化工原理固体干燥知识点

14章固体枯燥学问要点以空气为枯燥介质湿分为水的联系图如以下图所示。枯燥过程枯燥过程物料衡算湿空气的性质枯燥速率与枯燥时间枯燥过程热量衡算物料中水分性质枯燥器枯燥过程强化14-1枯燥一章主要学问点联系图概述对流枯燥的特点：热、质反向传递过程传热：固相←气相 推动力：温度差传质：固相→气相 推动力：水汽分压差枯燥静力学湿空气的状态参数①空气中水分含量的表示方法确定湿度(湿度) H0.622

p水汽pp水汽饱和湿度相对湿度

H 0.622 pss ppsp

p /p水汽

(pp)s 水汽 =肯定温度、压力下空气中水汽分压可能到达的最大值

/p(p

p)水汽 s②湿空气温度的表示方法干球温度t：简称温度，指空气的真实温度，可直接用一般温度计测量。t：在总压不变的条件下，不饱和湿空气等湿降温至饱和状态时的温度。dtas

．．．．：指少量空气与大量水经长时间绝热接触后到达的稳定温度。dtdw

：指大量空气与少量水经长时间绝热接触后到达的稳定温度。e.湿空气的四种温度间的关系ttW

(t )tasdttW

(t )tasdpH③湿空气的比热容(湿比热容)c ：将1kg干空气和其所带的Hkg水汽的温度上升1℃所需的热量，单位kJ/(kg℃)。pHc 1.011.88HpHI：1kgHkg水汽所占的总体积，单位m3/kg干气。I(1.011.88H)t2500H1kg干气及所带的Hkg水汽所占的总体积，单位m3/kg干气。常压下温度为tH的湿空气的比体积为v (2.831034.56103H)(t273)H湿度图湿空气的各种性质之间存在着肯定的函数关系IHtH图。水分在气固两相间的平衡①湿物料中水分含量的表示方法湿基含水量 w湿物料中水分的质量湿物料总质量

kg水/kg湿料干基含水量 X 湿物料中水分的质量湿物料中绝干物料的质量

kg水/kg绝干料二者关系 w X

X w②相对湿度曲线1.0

1X 1w结合水分非结合水分结合水分非结合水分平衡水分自由水分度湿对相0 X* Xmax Xt14-2相对湿度曲线③平衡水分、自由水分、结合水分、非结合水分间的差异(14-1)14-1物料中四种水分间的差异枯燥速率与枯燥过程计算物料在定态条件下的枯燥速率①枯燥速率：指单位时间、单位面积(气固接触界面)被汽化的水量，即N dW

GdXA Ad Ad式中G ——试样中确定枯燥物料的质量，kg；cA——试样暴露于气流中的外表积，m2；XXXtW——汽化的水重量，kg。②枯燥速率曲线

X*，kg水/kg干料；降速段恒速段预热段CB A降速段恒速段预热段CB AADEXCs-2.-mA(AN率速燥干0

自由含水量X③各阶段特点恒速段

14-3枯燥速率曲线 (N )AC

(ttr w

)k (HH

H＝常量工程工程区分标准特点平衡水分自由水分能否被枯燥除去结合水分能被枯燥除去不能被枯燥除去难p pes非结合水分枯燥的难易程度简洁p pe s影响因素备注湿空气的性质、物料性质平衡水分肯定是结合水分物料本身的性质非结合水分肯定是自由水分物料外表温度湿空气的湿球温度tw；恒速枯燥阶段为外表汽化掌握；在该阶段除去的水分为非结合水分；恒速枯燥阶段的枯燥速率与空气的状态有关，与物料的种类无关。降速段X物料外表温度大于湿空气的湿球温度；除去的水分既有非结合水，也有结合水；降速枯燥阶段的枯燥速率与物料种类、构造、外形及尺寸有关，而与空气状态关系不大。④临界含水量由恒速阶段转为降速阶段的点称为临界点Xc↓；物料越细，Xc↑；c等速枯燥阶段的枯燥速率(NA)C越大，X↑。c间歇枯燥过程的计算恒速段

G c

XX1 c1 A (N)AC降速段

G dXX c 2X2 A X Nc A降速段的近似计算法G X X* (N) c ln

K AC2 AKX

X X*2

X X X*c G X (N) cX2 AKXX

ln c (X——自由含水量) KX2

ACXc枯燥过程的物料衡算与热量衡算

L预热器空气L预热器空气V,t1,H1,I1废气t,H,IQD0 00V,t,2QPV, H2,I2物料1G,X,θ,I1c

产品G,X,θ,I①物料衡算

1 114-4枯燥流程示意图

c 2 2 2绝干物料量 G

(1w)c或 Gc

11G11X1

1 2 2G21X22蒸发水重量

WG(XX)GwGwGGc 1 2 1 1 2 2 1 2或 WV(H H)V(H H)2 1 2 0干空气质量流量 V W WH H2 1

H H2 0比空气用量 lV 1 1W H H2 1

H H2 0实际空气(颖空气)质量流量

VV(1H) kg湿空气/s0风机的风量qV

VvH

V(0.7731.244H)

273t101.3 m3湿空气/s273 p式中tH是风机所在位置空气的干球温度与湿度。G2

1

/(1w)2②预热器的热量衡算

Q V(IP 1

I)Vc (t0 pH 1

t)0I (1.011.88H)t1 1

2500H1I (1.011.88H )t0 0

2500H0③枯燥器的热量衡算

H H c c101 0，pH pH10VI G1 c

IQ1

VI2

GIQc 2 L或 VI

Gc Q VI Gc Q1 cp,X11 D 2 c p,X2 2 L式中c

——湿物料的比热容，kJ/(kg干物料.℃) c

c c

X，对于水c =4.18p,XkJ/(kg.℃)

p,X

p,s

p,L

p,L④抱负枯燥过程，又称为等焓枯燥过程，即I I1 2⑤枯燥系统的热量衡算Q Q V(I I)G(II)QP D 2 1 c 2 1 LQ QP DW(rQ QP DW(rc t c )0 pV2 pL1c

(pm2

)Vc1

(tpH0

t)QLQL参加枯燥系统的热量

蒸发水20%~30%

物料升5%~30%QQ

加热空15%~40%

热损失QL8%~30%⑥枯燥过程的热效率

1 2Q Qp DQ Q Q Q无视热损失

P D 31 3 抱负枯燥过程提高热效率的措施

Q QP D2t1t2ttt1 0

Q QP Dt2，但t220~50℃，以避开枯燥的产品返潮。提高空气的预热温度t1，但以考虑热源能位的限制与物料的耐高温性。对不能经受高温的物料，承受中间加热的方式。削减枯燥过程的各项热损失。承受局部废气循环操作，一般废气循环量为总气量的20%~3