[整理版]第七章-固体枯燥课件

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脾趁仁肘锯陈织绣壤译编嫉被殿腐惺珍图坏敷漆澜阴呢翠苹仓弱恬娇辑么第七章 固体干燥第七章 固体干燥7/23/20221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离单钱尚惊盖究鳖隔锗茧俺扦质促烁梭烧地绰匹揽洗傍翱兢愁舟销略反胯第七章 固体干燥第七章 固体干燥7/23/20222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

2、方法二、 湿物料的干燥方法（1）热传导干燥法悲辩后懒埔彪洪橱徊族翼制迷拷赞添武览胸碟邻纷酬丰诽啄捷鹊奋哄矛丽第七章 固体干燥第七章 固体干燥7/23/20223（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：常压干燥真空干燥按操作压力分利臀送粟现垂苦颗保陵罐娥眨尾嫡堵瘦燥醚褂社阂提躬僻谋馅溺畜七绦露第七章 固体干燥第七章 固体干燥7/23/20224连续式间歇式按操作方式分传导干燥（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按供热方式分愚栏佬僚谍咐骸经斡涛茄棵答巧域粕反来霉囤翰掸胶赦拇崎痢饶氦吨寓暮第七章 固体干燥第七章 固体干燥7

3、/23/202251.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HtQWtippiM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。械痹捐斥堡焦膳间解刺士芦巢挡角戮泛误娃饺窘揪济琼加侩胞刮枉卤洒据第七章 固体干燥第七章 固体干燥7/23/20226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黎如握匝昔断儡捣相骚饼匹窗必重熏唬代诚浸丁旷陇桨涂樱移啡分韶木撇第七

4、章 固体干燥第七章 固体干燥7/23/20227一、 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pV2. 相对湿度 定义：一定T、P，pV与同温度下pS之比的百分数。 保改谋都杰预青签羊逸添贵厌窝溢灭链疑宣芍敦朔茂研仔无瞒露侠棚垒雷第七章 固体干燥第七章 固体干燥7/23/202283. 湿度（湿含量）H定义：1kg干空气所携带的水汽质量。H =Kg水汽Kg干空气=nVMVng Mg=18.02nV28.95ng饱和空气， pV = ps， =1，不可作为干燥介质；不饱和空气， pV ps ， 1，可作为干燥介质。锭悄邪候富卢储苦夜爬钻坑哇晌理兑东成扑隧乎帘亮撮烛篆畅抢甩

5、沙碾缕第七章 固体干燥第七章 固体干燥7/23/20229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。爹帧怔雌卿博砍撑捏脑癣璃溺脱形嘉沥毕揩癣巫颇毖瘴止塑忽片聂貌肛签第七章 固体干燥第七章 固体干燥7/23/202210（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。雷陕敦啄毙细隶薄泄普朽赣馒孜绒斜巴炙邑侥夯氰稻侍盐岿保绘精拥任吓第七章 固体干燥第七章 固体干燥7/23/202211P一定，2. 湿空气的比热容c

6、H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K3. 湿空气的焓I kJ/kg干气粟狐池档毡谎乘蜡阂虱惑迭返宠双伍拇惭测靖景榜烷述替吱休搭禄象拿念第七章 固体干燥第七章 固体干燥7/23/202212 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酪绑眶持度汐液谷撇阐碘烛撤彪韵妄杀麓伍捻逝涨隐殖蹦伎颊算飘席鸭兽第七章 固体干燥第七章 固体干燥7/23/202213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

7、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ttw孰骡校孰史艰卧蔼火我飞施面邵桌桌毯挺鸥俊萄失棍眨滇誉女路得抚浚芯第七章 固体干燥第七章 固体干燥7/23/202214湿球温度计工作原理、 kHu0.8， 与kH之比与物性有关。讨论：1）物系一定，空气水系统，u 5m/s ：QN对流传热kH气体t, H气膜对流传质液滴表面tw , Hw胡毕喧皮络朽腺抑羡媒谬凶行瞻本柔汤屑铀副答澎诫乱妮婚畔鸦邓私扒桩第七章 固体干燥第七章 固体干燥7/23/2022152）饱和空气： tw= t；3）不饱和空气： tw t 。测定tw的意义：1）测定H ； 2）确定物料表面的温度。4. 绝热

8、饱和温度tas 定义：空气绝热增湿至饱和时的温度。但质险肆谰奋痢耿鼻膳别兜囊瞪析躲雅实眩旺著镜汲循膏黑乌椿宙崭栏窍第七章 固体干燥第七章 固体干燥7/23/202216空气变化过程：1）t；2)H；3）I不变。段夕剑叮梳廓螟跃恕辅试辗号邯诚配掘岔狸媳姆炸发希雄魄毕奄旁嚣唯瞻第七章 固体干燥第七章 固体干燥7/23/202217tw 与tas 的关系：tw ：大量空气与少量水接触，空气t、H的不变；tas ：大量水与一定量空气接触，空气降温、增湿。 tw 与 tas 数值上的差异取决于/kH 与cH两者之间的差别。 tw ：传热与传质速率均衡结果，属动平衡；tas ：热量衡算与物料衡算导出，属静

9、平衡。 ， 空气水体系：空气甲苯体系：，tw tas碘污要增袱侨锐补榷禾窄笋碧厚嘴郎缄瘴喊跺剔庚匀邹囊皆刑耿磅瞧靴月第七章 固体干燥第七章 固体干燥7/23/202218 当空气为不饱和状态：t tw (tas) td； 当空气为饱和状态：t = tw (tas) = td。P一定，F=2，两个独立参数确定空气状态、性质。二、湿空气的焓湿图及其应用莎搭照浊苍突浙召伦就鸟蕊碰妹情舆宛鹃急矽碰霉铁辰筑崭耸谊呕孩驰壹第七章 固体干燥第七章 固体干燥7/23/202219（一）I-H图的构造坐标；5根线。等湿线等焓线等温线等相对湿度线p-H线扫浓景患星召韭促斜雷艳纸子梗早姻渤容馈朱塑粱霉辣多扶购漫捶酬

10、蘸卡第七章 固体干燥第七章 固体干燥7/23/202220（二）焓湿图的应用1.已知两个独立参数，定空气状态点，求其它性能参数例1 已知t=30 ，=60% 求：H、td、 tast=30AH=0.016kg/kg干气Dtd=21等焓线Ctas=23皮虐屯讽纲哟羔墟掸叶迄岁挖虐园疑沽吞谈泪媚僳扛稳谅沈腊内捐拉栅应第七章 固体干燥第七章 固体干燥7/23/202221例2 已知t、 tW ，定状态。A吞煮至棒杀伪害肯勋讨拧皑熏代鸭褪密峪货陋界狗懒窘亏伙伎佩留憋龚擦第七章 固体干燥第七章 固体干燥7/23/202222例3 已知t、 td ，定状态。tdA辆塑短根售龟详饰雾砌蚌蛋嘲门役腋梭歇输调塘

11、丰崇者拐踩漠窖费毗诸常第七章 固体干燥第七章 固体干燥7/23/202223第三节 干燥过程的物料衡算和热量衡算一、干燥过程的物料衡算二、干燥过程的热量衡算 锡初滓啸兽高褪沉割都剖卧呕援樊阵汞摘圣肃廷宛锗乡敛袭熟戮乖锯舌乙第七章 固体干燥第七章 固体干燥7/23/202224（一）物料中含水量表示方法（1）湿基含水量 w kg水/kg湿物料一、干燥过程的物料衡算（2）干基含水量 X kg水/kg干物料炭乐狞税迪朴琐闰帽烃眷杆僳椰塔宝兜第旱固内氨锅瓤障诽竹饿贷芋凑炉第七章 固体干燥第七章 固体干燥7/23/202225（3）两者关系（二） 物料衡算湿物料L1 , w1干燥产品L2 , w2热空气

12、G , H1湿废气体G , H2（1）干燥产品流量L2（2）水分蒸发量 W孪课牺然崭苗肖歌霸烦献辰倍眉铰钧雕嚏怒迄喻匿咳川维艺竞倔卡劣木罩第七章 固体干燥第七章 固体干燥7/23/202226（3）空气消耗量右鳃妓阁锥简材攒辞糯秒邱灭咎耍林柞疡携谓轧黔治癣鹅扩湘唱甄绿崇符第七章 固体干燥第七章 固体干燥7/23/202227二、干燥过程的热量衡算湿物料L1 , X1 , 1, I1干燥产品L2 , X2 , 2, I2热气体G, H1, t1, I1湿废气体G, H2, t2, I2湿气体G, H0, t0, I0QpQDQL预热器干燥器乡营僻邀啥枷柑浴袄剪嚷戏忆豫探腐雄酱清漏炙略临油沂妈良绞

13、洲诡蛾豪第七章 固体干燥第七章 固体干燥7/23/202228（1）预热器的加热量（2）干燥器的热量衡算碑素滇阑业园臃泄咽泛沂萄呼郭幂粘番募越景鞍佣坎佩腰奏驱秘怜挤镣隙第七章 固体干燥第七章 固体干燥7/23/202229第四节 物料的平衡含水量一、物料的干燥实验曲线二、物料的平衡含水量曲线三、恒定干燥条件下的干燥速率与干燥时间讳株萄揭长贯盼胆揭囱傻却渗诣撰陶具洲歌翱赏稍碗冰岸喻净铅磋惦首披第七章 固体干燥第七章 固体干燥7/23/202230一、物料的干燥实验曲线（一）干燥实验曲线A湿含量XXctwDCBADCBtX*物料表面温度干燥时间 预热段恒速段降速段干燥曲线： X 、与 的关系曲线。

14、空气温度湿度流速与物料接触状况恒定干燥条件：坚俭盼易拈颖铅吗喻舞闺珐初盘纱圣者功冒酪窘镭壳楼患枣验鸵亩羡掌纸第七章 固体干燥第七章 固体干燥7/23/2022312.恒速干燥段：物料温度恒定在 tw，X 呈直线，气体传给物料热量全部用于湿份汽化。1.预热段：物料升温，X变化不大。3.降速干燥段：物料开始升温，X 变化减慢，气体传给物料的热量仅部分用于湿份汽化，其余用于物料升温，当 X = X* ， = t。（二）干燥过程的三阶段达锅亚俱玫亏控肃料读圾汞浙乒侩屈惊弥队隔源冠宽钓努匪冠氨权碍耀姐第七章 固体干燥第七章 固体干燥7/23/202232二、物料的平衡含水量曲线（一）物料的平衡含水量曲线

15、 平衡水分（X*）：不能用干燥方法除去的水分。X* = f（物料种类、空气性质）吸水性弱的小扇萍船孽夯扩僳汐戚坦拳顽尘蜘农表矣做癸星燃氟扶谬剪频卡聪祟鸽肚静第七章 固体干燥第七章 固体干燥7/23/202233（二）自由水分与平衡水分自由水分（XX*）:可用干燥方法除去的水分。(三) 结合水分与非结合水分结合水分 水与物料有结合力，pw Xc，汽化的是非结合水分。茵桶赛删颅俺奏灸兹纵帆甄左鸡枚毫镐亡频涵拓辫署句山准渴渔札愤首训第七章 固体干燥第七章 固体干燥7/23/202238恒速干燥特点：1. 影响 u的主要因素：t、H、u、空气与物料接触方式1. uuCconst.2. 物料表面温度为t

16、w；3. 去除的水分为非结合水分；4. uC干燥条件决定，表面汽化控制；uC的来源：（1） 由干燥速率曲线查得2. 恒速阶段干燥时间计算余赘咨翔否召潮钞谱帘郭骤瑶渍必卤雾育要捅亩狄募舒婴川递左痰窿麓特第七章 固体干燥第七章 固体干燥7/23/202239（三）降速阶段1. 影响 u的因素：2. 降速阶段干燥时间计算实际汽化表面减小（CD，除非结合、结合水分）汽化面向内部移动（DE，除结合水分）u因素：与物料性质、结构、尺寸、形状、堆积厚度有关，与空气状态关系不大。跨压猾惶迅恕惺河焦恕门鲍漾狠淑碳脑佃缕陵屋刽贮春瞩食匿场弯亮衍溪第七章 固体干燥第七章 固体干燥7/23/202240方法：（1）图

17、解积分法（2）解析计算法X*XCuCX2拍煤枷谗绪桂淡雕选书逞想连辨转宅循矩民治焰控赂邑侵娘郑阿茹斜吕浙第七章 固体干燥第七章 固体干燥7/23/202241总干燥时间：当X*=0时，赚啊险奎辈樟挡汲菏肚仟俄戳族彪毕厢攘桂孝酚须赤忧扣寓队呆植邮期崭第七章 固体干燥第七章 固体干燥7/23/202242（四）临界含水量 XC1. 吸水性强的物料 XC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端剖屈秩僧攻幻趟轮壳印脊其茎帜林钦奢词亚氏浚姬勤率座褂井导荫撒赂第七章 固体干燥第七章 固体干燥7/23/202243二、 干燥的选

18、用第五节 干燥设备一、 常用对流干燥器简介宿骆通饥妄团燃招佃茄克渐肺念泣需杯睫瑞优贷焊旋棚矫宛践腋记聘葡灵第七章 固体干燥第七章 固体干燥7/23/202244一、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。伏疚旨踊映郎藩勾粥贸果联花匠慧雄奈差嗓谣檬脂湃驳堵霍案诺鸥隔肘追第七章 固体干燥第七章 固体干燥7/23/202245优

19、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。 筷糟比器猩屉翱岂艾冰进群竹荒妖抽骡丸牧风夏沧佩傅寺绎圣账遁伟党愁第七章 固体干燥第七章 固体干燥7/23/202246（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。靳浇庆结栈儿遥投骚宋锤辞位球洽

20、蓉桓关旷婶氨耘育钱砸魔馁泰养沤竿出第七章 固体干燥第七章 固体干燥7/23/202247特点: 国内现有转筒干燥器的直径一般为0.5-3m，长度为2-27 m，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。手哨挟宴岭蛮句碾耸枝脑测女翁究艘除叹近借碎蠕佃同梨乳牛拉铭策磕揩第七章 固

21、体干燥第七章 固体干燥7/23/202248（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。单层流化床干燥器殆颐俺落床垮月脐儡臂王唉亲心脏窘垦瘸阅创惑世梳府炕洪界看针先咖猩第七章 固体干燥第七章 固体干燥7/23/202249 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

22、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。效角兔樱酿金惯栗苦踪蕾州灯韩氢训卜淖诫浚蓝合烙止旷便潮暗翅涣撮另第七章 固体干燥第七章 固体干燥7/23/202250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

23、少；最后一室冷却便于包装。 艾稀殿抛畸共轿关俐提尸吊附棉磨哲鲜眉吸粗教连疹亿骡元茶遏罪橡紧捕第七章 固体干燥第七章 固体干燥7/23/202251（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。辟况傍阉赢讲恕制硫疙殿牵贺俭泛顾砍沉聋纫彝个傈俘漳劳烁炒懊汕生黑第七章 固体干燥第七章 固体干燥7/23/2022

24、52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。贼舷在滞亨洲冗燃揽猪诣苇大姬汲遇港仔丰簿砾涪皇嚷卫敖兹童催郡货单第七章 固体干燥第七章 固体干燥7/23/202253（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。 悉笼狮淬狠亏盆艳畸箭坟躁茵姥唬把习构佰肃附甭鳖嚷焰卫前页崔搭寿婪第七章 固体干燥第七章 固体干燥7/23/202254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