101. 1 HtHIH249288. 101. 1 2732737730t.a 273273244. 1773. 0tHSHS 温湿图温湿图14.3.2 湿度图第17页/共44页19湿湿度度图图的的应应用用 1查取湿空气的性质查取湿空气的性质 =1 H tas(tw) t P=1atm tdIcH 第18页/共44页20 =100% H =100% H B A A B C t t (a)加加热热过过程程 (b)冷冷却却过过程程 2表示湿空气的状态变化过程表示湿空气的状态变化过程第19页/共44页21 =100% H B 绝热饱和线绝热饱和线 A t (c) 绝热增湿、降温过程绝热增湿

13、、降温过程 第20页/共44页220XpTPs平衡水自由水结合水非结合水14.3.3 水分在气固两相间的平衡第21页/共44页23第22页/共44页240 X*第23页/共44页2514.3 干燥干燥速率与干燥速率与干燥过程计算过程计算1 干燥速率干燥速率干燥曲线干燥曲线：干燥过程中物料含水量X与干燥时间t、物料表面温度的关系曲线。 干燥速率曲线干燥速率曲线：物料干燥速率u与物料含水量X的关系曲线。 ABCDEX表面温度干燥时间A BCDEABCDEXUXc第24页/共44页262 干燥分类干燥分类v恒速干燥阶段（恒速干燥阶段（CB)：除去的水分是非结合水；属于表面汽化控制阶段；物料表面的温度

14、始终保持为空气的湿球温度；干燥速率的大小，主要取决于空气的性质，而与湿物料的性质关系很小。 按传值速率式: (14-19) 式中 为物料表面温度 下空气的饱和湿度。不难看出只要物料表面全部被非结合水所覆盖，干燥速率必为定值。HHNWHA kWHwt第25页/共44页27v降速干燥阶段p临界含水量临界含水量： Xc越大，则会过早的转入降速干燥阶段，使在相同的干燥任务下所需的干燥时间加长。临界含水量与物料的性质、厚度、干燥速率有关。p第一降速阶段第一降速阶段(CD)p第二降速阶段第二降速阶段(DE) 干燥速率主要决定于物料本身的结构、形状和大小等。而与空气的性质关系很小。物料表面的温度不断上升，而

15、最后接近于空气的温度。 第26页/共44页28 AddXGNC 110XXCCCdXANGd CCCANXXG 11 HHkNWHC 其中其中 WWttr CN 常常数数2.00.4 降速阶段降速阶段 恒速阶段恒速阶段 C B A A D X* E XC 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 干基含水率干基含水率 X 恒定干燥条件下的干燥速率曲线恒定干燥条件下的干燥速率曲线NA3 干燥时间的计算干燥时间的计算(1)、恒速干燥阶段干燥时间、恒速干燥阶段干燥时间 1 的计算的计算 AddXGNC 水水固相固相twt，H，p（14-20）（14-21）第27页

16、/共44页29 CXXCNdXAGd2202 常常数数 AddXGNC2.00.4 降速阶段降速阶段 恒速阶段恒速阶段 C B A A D X* E XC 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 干基含水率干基含水率 X 恒定干燥条件下的干燥速率曲线恒定干燥条件下的干燥速率曲线NA(2)、降速阶段干燥时间降速阶段干燥时间 2 的计算的计算 XXNXXNKCCX斜斜率率 XXXXNNCC XXXXANXXGCCCC22ln 若降速阶段的干燥曲线可近似为直线，则若降速阶段的干燥曲线可近似为直线，则三、干燥时间的计算三、干燥时间的计算（14-27）第28页/共4

17、4页30 （14-22）式中G为气体的质量流速，kg/(s)(2)空气自上而下穿过颗粒堆积层，（14-23）（14-24）第29页/共44页31udppppe3/12/1eRPrR65. 02ad，Pr（3）单一球形颗粒悬浮于气流中，（14-25）（14-26）气体与颗粒的相对运动速度气体的密度、黏度和普朗特常数第30页/共44页32按按加加热热方方式式可可分分为为： 介介电电加加热热式式辐辐射射式式传传导导式式对对流流式式根根据据操操作作压压力力又又可可分分为为 减减压压式式常常压压式式按按操操作作方方式式则则可可分分为为 间间歇歇式式连连续续式式14.4 干燥器干燥器第31页/共44页33

18、常用工业干燥器常用工业干燥器厢式干燥器厢式干燥器小型的称为烘箱，大型的小型的称为烘箱，大型的称为烘房，称为烘房，是典型的是典型的常压、间歇式、常压、间歇式、对流对流干燥设备。干燥设备。优点：优点：对物料的适应性强。对物料的适应性强。缺点：缺点：物料得不到分散，干燥速率低，热利用率较差、物料得不到分散，干燥速率低，热利用率较差、 且产品质量不均匀。产量不大。且产品质量不均匀。产量不大。适用场合适用场合：任何形状的物料：任何形状的物料 第32页/共44页34气流干燥器气流干燥器优点：对流传热系数和传热温度差大，干燥器的体积小，干燥速率快，物料停留时间短，可在高温下干燥；热利用率高；设备紧凑，结构简

19、单；可以完全自动控制。缺点：气流在系统中压降较大；干燥管长；在干燥过程中存在摩擦，易将产品磨碎；分离器的负荷大。适用于在潮湿状态下仍能在气体中自由流动的颗粒物料，可利用高速的热气流使粉、粒状的物料悬浮于其中，在气力输送过程中进行干燥。第33页/共44页35湿物料湿物料气流式干燥系统气流式干燥系统干燥干燥管管干物料干物料旋风分离旋风分离器器蒸蒸汽汽冷凝水冷凝水冷空气冷空气热空气热空气板式换热器板式换热器废废气气风机风机第34页/共44页36沸腾床干燥器（流化床干燥）沸腾床干燥器（流化床干燥）工作原理：散粒状物料由床侧加料器加入，热气流通过多孔分布板与物料层接触，气流速度保持在临界流化速度和带出速

20、度之间，颗粒即能在床层内形成流化，颗粒在热气流中上下翻动与碰撞，与热气流进行传热和传质而达到干燥的目的。当床层膨胀到一定高度时，床层空隙率增大而使气流流速下降，颗粒又重新落下而不致被气流所带走。经干燥之后的颗粒由床侧出料管卸出，气流由顶部排出，并经旋风分离器回收其中夹带的粉尘。优点：颗粒在干燥器内的停留时间可任意调节；气流速度小，物料与设备的磨损较轻，压降小；传热面大，物料的最终含水量低；结构简单、紧凑。缺点：因颗粒在床层中高度混合，则可引起物料的短路和返混，物料在干燥器内的停留时间不均匀。第35页/共44页37流化床式干燥器流化床式干燥器第36页/共44页38多室式流化床干燥器多室式流化床干燥器第37页/共44页39喷动床干燥器喷动床干燥器原理及流程： 物料从窄截面处加入，被进口气体夹带并进行输送，同时使物料沿器壁返回床层，从而使物料形成循环运