干燥过程概述课件

一、干燥过程的原理气、固相中所含湿分的不同分离物系固体中的湿分形成两相体系的方法引入一气相（干燥介质）传质原理（固相＋气相）一、干燥过程的原理气、固相中所含湿分的不同分离物系固体中的湿固体物料干燥过程湿物料热空气气膜气相主体Q

推动力t-twN

推动力pw-p固体物料干燥过程湿热气膜气相主体Q推动力t-t二、干燥过程的应用应用示例湿聚氯乙烯干燥成聚氯乙烯产品湿尿素干燥成尿素产品含水量3%含水量

≤0.5%干燥含水量2%含水量

≤0.3%干燥二、干燥过程的应用应用示例湿聚氯乙烯干燥成聚氯乙烯产品湿尿素三、干燥过程与其他除湿方法的比较工程中的常用除湿方法机械除湿物理除湿利用热能除湿干燥除湿的特点除湿彻底能耗高为节能工业上多采用联合除湿机械除湿干燥除湿沉降过滤离心吸附干燥三、干燥过程与其他除湿方法的比较工程中的常用除湿方法机械除11.1干燥过程概述

11.1.1干燥的原理与应用第十一章固体物料的干燥11.1.2干燥过程的分类11.1干燥过程概述11.1.1干燥的原理与应用第十一按操作压力分类干燥按传热方式分类干燥过程的分类常压干燥

真空干燥√传导干燥

对流干燥√按操作方式分类辐射干燥介电加热干燥√干燥间歇干燥

连续干燥√干燥√√按操作压力分类干燥按传热方式分类干燥过程的分类常压干燥真空11.1干燥过程概述

第十一章固体物料的干燥11.2.1湿空气的性质11.2湿空气的性质及湿度图

11.1干燥过程概述第十一章固体物料的干燥11.2一、湿度H(湿含量)干燥介质干燥湿分计算基准湿空气中水汽的质量与绝干空气的质量之比定义湿空气水分1kg绝干气kg水汽/kg绝干气H符号单位kg

/kg绝干气一、湿度H(湿含量)干燥介质干燥湿分计算基准湿空气中水汽常压下湿空气可视为理想气体一、湿度H(湿含量)水汽的分压总压湿空气中水汽与绝干气的摩尔比常压下湿空气可视为理想气体一、湿度H(湿含量)水汽的总压湿空气被水所饱和若饱和湿空气一、湿度H(湿含量)空气温度下纯水的饱和蒸气压湿空气被水所饱和若饱和湿空气一、湿度H(湿含量)空气温度二、相对湿度湿空气中水汽分压与同温度水的饱和蒸气压之比％定义符号单位二、相对湿度湿空气中水汽分压与同温度水的饱和蒸气％定义符号单～干燥能力吸收水分能力～～干燥速率传质推动力～p

=0

=0

绝干空气p=ps

=100％饱和空气二、相对湿度分析～干燥吸收水～～干燥传质推动力～p=0=0三、比体积vH以1kg绝干气为基准的湿空气的体积m3湿空气/kg绝干气定义符号单位三、比体积vH以1kg绝干气为基准的湿空气的体积m3设湿空气的温度为t湿空气的湿度为H湿空气的总压力为p总三、比体积vH设湿空气的温度为t湿空气的湿度为H湿空气的总压力为p四、比热容cH常压下将以1kg绝干气为基准的湿空气的温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量kJ/(kg绝干气·℃)定义符号单位设湿空气的湿度为H则绝干气比热容水汽的比热容四、比热容cH常压下将以1kg绝干气为基准的湿空气的在常用温度范围内

cg=1.01kJ/(kg绝干气·℃)cv=1.88kJ/(kg水汽·℃)四、比热容cH故有

在常用温度范围内cg=1.01kJ/(kg绝干气·五、焓IkJ/kg绝干气以1kg绝干气为基准的湿空气的焓值则定义符号单位绝干气的焓值为Ig水汽的焓值为Iv设五、焓IkJ/kg绝干气以1kg绝干气为基准的湿空气湿空气的温度为t湿空气的湿度为H以0℃为基准设五、焓I则

湿空气的温度为t湿空气的湿度为H以0℃为基准设五、焓六、温度1.干球温度与湿球温度

用普通温度计直接测得的湿空气的温度，称为干球温度，简称温度，以t表示。它是湿空气的真实温度。(1)干球温度

t(2)湿球温度tW

用湿球温度计测得的湿空气的温度，称为湿球温度。湿球温度可度量湿空气的湿度大小。六、温度1.干球温度与湿球温度用普通温湿球温度计示意图湿球温度计示意图不饱和湿空气

水接触水分汽化:向气相主体传递(汽化热为水分本身温度降低放出显热)热量传递

湿度差

质量传递

温度差

热量由气相主体传递给水分(气相温度下降)达平衡状态

t＝tw

温度维持不变

不饱和湿空气

六、温度湿球温度的测量机理不饱和水接触水分汽化:向气相主体传递热量传递湿度差质量(3)湿球温度与干球温度及湿度的关系湿空气的干球温度为t湿空气的湿度为H设湿空气的湿球温度为tw气膜中饱和湿度为传热速率为J/s传质速率为kg/s六、温度(3)湿球温度与干球温度及湿度的关系湿空气的干球温度为t湿稳态下联立得测定

t、tw

湿度

H

不饱和湿空气t>tw

饱和湿空气t=tw

六、温度稳态下联立得测定t、tw湿度H不饱和湿空气

水绝热状态接触水分汽化:向气相主体传递(汽化热为水分本身温度降低放出显热)热量传递

饱和湿空气湿度差

质量传递

温度差

热量由气相主体传递给水分(气相温度下降－绝热冷却)达饱和状态

t＝tas

H＝Has

＝100％2.绝热饱和冷却温度tas六、温度不饱和水绝热状态接触水分汽化:向气相主体传递热量传递饱和绝热饱和冷却塔示意图1－塔身2－填料3－循环泵绝热状态绝热饱和冷却塔示意图1－塔身绝热状态绝热饱和温度与干球温度及湿度的关系不饱和湿空气的焓饱和湿空气的焓绝热过程六、温度绝热饱和温度与干球温度及湿度的关系不饱和湿空气的焓饱和湿空气因为H、Has值很小整理得通常比较得六、温度因为H、Has值很小整理得通常比较得六、温度不饱和湿空气

饱和湿空气等湿下冷却达饱和状态

t＝td

＝100％

t～ps～示例：露珠的产生不饱和湿空气

t>

tw（tas）>

td饱和湿空气

t＝

tw（tas）=

td3.露点td六、温度不饱和饱和湿等湿下冷却达饱和状态t＝td＝练习题目思考题作业题:1、21.湿空气的湿度、相对湿度、比体积、比热容和

焓各表示何意义，如何计算？2.湿空气的干球温度、湿球温度、绝热饱和冷却

温度、露点各表示何意义，其关系如何？练习题目思考题作业题:1、21.湿空气的湿度、相11.1干燥过程概述

第十一章固体物料的干燥11.2.1湿空气的性质11.2湿空气的性质及湿度图

11.2.2湿空气的湿度图11.1干燥过程概述第十一章固体物料的干燥11.2在一定总压下，湿空气的各参数中，只有两个是独立的，只要确定了湿空气的两个独立参数，湿空气的状态就确定了。工程上为了方便计算，常将湿空气各参数标绘成图，称为湿空气的湿度图。一、H-I图的构造湿空气的湿度图湿度-焓（H-I）图湿度-温度（H-t）图√在一定总压下，湿空气的各参数中，只有两个是独湿空气的H-I图湿空气的H-I图H-I图由以下线群组成等湿度线（等H线）范围0～0.2kg/kg绝干气

等焓线（等I线）范围0～680kJ/kg绝干气

等干球温度线（等t线）范围0～250℃等相对湿度线（等

线）范围5～100％

=100％饱和空气线蒸汽分压线（p

线）范围0～26kPa一、H-I图的构造H-I图由以下线群组成等湿度线（等H线）范围0～1.已知状态点求湿空气的参数

已知状态点可由H-I图求出湿空气的各参数值：

湿度H温度焓I相对湿度

水汽分压p干球温度t绝热饱和冷却温度tas(湿球温度

tW)露点td二、H-I图的应用1.已知状态点求湿空气的参数已知状态点可由H-I图求出已知状态点求湿空气的参数AHtIptdtastW已知状态点求湿空气的参数AHtIptdtastW2.由两个独立参数确定其它参数

已知两个独立参数可由H-I图确定湿空气的状态点，继而求出湿空气的各参数值。已知温度

t－湿球温度tW已知温度

t－露点td已知温度

t－相对湿度

二、H-I图的应用2.由两个独立参数确定其它参数已知两个独立参数可由已知状态点求湿空气的参数AHtIptdtastW已知状态点求湿空气的参数AHtIptdtastW已知状态点求湿空气的参数AHtIptdtastW已知状态点求湿空气的参数AHtIptdtastW已知状态点求湿空气的参数AHtIptdtastW已知状态点求湿空气的参数AHtIptdtastW11.1干燥过程概述

第十一章固体物料的干燥11.2湿空气的性质及湿度图

11.3干燥过程的物料衡算与热量衡算

11.3.1 湿物料的性质11.1干燥过程概述第十一章固体物料的干燥11.2一、湿物料的含水量1.湿基含水量

kg/kg湿物料

湿基含水量是指湿物料中水分的质量分率。工业上通常用湿基含水量表示湿物料的含水量。注意一、湿物料的含水量1.湿基含水量kg/kg湿物料湿基2.干基含水量

干基含水量是指湿物料中水分质量与绝干物料的质量比。kg/kg绝干料

两种含水量之间的关系

一、湿物料的含水量2.干基含水量干基含水量是指湿物料中水分质量与绝干二、湿物料的比热容cm将以1kg绝干料为基准的湿物料的温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量kJ/(kg绝干料·℃)定义符号单位设湿物料的干基湿含量为X则绝干料比热容水分的比热容二、湿物料的比热容cm将以1kg绝干料为基准的湿物料在常用温度范围内

cw=4.187kJ/(kg水·℃)故有

二、湿物料的比热容cm在常用温度范围内cw=4.187kJ/(kg水·℃kJ/kg绝干料以1kg绝干料为基准的湿物料的焓值则定义符号单位设水的焓值为IwkJ/kg绝干料以1kg绝干料为基准的湿物料的焓值则定义以0℃为基准则

设湿物料的温度为湿物料的干基湿含量为X三、湿物料的焓以0℃为基准则设湿物料的温度为湿物料的干基湿含量为X三、11.1干燥过程概述

第十一章固体物料的干燥11.2湿空气的性质及湿度图

11.3干燥过程的物料衡算与热量衡算

11.3.1湿物料的性质11.3.2干燥过程的物料衡算与热量衡算

11.1干燥过程概述第十一章固体物料的干燥11.2一、物料衡算干燥器物料衡算示意图

干燥器

新鲜空气

废气

湿物料

干燥产品

绝干空气流量绝干物料流量干燥产品流量湿物料处理量一、物料衡算干燥器物料衡算示意图干燥器新鲜空气废气湿1.水分蒸发量W

kg/s

以1

s

为基准，设干燥器内无物料损失，对干燥器作物料衡算一、物料衡算则

单位时间内水分蒸发量1.水分蒸发量Wkg/s以1s为基准，设干燥2.空气消耗量

L

kg绝干气/s

得

一、物料衡算由

单位时间内消耗的绝干空气量2.空气消耗量Lkg绝干气/s得一、物料衡算由单位湿空气(新鲜空气)的消耗量为

kg湿空气/s

湿空气(新鲜空气)的体积消耗量为

m3湿空气/s

一、物料衡算设

绝干空气消耗量为

L

湿空气的湿度为

H1

则

湿空气(新鲜空气)的消耗量为kg湿空气/s湿空气(新鲜空单位空气消耗量为

kg绝干气/kg

水一、物料衡算单位时间内消耗的绝干空气量单位空气消耗量为kg绝干气/kg水一、物料衡算单位时间3.湿物料处理量及干燥产品流量

kg/s

绝干料衡算湿物料处理量干燥产品流量kg/s

一、物料衡算3.湿物料处理量及干燥产品流量kg/s绝干料衡算湿物料处二、热量衡算干燥器热量衡算示意图

Qp—预热器消耗热量，kWQD—干燥器补充热量，kWQL—热损失速率，kW干燥器

新鲜空气

废气

湿物料

干燥产品

预热器

二、热量衡算干燥器热量衡算示意图Qp—预热器消耗热量，k预热器热量衡算

干燥器热量衡算

整个系统热量衡算

一、热量衡算基本方程预热器热量衡算干燥器热量衡算整个系统热量衡算一、热量衡由

设一、热量衡算基本方程绝干空气的焓水汽的焓则由设一、热量衡算基本方程绝干空气的焓水汽的焓则以0℃为基准故

一、热量衡算基本方程以0℃为基准故一、热量衡算基本方程一、热量衡算基本方程物料的焓值

湿物料的平均比热容绝干料的平均比热容水的比热容一、热量衡算基本方程物料的焓值湿物料的平均比热容绝干料的平由整理得

加热空气一、热量衡算基本方程加热物料蒸发水分损失热量由整理得加热一、热量衡算基本方程加热蒸发水分损失热量练习题目思考题作业题:3、4、51.H-I图的构造如何，如何由湿空气的状态

点确定其状态参数？2.如何对干燥系统进行物料衡算？3.热量衡算的基本方程式是如何获得的？

练习题目思考题作业题:3、4、51.H-I图的构造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

11.3.1湿物料的性质11.3.2干燥过程的物料衡算与热量衡算

11.3.3空气通过干燥器时的状态变化第十一章固体物料的干燥11.3干燥过程的物料衡算与热一、绝热干燥过程1.绝热干燥过程的状态变化理想干燥等焓干燥ABC一、绝热干燥过程1.绝热干燥过程的状态变化理想干燥ABC不向干燥器补充热量干燥器的热损失可忽略物料进出干燥器的焓相等ＱD=0

ＱL=0

一、绝热干燥过程2.绝热干燥过程的条件不向干燥器补充热量干燥器的热损失可忽略物料进出干燥器的由一、绝热干燥过程故则由一、绝热干燥过程故则二、非绝热干燥过程1.非绝热干燥过程的状态变化实际干燥AB等温干燥升焓干燥降焓干燥二、非绝热干燥过程1.非绝热干燥过程的状态变化实际AB等温升降焓干燥过程应满足以下条件不向干燥器补充热量干燥器的热损失不能忽略物料进出干燥器的焓不相等ＱD=0

ＱL>0

2.非绝热干燥过程的条件二、非绝热干燥过程降焓干燥过程应满足以下条件不向干燥器补充热量干燥器的热二、非绝热干燥过程由故则二、非绝热干燥过程由故则升焓干燥过程应满足以下条件需向干燥器补充热量干燥器的热损失不能忽略物料进出干燥器的焓不相等且

ＱL>0

二、非绝热干燥过程升焓干燥过程应满足以下条件需向干燥器补充热量干燥器的热二、非绝热干燥过程由故则因二、非绝热干燥过程由故则因等温干燥过程应满足以下条件干燥器的热损失不能忽略物料进出干燥器的焓不相等需向干燥器补充热量ＱD足够大，维持t1=

t2且

ＱL>

0

二、非绝热干燥过程等温干燥过程应满足以下条件干燥器的热损失不能忽略物料进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

11.3.1湿物料的性质11.3.2干燥过程的物料衡算与热量衡算

11.3.3空气通过干燥器时的状态变化11.3.4干燥系统的热效率第十一章固体物料的干燥11.3干燥过程的物料衡算与热一、干燥系统的热效率干燥系统的热效率定义

蒸发水分所需热量一、干燥系统的热效率干燥系统的热效率定义蒸发水分一、干燥系统的热效率由

忽略湿物料中水分带入系统中的焓，则

故

对于理想干燥器一、干燥系统的热效率由忽略湿物料中水分带入系统中的焓，则二、提高干燥系统热效率的措施提高干燥系统热效率措施采用二级干燥采用内换热器干燥系统的保温采用废气循环工艺二、提高干燥系统热效率的措施提高干燥系统热效率措施采用二级二、提高干燥系统热效率的措施废气循环干燥系统（1）二、提高干燥系统热效率的措施废气循环干燥系统（1）二、提高干燥系统热效率的措施废气循环干燥系统（2）二、提高干燥系统热效率的措施废气循环干燥系统（2）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物料中水分的性质第十一章固体物料的干燥11.3干燥过程的物料衡算与热一、平衡水分与自由水分湿物料湿空气接触时间～平衡曲线达平衡状态时平衡含水量～X*X1.平衡曲线一、平衡水分与自由水分湿物料湿空气接触～平衡曲线达平衡状态平衡含水量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-棉花平衡含水量X*与空气相对湿度的关系（25℃）1-新闻纸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、平衡水分与自由水分在一定的干燥条件下不能被除去的水分平衡水分X*大于平衡水结合水分的特点结合力强，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结合水分的特点结合力强，不易除去。二、结合水分与非结合水分物非结合水分的特点结合力弱，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非结合水分的特点结合力弱，容易除去。物料所含水分＝结合水分＋固体物料中所含水分的性质总水分平衡水分自由水分非结合水分结合水分固体物料中所含水分的性质总平衡自由非结合水分结合水分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的计算第十一章固体物料的干燥11.3干燥过程的物料衡算与热一、干燥实验和干燥曲线1.恒定干燥实验恒定干燥条件间歇操作用大量的空气干燥少量的物料维持空气的速度及与物料的接触方式不变实验数据一、干燥实验和干燥曲线1.恒定干燥实验恒定干燥条件间歇操作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

仪表洞道干燥实验流程示意图1－洞道干燥室一、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～～～降速干燥阶段（第二干燥阶段）～～～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料一、干燥实验和干燥曲线预热阶段～～恒速干燥阶段（第一干燥阶段一、干燥实验和干燥曲线2.干燥曲线将物料含水量Ｘ（或物料表面温度

）对干燥干燥曲线X-τ

曲线θ

-τ曲线时间τ绘图，所得图形称为干燥曲线。一、干燥实验和干燥曲线2.干燥曲线将物料含水干燥曲线（X-τ关系

）预热阶段恒速干燥阶段降速干燥阶段干燥曲线（X-τ关系）预热阶段恒速干燥阶段降速干燥阶段干燥曲线（θ-τ关系

）预热阶段恒速干燥阶段降速干燥阶段干燥曲线（θ-τ关系）预热阶段恒速干燥阶段降速干燥阶段思考题作业题:6、7、8练习题目2.何为平衡水分与自由水分，根据什么划分？3.何为结合水分与非结合水分，根据什么划分？4.干燥曲线有何形式，其构造如何？1.空气通过干燥器时有哪些状态变化？思考题作业题:6、7、8练习题目2.何为平衡水分与第十一章固体物料的干燥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的计算一、干燥实验和干燥曲线第十一章固体物料的干燥11.4干燥速率与干燥时间1二、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。kg/(m2·ｓ)定义干燥速率定义式干燥速率二、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2.干燥速率曲线U与Ｘ的关系曲线—干燥速率曲线。干燥曲线干燥速率曲线曲线斜率二、干燥速率曲线及干燥过程分析2.干燥速率曲线U与Ｘ的关系曲线—干燥速率曲线。干燥曲恒定干燥条件下干燥速率曲线预热阶段恒速干燥阶段降速干燥阶段临界湿含量临界干燥速率恒定干燥条件下干燥速率曲线预热阶段恒速干燥阶段降临界湿临界干湿空气水分传递①由内部向表面迁移②由表面向空气中汽化湿物料①②二、干燥速率曲线及干燥过程分析3.干燥机理及影响因素湿空气水分传递①由内部向表面迁移②由表面向空气中汽化湿物料(1)恒速干燥阶段内部迁移速率>>表面汽化速率特征表面维持润湿状态，汽化的水分为非结合水分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(1)恒速干燥阶段内部迁>>表面汽特征表面维持润湿状态，汽化设二、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一批操作中蒸发的水分量为则空气与物料表面的对流传热速率为设二、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联立并整理得二、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联立并二、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颗粒平均直径空气导热系数空气运动黏度颗粒沉降速度二、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(2)降速干燥阶段内部迁移速率<表面汽化速率表面逐渐变干，汽化的水分为结合水分干燥速率内部迁移控制阶段特征二、干燥速率曲线及干燥过程分析(2)降速干燥阶段内部迁<表面汽表面逐渐变干，汽化的水分为结1.恒速干燥阶段由三、干燥时间的计算分离变量积分1.恒速干燥阶段由三、干燥时间的计算分离变量积分得恒速干燥阶段干燥时间Xc的来源由干燥速率曲线得出由手册查出三、干燥时间的计算得恒速干燥阶Xc的来源由干燥速率曲线得出由手册查出三、干燥时Uc的来源由干燥速率曲线得出由经验公式计算三、干燥时间的计算Uc的来源由干燥速率曲线得出由经验公式计算三、干燥时间的计算2.降速干燥阶段由三、干燥时间的计算分离变量积分2.降速干燥阶段由三、干燥时间的计算分离变量积分设U与X为线性关系三、干燥时间的计算设U与X为线性关系三、干燥时间的计算积分得三、干燥时间的计算降速干燥阶段干燥时间积分得三、干燥时间的计算降速干燥阶若X*

很低或缺乏X*数据，令三、干燥时间的计算则故此降速干燥阶段干燥时间若X*很低或缺乏X*数据，令三、干燥时间的计算则总干燥时间三、干燥时间的计算若总干燥时间三、干燥时间的计算若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第十一章固体物料的干燥11.3干燥过程的物料衡算与热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。变动条件下的干燥过程连续逆流干燥器中在连续干燥器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第十一章固体物料的干燥11.3干燥过程的物料衡算与热一、干燥器的基本要求干燥器的基本要求保证干燥产品的质量要求干燥速率快操作控制方便、劳动条件好含水量强度形状热效率高一、干燥器的基本要求干燥器的基本要求保证干燥产品的质量要求二、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二、干燥器的分类按传热方式分类对流干厢式干燥器气流干燥器√沸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干燥器的主要型式第十一章固体物料的干燥11.6干燥器11.6.1干干燥器的主要型式(自学)

自学要求①掌握

5

种以上主要干燥器的名称。②了解主要干燥器的结构形式与工作原理。③了解干燥器选型时应考虑的主要因素。干燥器的主要型式(自学)自学要求①掌握5种以上主要干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)第十一章固体物料的干燥11.6干燥器11.6.1干思考题作业题: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？思考题作业题:10、11、12练习题目1.何为干燥本章小结本章重点掌握内容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变化干燥系统的热效率本章小结本章重点掌握内容湿空气的性质及湿度图干燥过本章小结干燥速率与干燥时间物料中水分的性质干燥曲线干燥速率与干燥速率曲线干燥过程机理本章小结干燥速率与干燥时间一、干燥过程的原理气、固相中所含湿分的不同分离物系固体中的湿分形成两相体系的方法引入一气相（干燥介质）传质原理（固相＋气相）一、干燥过程的原理气、固相中所含湿分的不同分离物系固体中的湿固体物料干燥过程湿物料热空气气膜气相主体Q

推动力t-twN

推动力pw-p固体物料干燥过程湿热气膜气相主体Q推动力t-t二、干燥过程的应用应用示例湿聚氯乙烯干燥成聚氯乙烯产品湿尿素干燥成尿素产品含水量3%含水量

≤0.5%干燥含水量2%含水量

≤0.3%干燥二、干燥过程的应用应用示例湿聚氯乙烯干燥成聚氯乙烯产品湿尿素三、干燥过程与其他除湿方法的比较工程中的常用除湿方法机械除湿物理除湿利用热能除湿干燥除湿的特点除湿彻底能耗高为节能工业上多采用联合除湿机械除湿干燥除湿沉降过滤离心吸附干燥三、干燥过程与其他除湿方法的比较工程中的常用除湿方法机械除11.1干燥过程概述

11.1.1干燥的原理与应用第十一章固体物料的干燥11.1.2干燥过程的分类11.1干燥过程概述11.1.1干燥的原理与应用第十一按操作压力分类干燥按传热方式分类干燥过程的分类常压干燥

真空干燥√传导干燥

对流干燥√按操作方式分类辐射干燥介电加热干燥√干燥间歇干燥

连续干燥√干燥√√按操作压力分类干燥按传热方式分类干燥过程的分类常压干燥真空11.1干燥过程概述

第十一章固体物料的干燥11.2.1湿空气的性质11.2湿空气的性质及湿度图

11.1干燥过程概述第十一章固体物料的干燥11.2一、湿度H(湿含量)干燥介质干燥湿分计算基准湿空气中水汽的质量与绝干空气的质量之比定义湿空气水分1kg绝干气kg水汽/kg绝干气H符号单位kg

/kg绝干气一、湿度H(湿含量)干燥介质干燥湿分计算基准湿空气中水汽常压下湿空气可视为理想气体一、湿度H(湿含量)水汽的分压总压湿空气中水汽与绝干气的摩尔比常压下湿空气可视为理想气体一、湿度H(湿含量)水汽的总压湿空气被水所饱和若饱和湿空气一、湿度H(湿含量)空气温度下纯水的饱和蒸气压湿空气被水所饱和若饱和湿空气一、湿度H(湿含量)空气温度二、相对湿度湿空气中水汽分压与同温度水的饱和蒸气压之比％定义符号单位二、相对湿度湿空气中水汽分压与同温度水的饱和蒸气％定义符号单～干燥能力吸收水分能力～～干燥速率传质推动力～p

=0

=0

绝干空气p=ps

=100％饱和空气二、相对湿度分析～干燥吸收水～～干燥传质推动力～p=0=0三、比体积vH以1kg绝干气为基准的湿空气的体积m3湿空气/kg绝干气定义符号单位三、比体积vH以1kg绝干气为基准的湿空气的体积m3设湿空气的温度为t湿空气的湿度为H湿空气的总压力为p总三、比体积vH设湿空气的温度为t湿空气的湿度为H湿空气的总压力为p四、比热容cH常压下将以1kg绝干气为基准的湿空气的温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量kJ/(kg绝干气·℃)定义符号单位设湿空气的湿度为H则绝干气比热容水汽的比热容四、比热容cH常压下将以1kg绝干气为基准的湿空气的在常用温度范围内

cg=1.01kJ/(kg绝干气·℃)cv=1.88kJ/(kg水汽·℃)四、比热容cH故有

在常用温度范围内cg=1.01kJ/(kg绝干气·五、焓IkJ/kg绝干气以1kg绝干气为基准的湿空气的焓值则定义符号单位绝干气的焓值为Ig水汽的焓值为Iv设五、焓IkJ/kg绝干气以1kg绝干气为基准的湿空气湿空气的温度为t湿空气的湿度为H以0℃为基准设五、焓I则

湿空气的温度为t湿空气的湿度为H以0℃为基准设五、焓六、温度1.干球温度与湿球温度

用普通温度计直接测得的湿空气的温度，称为干球温度，简称温度，以t表示。它是湿空气的真实温度。(1)干球温度

t(2)湿球温度tW

用湿球温度计测得的湿空气的温度，称为湿球温度。湿球温度可度量湿空气的湿度大小。六、温度1.干球温度与湿球温度用普通温湿球温度计示意图湿球温度计示意图不饱和湿空气

水接触水分汽化:向气相主体传递(汽化热为水分本身温度降低放出显热)热量传递

湿度差

质量传递

温度差

热量由气相主体传递给水分(气相温度下降)达平衡状态

t＝tw

温度维持不变

不饱和湿空气

六、温度湿球温度的测量机理不饱和水接触水分汽化:向气相主体传递热量传递湿度差质量(3)湿球温度与干球温度及湿度的关系湿空气的干球温度为t湿空气的湿度为H设湿空气的湿球温度为tw气膜中饱和湿度为传热速率为J/s传质速率为kg/s六、温度(3)湿球温度与干球温度及湿度的关系湿空气的干球温度为t湿稳态下联立得测定

t、tw

湿度

H

不饱和湿空气t>tw

饱和湿空气t=tw

六、温度稳态下联立得测定t、tw湿度H不饱和湿空气

水绝热状态接触水分汽化:向气相主体传递(汽化热为水分本身温度降低放出显热)热量传递

饱和湿空气湿度差

质量传递

温度差

热量由气相主体传递给水分(气相温度下降－绝热冷却)达饱和状态

t＝tas

H＝Has

＝100％2.绝热饱和冷却温度tas六、温度不饱和水绝热状态接触水分汽化:向气相主体传递热量传递饱和绝热饱和冷却塔示意图1－塔身2－填料3－循环泵绝热状态绝热饱和冷却塔示意图1－塔身绝热状态绝热饱和温度与干球温度及湿度的关系不饱和湿空气的焓饱和湿空气的焓绝热过程六、温度绝热饱和温度与干球温度及湿度的关系不饱和湿空气的焓饱和湿空气因为H、Has值很小整理得通常比较得六、温度因为H、Has值很小整理得通常比较得六、温度不饱和湿空气

饱和湿空气等湿下冷却达饱和状态

t＝td

＝100％

t～ps～示例：露珠的产生不饱和湿空气

t>

tw（tas）>

td饱和湿空气

t＝

tw（tas）=

td3.露点td六、温度不饱和饱和湿等湿下冷却达饱和状态t＝td＝练习题目思考题作业题:1、21.湿空气的湿度、相对湿度、比体积、比热容和

焓各表示何意义，如何计算？2.湿空气的干球温度、湿球温度、绝热饱和冷却

温度、露点各表示何意义，其关系如何？练习题目思考题作业题:1、21.湿空气的湿度、相11.1干燥过程概述

第十一章固体物料的干燥11.2.1湿空气的性质11.2湿空气的性质及湿度图

11.2.2湿空气的湿度图11.1干燥过程概述第十一章固体物料的干燥11.2在一定总压下，湿空气的各参数中，只有两个是独立的，只要确定了湿空气的两个独立参数，湿空气的状态就确定了。工程上为了方便计算，常将湿空气各参数标绘成图，称为湿空气的湿度图。一、H-I图的构造湿空气的湿度图湿度-焓（H-I）图湿度-温度（H-t）图√在一定总压下，湿空气的各参数中，只有两个是独湿空气的H-I图湿空气的H-I图H-I图由以下线群组成等湿度线（等H线）范围0～0.2kg/kg绝干气

等焓线（等I线）范围0～680kJ/kg绝干气

等干球温度线（等t线）范围0～250℃等相对湿度线（等

线）范围5～100％

=100％饱和空气线蒸汽分压线（p

线）范围0～26kPa一、H-I图的构造H-I图由以下线群组成等湿度线（等H线）范围0～1.已知状态点求湿空气的参数

已知状态点可由H-I图求出湿空气的各参数值：

湿度H温度焓I相对湿度

水汽分压p干球温度t绝热饱和冷却温度tas(湿球温度

tW)露点td二、H-I图的应用1.已知状态点求湿空气的参数已知状态点可由H-I图求出已知状态点求湿空气的参数AHtIptdtastW已知状态点求湿空气的参数AHtIptdtastW2.由两个独立参数确定其它参数

已知两个独立参数可由H-I图确定湿空气的状态点，继而求出湿空气的各参数值。已知温度

t－湿球温度tW已知温度

t－露点td已知温度

t－相对湿度

二、H-I图的应用2.由两个独立参数确定其它参数已知两个独立参数可由已知状态点求湿空气的参数AHtIptdtastW已知状态点求湿空气的参数AHtIptdtastW已知状态点求湿空气的参数AHtIptdtastW已知状态点求湿空气的参数AHtIptdtastW已知状态点求湿空气的参数AHtIptdtastW已知状态点求湿空气的参数AHtIptdtastW11.1干燥过程概述

第十一章固体物料的干燥11.2湿空气的性质及湿度图

11.3干燥过程的物料衡算与热量衡算

11.3.1 湿物料的性质11.1干燥过程概述第十一章固体物料的干燥11.2一、湿物料的含水量1.湿基含水量

kg/kg湿物料

湿基含水量是指湿物料中水分的质量分率。工业上通常用湿基含水量表示湿物料的含水量。注意一、湿物料的含水量1.湿基含水量kg/kg湿物料湿基2.干基含水量

干基含水量是指湿物料中水分质量与绝干物料的质量比。kg/kg绝干料

两种含水量之间的关系

一、湿物料的含水量2.干基含水量干基含水量是指湿物料中水分质量与绝干二、湿物料的比热容cm将以1kg绝干料为基准的湿物料的温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量kJ/(kg绝干料·℃)定义符号单位设湿物料的干基湿含量为X则绝干料比热容水分的比热容二、湿物料的比热容cm将以1kg绝干料为基准的湿物料在常用温度范围内

cw=4.187kJ/(kg水·℃)故有

二、湿物料的比热容cm在常用温度范围内cw=4.187kJ/(kg水·℃kJ/kg绝干料以1kg绝干料为基准的湿物料的焓值则定义符号单位设水的焓值为IwkJ/kg绝干料以1kg绝干料为基准的湿物料的焓值则定义以0℃为基准则

设湿物料的温度为湿物料的干基湿含量为X三、湿物料的焓以0℃为基准则设湿物料的温度为湿物料的干基湿含量为X三、11.1干燥过程概述

第十一章固体物料的干燥11.2湿空气的性质及湿度图

11.3干燥过程的物料衡算与热量衡算

11.3.1湿物料的性质11.3.2干燥过程的物料衡算与热量衡算

11.1干燥过程概述第十一章固体物料的干燥11.2一、物料衡算干燥器物料衡算示意图

干燥器

新鲜空气

废气

湿物料

干燥产品

绝干空气流量绝干物料流量干燥产品流量湿物料处理量一、物料衡算干燥器物料衡算示意图干燥器新鲜空气废气湿1.水分蒸发量W

kg/s

以1

s

为基准，设干燥器内无物料损失，对干燥器作物料衡算一、物料衡算则

单位时间内水分蒸发量1.水分蒸发量Wkg/s以1s为基准，设干燥2.空气消耗量

L

kg绝干气/s

得

一、物料衡算由

单位时间内消耗的绝干空气量2.空气消耗量Lkg绝干气/s得一、物料衡算由单位湿空气(新鲜空气)的消耗量为

kg湿空气/s

湿空气(新鲜空气)的体积消耗量为

m3湿空气/s

一、物料衡算设

绝干空气消耗量为

L

湿空气的湿度为

H1

则

湿空气(新鲜空气)的消耗量为kg湿空气/s湿空气(新鲜空单位空气消耗量为

kg绝干气/kg

水一、物料衡算单位时间内消耗的绝干空气量单位空气消耗量为kg绝干气/kg水一、物料衡算单位时间3.湿物料处理量及干燥产品流量

kg/s

绝干料衡算湿物料处理量干燥产品流量kg/s

一、物料衡算3.湿物料处理量及干燥产品流量kg/s绝干料衡算湿物料处二、热量衡算干燥器热量衡算示意图

Qp—预热器消耗热量，kWQD—干燥器补充热量，kWQL—热损失速率，kW干燥器

新鲜空气

废气

湿物料

干燥产品

预热器

二、热量衡算干燥器热量衡算示意图Qp—预热器消耗热量，k预热器热量衡算

干燥器热量衡算

整个系统热量衡算

一、热量衡算基本方程预热器热量衡算干燥器热量衡算整个系统热量衡算一、热量衡由

设一、热量衡算基本方程绝干空气的焓水汽的焓则由设一、热量衡算基本方程绝干空气的焓水汽的焓则以0℃为基准故

一、热量衡算基本方程以0℃为基准故一、热量衡算基本方程一、热量衡算基本方程物料的焓值

湿物料的平均比热容绝干料的平均比热容水的比热容一、热量衡算基本方程物料的焓值湿物料的平均比热容绝干料的平由整理得

加热空气一、热量衡算基本方程加热物料蒸发水分损失热量由整理得加热一、热量衡算基本方程加热蒸发水分损失热量练习题目思考题作业题:3、4、51.H-I图的构造如何，如何由湿空气的状态

点确定其状态参数？2.如何对干燥系统进行物料衡算？3.热量衡算的基本方程式是如何获得的？

练习题目思考题作业题:3、4、51.H-I图的构造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

11.3.1湿物料的性质11.3.2干燥过程的物料衡算与热量衡算

11.3.3空气通过干燥器时的状态变化第十一章固体物料的干燥11.3干燥过程的物料衡算与热一、绝热干燥过程1.绝热干燥过程的状态变化理想干燥等焓干燥ABC一、绝热干燥过程1.绝热干燥过程的状态变化理想干燥ABC不向干燥器补充热量干燥器的热损失可忽略物料进出干燥器的焓相等ＱD=0

ＱL=0

一、绝热干燥过程2.绝热干燥过程的条件不向干燥器补充热量干燥器的热损失可忽略物料进出干燥器的由一、绝热干燥过程故则由一、绝热干燥过程故则二、非绝热干燥过程1.非绝热干燥过程的状态变化实际干燥AB等温干燥升焓干燥降焓干燥二、非绝热干燥过程1.非绝热干燥过程的状态变化实际AB等温升降焓干燥过程应满足以下条件不向干燥器补充热量干燥器的热损失不能忽略物料进出干燥器的焓不相等ＱD=0

ＱL>0

2.非绝热干燥过程的条件二、非绝热干燥过程降焓干燥过程应满足以下条件不向干燥器补充热量干燥器的热二、非绝热干燥过程由故则二、非绝热干燥过程由故则升焓干燥过程应满足以下条件需向干燥器补充热量干燥器的热损失不能忽略物料进出干燥器的焓不相等且

ＱL>0

二、非绝热干燥过程升焓干燥过程应满足以下条件需向干燥器补充热量干燥器的热二、非绝热干燥过程由故则因二、非绝热干燥过程由故则因等温干燥过程应满足以下条件干燥器的热损失不能忽略物料进出干燥器的焓不相等需向干燥器补充热量ＱD足够大，维持t1=

t2且

ＱL>

0

二、非绝热干燥过程等温干燥过程应满足以下条件干燥器的热损失不能忽略物料进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

11.3.1湿物料的性质11.3.2干燥过程的物料衡算与热量衡算

11.3.3空气通过干燥器时的状态变化11.3.4干燥系统的热效率第十一章固体物料的干燥11.3干燥过程的物料衡算与热一、干燥系统的热效率干燥系统的热效率定义

蒸发水分所需热量一、干燥系统的热效率干燥系统的热效率定义蒸发水分一、干燥系统的热效率由

忽略湿物料中水分带入系统中的焓，则

故

对于理想干燥器一、干燥系统的热效率由忽略湿物料中水分带入系统中的焓，则二、提高干燥系统热效率的措施提高干燥系统热效率措施采用二级干燥采用内换热器干燥系统的保温采用废气循环工艺二、提高干燥系统热效率的措施提高干燥系统热效率措施采用二级二、提高干燥系统热效率的措施废气循环干燥系统（1）二、提高干燥系统热效率的措施废气循环干燥系统（1）二、提高干燥系统热效率的措施废气循环干燥系统（2）二、提高干燥系统热效率的措施废气循环干燥系统（2）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物料中水分的性质第十一章固体物料的干燥11.3干燥过程的物料衡算与热一、平衡水分与自由水分湿物料湿空气接触时间～平衡曲线达平衡状态时平衡含水量～X*X1.平衡曲线一、平衡水分与自由水分湿物料湿空气接触～平衡曲线达平衡状态平衡含水量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-棉花平衡含水量X*与空气相对湿度的关系（25℃）1-新闻纸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、平衡水分与自由水分在一定的干燥条件下不能被除去的水分平衡水分X*大于平衡水结合水分的特点结合力强，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结合水分的特点结合力强，不易除去。二、结合水分与非结合水分物非结合水分的特点结合力弱，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非结合水分的特点结合力弱，容易除去。物料所含水分＝结合水分＋固体物料中所含水分的性质总水分平衡水分自由水分非结合水分结合水分固体物料中所含水分的性质总平衡自由非结合水分结合水分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的计算第十一章固体物料的干燥11.3干燥过程的物料衡算与热一、干燥实验和干燥曲线1.恒定干燥实验恒定干燥条件间歇操作用大量的空气干燥少量的物料维持空气的速度及与物料的接触方式不变实验数据一、干燥实验和干燥曲线1.恒定干燥实验恒定干燥条件间歇操作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

仪表洞道干燥实验流程示意图1－洞道干燥室一、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～～～降速干燥阶段（第二干燥阶段）～～～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料一、干燥实验和干燥曲线预热阶段～～恒速干燥阶段（第一干燥阶段一、干燥实验和干燥曲线2.干燥曲线将物料含水量Ｘ（或物料表面温度

）对干燥干燥曲线X-τ

曲线θ

-τ曲线时间τ绘图，所得图形称为干燥曲线。一、干燥实验和干燥曲线2.干燥曲线将物料含水干燥曲线（X-τ关系

）预热阶段恒速干燥阶段降速干燥阶段干燥曲线（X-τ关系）预热阶段恒速干燥阶段降速干燥阶段干燥曲线（θ-τ关系

）预热阶段恒速干燥阶段降速干燥阶段干燥曲线（θ-τ关系）预热阶段恒速干燥阶段降速干燥阶段思考题作业题:6、7、8练习题目2.何为平衡水分与自由水分，根据什么划分？3.何为结合水分与非结合水分，根据什么划分？4.干燥曲线有何形式，其构造如何？1.空气通过干燥器时有哪些状态变化？思考题作业题:6、7、8练习题目2.何为平衡水分与第十一章固体物料的干燥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的计算一、干燥实验和干燥曲线第十一章固体物料的干燥11.4干燥速率与干燥时间1二、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。kg/(m2·ｓ)定义干燥速率定义式干燥速率二、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2.干燥速率曲线U与Ｘ的关系曲线—干燥速率曲线。干燥曲线干燥速率曲线曲线斜率二、干燥速率曲线及干燥过程分析2.干燥速率曲线U与Ｘ的关系曲线—干燥速率曲线。干燥曲恒定干燥条件下干燥速