第12章固体干燥

第14章固体干燥

SolidDryness2/3/2023114.1概述除湿方法：(1)机械去湿，即通过压榨、过滤和离心分离等方法去湿。(2)吸附去湿，即用固体吸附剂，如CaCl2、硅胶等吸去物料中所含的水分。(3)干燥去湿，指利用热能，使湿物料中的湿分气化而除去的方法。湿物料湿分：水分或其它液体2/3/20232西北师范大学化学化工学院1．湿空气中水分含量的表示方法

（1）水气分压p和露点td总压一定时，空气在露点状态下的水蒸气分压成为水气分压。在总压不变的条件下，将不饱和湿空气冷却，直至冷凝出水珠为止，此时，湿空气的温度称为露点14.2干燥静力学14.2.1湿空气的状态参数

2/3/20233西北师范大学化学化工学院（2）湿度H空气水蒸汽P:总压，pS:饱和水蒸气压2/3/20234西北师范大学化学化工学院(3)相对湿度2．湿比容H单位为m3湿空气

⁄kg干空气居室里比较舒适的气象条件是：室温达25℃时，相对湿度控制在40%—50％为宜；室温达18℃时，相对湿度应控制在30%—40％。2/3/20235西北师范大学化学化工学院2/3/20236西北师范大学化学化工学院3．湿比热cH2/3/20237西北师范大学化学化工学院4．湿空气的焓IH2/3/20238西北师范大学化学化工学院5．干球温度t和湿球温度tw

2/3/20239西北师范大学化学化工学院kH、主要与空气流速有关，但

却几乎与流速无关。对空气水系统，当被测气体温度不太高、流速>5m/s时，为一常数，且与cH近似相等，其值约为1.09kJ/(kg·K)。2/3/202310西北师范大学化学化工学院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，空气温度与水温相等，称这一稳定的温度为湿空气的绝热饱和温度，用tas表示。6．绝热饱和温度tas2/3/202311西北师范大学化学化工学院2/3/202312西北师范大学化学化工学院湿球温度tw与绝热饱和温度tas的异同：2/3/202313西北师范大学化学化工学院（1）、湿球温度：大量空气与少量水接触后的稳定的水温，空气的状态（t，H）不变。绝热饱和温度：少量空气与大量水经过接触后达到的稳定温度，空气增湿、降温。湿球温度tw与绝热饱和温度tas的异同：不同之处：2/3/202314西北师范大学化学化工学院（2）、湿球温度：传质、传热仍在进行，因此属动态平衡范畴。绝热饱和温度：没有净的质量、热量传递进行，因此属静态平衡范畴。2/3/202315西北师范大学化学化工学院7．各参数之间的关系2/3/202316西北师范大学化学化工学院2/3/202317西北师范大学化学化工学院温湿图14.2.2湿度图2/3/202318西北师范大学化学化工学院tdIcH2/3/202319西北师范大学化学化工学院2．表示湿空气的状态变化过程2/3/202320西北师范大学化学化工学院2/3/202321西北师范大学化学化工学院四种水0XpTPs平衡水自由水结合水非结合水14.2.3水分在气固两相间的平衡2/3/202322西北师范大学化学化工学院四种水的定义平衡水:用此种空气无法再去除的水;自由水:非结合水:机械地附着在物料表面,产生的蒸汽压与纯水无异;结合水:与物料之间有物理化学作用,因而产生的蒸汽压低于同温度下纯水的饱和蒸汽压.2/3/202323西北师范大学化学化工学院X-图四种水如何表示?0

X*2/3/202324西北师范大学化学化工学院14.3干燥过程的计算1干燥速率干燥曲线：干燥过程中物料含水量X与干燥时间t、物料表面温度θ的关系曲线。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τABCDEABCDEXUXc2/3/202325西北师范大学化学化工学院2干燥分类恒速干燥阶段（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。2/3/202326西北师范大学化学化工学院降速干燥阶段临界含水量：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。第一降速阶段(CD)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，而最后接近于空气的温度。2/3/202327西北师范大学化学化工学院NA3干燥时间的计算(1)、恒速干燥阶段干燥时间1的计算水固相twt，H，p2/3/202328西北师范大学化学化工学院NA(2)、降速阶段干燥时间2的计算

若降速阶段的干燥曲线可近似为直线，则2/3/202329西北师范大学化学化工学院14.4干燥器2/3/202330西北师范大学化学化工学院常用工业干燥器厢式干燥器小型的称为烘箱，大型的称为烘房，是典型的常压、间歇式、对流干燥设备。优点：对物料的适应性强。缺点：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。适用场合：任何形状的物料

2/3/202331西北师范大学化学化工学院气流干燥器优点：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。2/3/202332西北师范大学化学化工学院湿物料气流式干燥系统干燥管干物料旋风分离器蒸汽冷凝水冷空气热空气板式换热器废气风机2/3/202333西北师范大学化学化工学院沸腾床干燥器（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。2/3/202334西北师范大学化学化工学院流化床式干燥器2/3/202335西北师范大学化学化工学院多室式流化床干燥器2/3/202336西北师范大学化学化工学院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动。在干燥器的扩大部分物料呈沸腾状态2/3/202337西北师范大学化学化工学院喷动床干燥器干物料干物料废气风机旋风分离器喷动床干燥器湿物料2/3/202338西北师范大学化学化工学院喷雾干燥器（spraydryer）原理：用喷雾器将稀料液喷成细雾滴分散于热气流中，使水分迅速蒸发而达到干燥的目的。通常雾滴直径为10~60um，每升溶液具有100~600m2的蒸发面积。喷雾器的类型：离心喷雾器、压力喷雾器、气流喷雾器。优点：干燥时间短，适于热敏性物料；所得产品为空心颗粒，溶解性好，质量高；操作稳定；能连续、自动化生产；由料液直接获得粉末产品，省去了蒸发、结晶、分离和粉碎操作。缺点：体积传热系数低；设备体积庞大；操作弹性较小，热利用律低、能耗大。2/3/202339西北师范大学化学化工学院废气干物料旋风分离器蒸汽冷凝水冷空气热空气板式换热器2/3/202340西北师范大学化学化工学院转筒干燥器主要部件：转筒：呈倾斜状，在旋转时，借助重力的作用使物料向低端输送。抄板：将物料抄起后再洒下，增大干燥面积，提高干燥速率；同时促进物料向前运动。优点：处理量大，适应性强