化工原理干燥课件

第七章干燥第七章干燥本章主要内容

7.1概述7.2湿空气的性质7.3干燥过程的物料衡算和热量衡算7.4干燥速率与干燥时间本章主要内容

7.1概述去湿方法:机械去湿法热能去湿法干燥分类:操作压强：常压干燥,真空干燥；操作方式：连续操作，间歇操作；传热方式：传导干燥，对流干燥，辐射干燥,介电加热干燥。

7.1概述去湿方法:机械去湿法热能去湿法7.1概述对流干燥传质传热过程pi-p水气

传质推动力piθitp水气对流干燥传质传热过程pi-p水气传质推动力piθ7.2湿空气的性质1.湿度H和相对湿度2.湿空气的比热容cH和焓I

3.温度：露点td

干球温度t

湿球温度tw

绝热饱和温度tas4.湿空气的比容υH

7.2湿空气的性质1.湿度H(湿含量)水气-空气体系：饱和空气：

1.湿度H(湿含量)水气-空气体系：饱和空气：相对湿度绝干空气饱和空气相对湿度越小，空气的吸湿能力越强，其反映了空气的干燥能力对于一定湿物料，绝干空气的吸湿能力最强，而饱和空气则不能作为干燥介质。相对湿度绝干空气饱和空气相对湿度越小，空气的吸湿能力越强，其2.湿空气的比热容cH

cg=绝干气比热容，1.01kJ/(kg绝干空气·℃

)；cv=水气比热容，1.88kJ/(kg绝干空气·℃

)以1kg的绝干空气为基准（含Hkg水气）：2.湿空气的比热容cH

cg=绝干气比热容，1.01kJ/湿空气（绝干空气和水汽）的焓I

（干空气及液态水在0℃时焓为零作基准）温度为t及湿度为Ｈ的湿空气以1kg的绝干空气为基准：I=Ig+IvHI=(cg+Hcv)t+Hr0

=(1.01+1.88H)t+2490Hr0—0℃时水的汽化潜热（kJ/kg）湿空气（绝干空气和水汽）的焓I

（干空气及液态水在0℃时湿球温度3.温度：湿球温度由湿空气的温度、湿度所决定；是大量空气和少量水接触后水的温度。不饱和空气:湿球温度tW低于t饱和湿空气:tW=tppi传热传质湿球温度3.温度：湿球温度由湿空气的温度、湿度所决定；是大当空气温度不太高，相对湿度不太低时，空气－水系统可认为:tw=tas

。不饱和湿空气:t>tw(或tas)>td

饱和的湿空气:t＝tw(或tas)＝td绝热饱和温度tas:

绝热饱和过程为等焓过程，是大量水和少量空气接触后空气的温度。露点温度td；当空气温度不太高，相对湿度不太低时，空气－水系统可认为:tw4.湿空气的比容vH4.湿空气的比容vH（1）等湿线（2）等焓线（3）等温线（4）等相对湿度线（5）水气分压线焓湿图（1）等湿线（2）等焓线（3）等温为什么空气进干燥器前要预热？化工原理干燥课件H-I图的用法：1.已知状态点A，确定空气性质对一定状态空气，温度越高，相对湿度越小，焓值越高。H-I图的用法：1.已知状态点A，确定空气性质对一定状态空气2.H-I图中湿空气状态点的确定已知湿空气的干球温度t和湿球温度tW

2.H-I图中湿空气状态点的确定已知湿空气的干球温度t和湿空气的干球温度t和露点td；湿空气的干球温度t和相对湿度，见

湿空气的干球温度t和露点td；，见7.3干燥过程的物料衡算和热量衡算

7.3干燥过程的物料衡算和热量衡算7.3.1湿物料中含水量的表示方法湿基含水量w干基含水量XX－湿物料的干基含水量，kg水/kg绝干料

7.3.1湿物料中含水量的表示方法湿基含水量w7.3.2物料衡算示意图

G——湿物料质量流量，kg/s；Gc——湿物料中绝对干料质量流量，kg/s;L——湿空气中绝干空气的质量流量，kg/s。

G1,X1

L,H0

预热器

H1

干燥室

H2

G2,X2

7.3.2物料衡算示意图

G——湿物料质量流量，kg/s；一、水分蒸发量W（kg/s）对干燥器中水分作物料衡算：进入空气中的水分＝湿物料失去的水分绝干物料Gc在干燥前后质量流量不变，即

Gc＝G1（1－w1）＝G2（1－w2）

G2＝G1（1－w1）/（1－w2）W＝L（H2－H0）＝Gc（X1－X2）空气预热前后，湿度不变，因此H0=H1。一、水分蒸发量W（kg/s）对干燥器中水分作物料衡算：绝干二、干空气消耗量单位空气消耗量:蒸发1kg水分所消耗的干空气量，kg绝干空气/kg水分单位空气消耗量仅与空气初态和终态湿度有关，与路径无关。

W＝L（H2－H0）＝Gc（X1－X2）二、干空气消耗量单位空气消耗量:蒸发1kg水分所消耗的干空气对同一干燥过程，夏天的空气消耗量l

大还是冬天的消耗量l大？对同一干燥过程，夏天的空气消耗量l大还是冬天的消耗量l大？7.3.3干燥过程热量衡算Qp=L（I1-I0）=L(1.01+1.88H0)(t1-t0)1.预热器的热量衡算L，t1，H1，I1L，t0，H0，I0

QP7.3.3干燥过程热量衡算Qp=L（I1-I0）=L(1.2.干燥器的热量衡算

LI1+GcI1′+QD=LI2+GcI2′+QL

L（I1-I2）+QD=Gc（I2′-I1′）+QL

I′=cmθcm=cs+Xcw

水的比热容，4.187kJ/(kg水·℃)cm为湿物料的比热容，kJ/（kg干物料·℃)2.干燥器的热量衡算LI1+GcI1′+QD=LI2+干燥系统消耗的总热量Q(kW)

Q＝Qp＋QD＝L(I2－I0)＋Gc(I2′-I1′)+QL热量用途:加热空气;蒸发水分;加热物料;热损失L（I1-I2）+QD=Gc（I2′-I1′）+QL干燥系统消耗的总热量Q(kW)Q＝Qp＋QD＝L(I2－I7.3.4干燥系统的热效率ηQV＝W(2490+1.88t2)-4.187θ1W7.3.4干燥系统的热效率ηQV＝W(2490+1.88t7.3.5干燥器出口状态的确定

1.等焓干燥（I1=I2）A→B:预热过程；B→C:干燥过程

I1=I27.3.5干燥器出口状态的确定

1.等焓干燥（I1=I22.实际干燥过程A→B：预热过程B→C1：I1<I，无补充热量，物料升温、热损失等能量由空气供给；或补充热量不足以抵上损失能量。B→C2：

I2>I，补充热量大于物料升温、热损失等能量之和。I1I2I2.实际干燥过程A→B：预热过程I1I2I7.4.1物料中所含水分的性质结合水分与非结合水分（根据水分与固体物料的结合方式）结合水分：以化学力或物理化学力与固体物料相结合的水分；蒸气压低于同温度下纯水的饱和蒸气压。非结合水分：通过机械方式附着在固体物料上的水分，蒸气压等于同温度下纯水的饱和蒸气压。7.4干燥速率与干燥时间7.4.1物料中所含水分的性质7.4干燥速率与干燥时平衡水分与自由水分（按水分能否用干燥方法除去的原则）平衡水分：干燥推动力∆p=p-pi=0时，物料中存在的水分。在一定空气状态（t，φ）下，平衡水分是湿物料干燥的极限。自由水分：总水分－平衡水分平衡水分与自由水分（按水分能否用干燥方法除去的原则）物料中所含水分的性质X/kg水·(kg绝干料)-1

对于同种物料，在一定温度下，空气的相对湿度越大，平衡水分含量越高。若要得到绝干产品，只能用绝干空气作为干燥介质。物料中所含水分的性质X/kg水·(kg绝干料)-1对于同种7.4.2恒定干燥条件下的干燥速率湿空气的状态（温度、相对湿度）不变、

空气流速不变、与物料的接触方式不变7.4.2恒定干燥条件下的干燥速率湿空气的状态（温度、相干燥速率：单位时间内在单位干燥面积上气化的水分量。U——干燥速率（kg/（m2·s））；W′——气化水分量（kg）；

S——干燥面积（m2）

；τ——干燥时间（s）。干燥速率：单位时间内在单位干燥面积上气化的水分量。U——干降速第一阶段降速第二阶段X，kg水/kg绝干料干燥时间

物料温度降速第一阶段降速第二阶段X，kg水/kg绝干料干燥时间物临界含水量表面汽化控制；温度等于空气的湿球温度

X/kg水·(kg绝干料)-1U/kg水·(m2·h)-1临界含水量表面汽化控制；温度等于空气的湿球温度X/kg干燥降速阶段不饱和表面干燥水分气化平面由物料表面移向内部干燥降速阶段不饱和表面干燥水分气化平面由物料表面∆p=p-pi=0水分为平衡水∆p=p-pi=0

在降速阶段，干燥速率主要取决于水分在物料内部的迁移速率，即取决于物料的结构、形状和尺寸，与空气性质关系不大

。降速阶段为内部迁移控制阶段。在降速阶段，干燥速率主要取决于水分在物料内部的迁移速率7.4.3恒定干燥条件下干燥时间的计算恒速干燥阶段降速干燥阶段7.4.3恒定干燥条件下干燥时间的计算恒速干燥阶段降速第七章干燥第七章干燥本章主要内容

7.1概述7.2湿空气的性质7.3干燥过程的物料衡算和热量衡算7.4干燥速率与干燥时间本章主要内容

7.1概述去湿方法:机械去湿法热能去湿法干燥分类:操作压强：常压干燥,真空干燥；操作方式：连续操作，间歇操作；传热方式：传导干燥，对流干燥，辐射干燥,介电加热干燥。

7.1概述去湿方法:机械去湿法热能去湿法7.1概述对流干燥传质传热过程pi-p水气

传质推动力piθitp水气对流干燥传质传热过程pi-p水气传质推动力piθ7.2湿空气的性质1.湿度H和相对湿度2.湿空气的比热容cH和焓I

3.温度：露点td

干球温度t

湿球温度tw

绝热饱和温度tas4.湿空气的比容υH

7.2湿空气的性质1.湿度H(湿含量)水气-空气体系：饱和空气：

1.湿度H(湿含量)水气-空气体系：饱和空气：相对湿度绝干空气饱和空气相对湿度越小，空气的吸湿能力越强，其反映了空气的干燥能力对于一定湿物料，绝干空气的吸湿能力最强，而饱和空气则不能作为干燥介质。相对湿度绝干空气饱和空气相对湿度越小，空气的吸湿能力越强，其2.湿空气的比热容cH

cg=绝干气比热容，1.01kJ/(kg绝干空气·℃

)；cv=水气比热容，1.88kJ/(kg绝干空气·℃

)以1kg的绝干空气为基准（含Hkg水气）：2.湿空气的比热容cH

cg=绝干气比热容，1.01kJ/湿空气（绝干空气和水汽）的焓I

（干空气及液态水在0℃时焓为零作基准）温度为t及湿度为Ｈ的湿空气以1kg的绝干空气为基准：I=Ig+IvHI=(cg+Hcv)t+Hr0

=(1.01+1.88H)t+2490Hr0—0℃时水的汽化潜热（kJ/kg）湿空气（绝干空气和水汽）的焓I

（干空气及液态水在0℃时湿球温度3.温度：湿球温度由湿空气的温度、湿度所决定；是大量空气和少量水接触后水的温度。不饱和空气:湿球温度tW低于t饱和湿空气:tW=tppi传热传质湿球温度3.温度：湿球温度由湿空气的温度、湿度所决定；是大当空气温度不太高，相对湿度不太低时，空气－水系统可认为:tw=tas

。不饱和湿空气:t>tw(或tas)>td

饱和的湿空气:t＝tw(或tas)＝td绝热饱和温度tas:

绝热饱和过程为等焓过程，是大量水和少量空气接触后空气的温度。露点温度td；当空气温度不太高，相对湿度不太低时，空气－水系统可认为:tw4.湿空气的比容vH4.湿空气的比容vH（1）等湿线（2）等焓线（3）等温线（4）等相对湿度线（5）水气分压线焓湿图（1）等湿线（2）等焓线（3）等温为什么空气进干燥器前要预热？化工原理干燥课件H-I图的用法：1.已知状态点A，确定空气性质对一定状态空气，温度越高，相对湿度越小，焓值越高。H-I图的用法：1.已知状态点A，确定空气性质对一定状态空气2.H-I图中湿空气状态点的确定已知湿空气的干球温度t和湿球温度tW

2.H-I图中湿空气状态点的确定已知湿空气的干球温度t和湿空气的干球温度t和露点td；湿空气的干球温度t和相对湿度，见

湿空气的干球温度t和露点td；，见7.3干燥过程的物料衡算和热量衡算

7.3干燥过程的物料衡算和热量衡算7.3.1湿物料中含水量的表示方法湿基含水量w干基含水量XX－湿物料的干基含水量，kg水/kg绝干料

7.3.1湿物料中含水量的表示方法湿基含水量w7.3.2物料衡算示意图

G——湿物料质量流量，kg/s；Gc——湿物料中绝对干料质量流量，kg/s;L——湿空气中绝干空气的质量流量，kg/s。

G1,X1

L,H0

预热器

H1

干燥室

H2

G2,X2

7.3.2物料衡算示意图

G——湿物料质量流量，kg/s；一、水分蒸发量W（kg/s）对干燥器中水分作物料衡算：进入空气中的水分＝湿物料失去的水分绝干物料Gc在干燥前后质量流量不变，即

Gc＝G1（1－w1）＝G2（1－w2）

G2＝G1（1－w1）/（1－w2）W＝L（H2－H0）＝Gc（X1－X2）空气预热前后，湿度不变，因此H0=H1。一、水分蒸发量W（kg/s）对干燥器中水分作物料衡算：绝干二、干空气消耗量单位空气消耗量:蒸发1kg水分所消耗的干空气量，kg绝干空气/kg水分单位空气消耗量仅与空气初态和终态湿度有关，与路径无关。

W＝L（H2－H0）＝Gc（X1－X2）二、干空气消耗量单位空气消耗量:蒸发1kg水分所消耗的干空气对同一干燥过程，夏天的空气消耗量l

大还是冬天的消耗量l大？对同一干燥过程，夏天的空气消耗量l大还是冬天的消耗量l大？7.3.3干燥过程热量衡算Qp=L（I1-I0）=L(1.01+1.88H0)(t1-t0)1.预热器的热量衡算L，t1，H1，I1L，t0，H0，I0

QP7.3.3干燥过程热量衡算Qp=L（I1-I0）=L(1.2.干燥器的热量衡算

LI1+GcI1′+QD=LI2+GcI2′+QL

L（I1-I2）+QD=Gc（I2′-I1′）+QL

I′=cmθcm=cs+Xcw

水的比热容，4.187kJ/(kg水·℃)cm为湿物料的比热容，kJ/（kg干物料·℃)2.干燥器的热量衡算LI1+GcI1′+QD=LI2+干燥系统消耗的总热量Q(kW)

Q＝Qp＋QD＝L(I2－I0)＋Gc(I2′-I1′)+QL热量用途:加热空气;蒸发水分;加热物料;热损失L（I1-I2）+QD=Gc（I2′-I1′）+QL干燥系统消耗的总热量Q(kW)Q＝Qp＋QD＝L(I2－I7.3.4干燥系统的热效率ηQV＝W(2490+1.88t2)-4.187θ1W7.3.4干燥系统的热效率ηQV＝W(2490+1.88t7.3.5干燥器出口状态的确定

1.等焓干燥（I1=I2）A→B:预热过程；B→C:干燥过程

I1=I27.3.5干燥器出口状态的确定

1.等焓干燥（I1=I22.实际干燥过程A→B：预热过程B→C1：I1<I，无补充热量，物料升温、热损失等能量由空气供给；或补充热量不足以抵上损失能量。B→C2：

I2>I，补充热量大于物料升温、热损失等能量之和。I1I2I2.实际干燥过程A→B：预热过程I1I2I7.4.1物料中所含水分的性质结合水分与非结合水分（根据水分与固体物料的结合方式）结合水分：以化学力或物理化学力与固体物料相结合的水分；蒸气压低于同温度下纯水的饱和蒸气压。非结合水分：通过机械方式附着在固体物料上的水分，蒸气压等于同温度下纯水的饱和蒸气压。7.4干燥速率与干燥时间7.4.1物料中所含水分的性质7.4干燥速率与干燥时平衡水分与