化工原理干燥2014-mass transfer

1、干燥器t0补充加热Q补t1热损失Q损t2Q3Q预热器预湿物料汽化水分耗热Q1干物料物料升温耗热Q21. 干燥过程的热量分配Q预 Q补 Q1 Q2 Q3 Q损上式表明，加入到干燥系统中的热量Q被用于四个方面：（1）加热空气Q3；（2）蒸发水分Q1；（3）加热物料Q2 ；（4）热损失Q损。四、干燥过程的热效率加入到干燥系统中的热量Q被用于:将新鲜空气V（湿度为H0）由t0加热至t2，所需热量为：Q3 VcpH(t2 t0 ) V (1.011.88H0 )(t2 t0 )0对于原湿物料，其中干燥产品从1被加热到2 后离开干燥器，所耗热量为：Q2 Gccpm2 (21 )水分W由液态温度1被加热并汽

2、化，在温度t2下随气相离开干燥器，所耗热量为：Q1 W ( 0 cpV t2 cpL1 )干燥系统损失的热量Q损。2. 干燥系统的热效率其中Q1直接用于干燥目的，Q2 是为了达到规定含水量所不可避免。因此干燥过程中热量利用得经济性可以用以下定义的热效率来表示： Q1 Q2Q预 Q补Q预 Q补 Q1 Q2 Q3 Q损3. 理想干燥过程的热效率对于理想干燥过程，Q损Q补0，干燥过程中物料温度不变。提供给干燥器的热量为：Q预 VcpH(t t)010将新鲜空气V由t0加热至t2，所需热量为：VcpH(t02 t0 )对于理想干燥过程的热效率为： VcpH0 (t1 t0 ) VcpH0 (t2 t0

3、 ) t1 t2VcpH(t1 t0 )0t1 t0 t1 t2t1 t0提高热效率可从提高预热温度t1及降低废气出口温度t2两方面着手。提高预热温度，干燥过程所需的空气用量少，废气带走的热量相应减少，热效率得以提高。但空气的预热温度应在物料不致在高温下受热破坏为限。降低废气出口温度可以提高热效率，但降低了干燥速率，延长了干燥时间。同时，废气出口温度不能过低以致接近饱和状态。例14-3：某湿物料用热空气进行干燥，空气的初始温度为 20oC，初始湿含量为0.006kg水/kg干气，为保证干燥产品的质量，空气进入干燥器的温度不得高于90oC。若空气的出口温度选定为60oC，并假定为理想干燥过程。试

4、求：将空气预热至最高允许温度即90oC进入干燥器，蒸发每kg水分所需的空气量及供热量各为多少？热效率为多少？若将干燥器出口气体的2/3回流至入口与新鲜空气混合，并同样使进入干燥器的混合气的温度为90oC，蒸发每kg水分所需的空气量、供热量和热效率各有何变化？在干燥器适当位置设置中间加热器，将已降至60oC的空气再度加热到90oC，假设两段干燥过程皆为理想，求蒸发每kg水分所需的空气量、供热量和热效率。pH010010(1.01 1.88H1 )t1 2500H1 (1.01 1.88H2 )t2t1 90H1 H0 0.006t2 60 2500H2V1WH2 H1H2 0.0177kg水/

5、kg干气W V (H2 H1 )蒸发每kg水的空气用量： 85.5kg干气/kg水蒸发每kg水的供热量：WW t1 t2Q Vc(t t) V(1.01 1.88H)(t t) 6.11103 kJ / kg水t1 t0 0.429(1)等焓过程：(2)气体2/3回流：V,t0V, t2,H22V, t2,H2H1,t1Hm,tm3Vtm90oC，t260oC，H1=0.006kg水/kg干气不变Im I22 0.0428kg水/ kg干气m 2H 3H H2 Hm 0.0305kg水/ kg干气H1122I 2Im 3I 3I2 I1 I1t154o CWH2 H1V1 27.2kg干气/

6、kg水010WQ V (1.011.88H)(t t ) 3.72 103 kJ / kg水 t1 t2t1 t0 0.702H0t0t1H12t 1t 2H 1H t2H2(3)中间加热：t1 90H1 H0 0.0062t每一段都是等焓过程，但两段间焓不相等(1.01 1.88H1 )t1 2500H1 (1.01 1.88H 2 )t 2 2500H 2中间加热为等湿升温，H 1 H 21t2 90(1.01 1.88H 1 )t 1 2500H 1 (1.01 1.88H2 )t2 2500H2H2 0.0297kg水/ kg干气 60H 0.0177kg水/ kg干气V1WH2 H1

7、 42.2kg干气/kg水蒸发每kg水的空气用量：31102123120蒸发每kg水的供热量：WQ V (1.01 1.88H )(t t ) (1.01 1.88H )(t t ) 4.34 10 kJ / kg水W蒸发每kg水被废气带走的热量：Q V (1.01 1.88H )(t t ) 1.72 103 kJ / kg水Q热效率： Q Q3 0.603第四节干燥器对产品的要求：干燥程度：脱除表面水分、结合水分甚至结晶水分。要求的平均湿含量和干燥均匀性。外观：一定的晶型和光泽，不开裂变形等。由于物料的多样性，年生产能力也有很大差别，故干燥器的形式也很多。干燥器的选型应考虑以下因素：保证物

8、料的干燥质量，干燥均匀，不发生变质，保持晶形完整，不发生龟裂变形；干燥速率快，干燥时间短，单位体积干燥器汽化水分量大，能做到小设备大生产；能量消耗低，热效率高，动力消耗低；干燥工艺简单，设备投资小，操作稳定，控制灵活，劳动条件好，污染环境小。厢式 (室式) 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。洞道式干燥器空气连续地在洞道内被加热并强制地流过物料表面，流程可安排成

9、并流或逆流，还可根据需要安排中间加热或废气循环，干燥介质可用热空气和烟道气。洞道式干燥器容积大，小车在洞道内停留时间长，适用于具有一定形状的比较大的物料如木材、皮革或陶器等的干燥。带式干燥器喷雾干燥器用于干燥溶液、浆液或悬浮液雾化器的一般要求雾化器是喷雾干燥器的关键部件，它将影响到产品的质量和能量消耗，好的雾化器应具有雾滴直径均匀，喷嘴结构简单，生产能力大，能量消耗低，操作方便等特点。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。料液空气离心式雾化器料液送入一高速旋转的

10、（400020000 rpm）装有放射形叶片的圆盘中央，在离心力作用下加速从周边（周向速度100160m/s）呈雾状洒出。轴料液优点：操作简单，对物料的适应能力强，操作弹性大，产品粒径均匀。特别适合于处理固相含量较高的液体。缺点：干燥器直径较大，雾化器加工难度大，制造价格高。压力式雾化器应用最为广泛。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。优点：结构简单，造价低，动力消耗低。缺点：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。气流干燥器气流干燥器的传热强化多级气流干燥器将多台气流干燥串联使用，总管长相同的情况

11、下，加速段增加。且各干燥器可选择合适的气体条件，有利于热能的回收和合理 利用。在淀粉、奶粉生产中被广泛采用。脉冲式气流干燥器脉冲管内气速随管径变化而交替地增大和减小。由于惯性的作用，颗粒运动速度滞后气体，使气固两相的相对速度增加。旋风式气流干燥器类似于旋风分离器，但更长，气流携带固体颗粒沿切线方向进入后作螺旋运动，使物料在瞬间得到干燥。适用于允许磨损的热敏性物料（如制药行业）。流化床干燥器又称为沸腾床干燥器，是流态化技术在干燥作业上的应用。多层流化床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

12、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。气体出口加料床内分离器溢流管出料热风主要问题：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。卧式多室流化床转筒干燥器耙式真空干燥机利用物料中的水份在真空状态下沸点降低的特点进行干燥。设备用蒸汽夹套间接加热，水份受热蒸发并被及时抽除。在干燥机壳体内部，耙齿通过传动轴带动，耙齿端与轴线设计有一定夹角，主轴通过正向反向转动使物料沿轴向移动以利于干燥及出料。基质：树脂、纤维素、葡聚糖、琼脂糖配基：酸性阳离子（CM）、碱性阴离子（DEAE）离子交换介质预处理：物理、化学上样：淋洗：洗脱方法：改变溶液pH值、离子强度再生：酸性阳离子树脂酸-碱-酸-缓冲溶液淋洗碱性阴离子树脂碱-酸-碱-缓冲溶液淋洗离子交换流程在理想干燥器内将1000kg的湿物料自含水量50%干燥至6%（均