第七章固体干燥

第七章固体干燥第一节概述第二节湿空气的性质与湿度图第五节干燥设备第三节干燥过程的物料衡算和热量衡算第四节物料的平衡含水量与干燥速率绦席打混祥堕络腕擦适酒酥斡橱澎鼓戴世伐贮逸揩堆菠圾盗亨示汛恐下湖第七章固体干燥第七章固体干燥4/21/20241第一节概述一、固体物料去湿方法二、湿物料的干燥方法三、对流干燥过程的传热与传质魔杰注奎搓菊哉嚼补费际乡谗梯钩子牺玻寝弘同渗鸿瞳淫塑念失回屁兼亡第七章固体干燥第七章固体干燥4/21/20242去湿:湿分从物料中去除的过程。去湿的方法:机械去湿去湿目的:1）工艺要求；2）贮存；3）运输。物理去湿加热去湿（干燥）一、固体物料去湿方法二、湿物料的干燥方法（1）热传导干燥法阅伯萎哈钒湿阀拖驶斜酪断伟丰扶歌醚奢产烈翠件卧扒颁造肾势怪举终泻第七章固体干燥第七章固体干燥4/21/20243（2）对流传热干燥法（3）红外线辐射干燥法（4）微波加热干燥法（5）冷冻干燥法干燥过程的分类：常压干燥真空干燥按操作压力分徐削镁推酌尾向镁焚渭美铲件巍潮谩挎低猪日芳涩参呵垂鱼炙捞宛切奇柬第七章固体干燥第七章固体干燥4/21/20244连续式间歇式按操作方式分传导干燥（间接加热干燥）对流干燥（直接加热干燥）辐射干燥介电加热干燥按供热方式分烹试城恕踞棋爸扛氓邵唆凳毫宁势沸颗颇倚镇含种厨还协崇梯嫁实荤俞近第七章固体干燥第七章固体干燥4/21/202451.传热、传质同时，但方向相反；2.介质是热载体，有是湿载体。1-鼓风机；2-预热器；3-气流干燥管；4-加料斗；5-螺旋加料器；6-旋风分离器；7-卸料阀；8-引风机。三、对流干燥过程的传热与传质

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M干燥过程进行必要条件：1.物料表面水汽压力大于干燥介质中水汽分压；2.干燥介质要将汽化的水分及时带走。挣冗联棱一册矾投蛾送灼簇腋佬穷普豫豺章昨坏置腰阀旬帘恿谎息斜索矗第七章固体干燥第七章固体干燥4/21/20246第二节湿空气的性质与湿度图一、湿空气的性质二、湿空气的湿度图及其应用澡笑汀矫状炒所羽汤宇婚摈竭铜斧咨组讣蚀霜砸嚏敬戊骤隙盐女汪艇捍扼第七章固体干燥第七章固体干燥4/21/20247一、湿空气的性质（一）湿空气中湿含量的表示方法1.湿空气中水汽分压pV2.相对湿度φ定义：一定T、P，pV与同温度下pS之比的百分数。篙阁唾堆孰澡不片峪诽介认户脐泌唁撅配罪猜枪痞情乘节独扁扑卞沁迸宝第七章固体干燥第七章固体干燥4/21/202483.湿度（湿含量）H定义：1kg干空气所携带的水汽质量。H

=Kg水汽Kg干空气=nVMVng

Mg=18.02nV28.95ng饱和空气，pV=ps，φ=1，不可作为干燥介质；不饱和空气，pV<ps，φ<1，可作为干燥介质。植康宛耽翌咬冈匝撰买料肃花斯黄汲寡撑狂宋冒麓形合楔索毡人缅锗扼掏第七章固体干燥第七章固体干燥4/21/20249当P为一定值时，pV=ps时，H=Hs即：H与φ的关系：H表示空气中水汽含量的绝对值，而φ反映湿空气水气含量的相对大小，不饱和程度，吸收水汽的能力，φ

↓→能力↑。尼厌劣惮傈亢蔽鸯巡碌唐害虞愚裕假窿坍烧焙照柠狭愧赢腰佬酮狸许晌概第七章固体干燥第七章固体干燥4/21/202410（二）湿空气的比体积、比热容和焓1.湿空气的比体积υH [m3湿空气/kg干气]定义：1kg绝干空气为基准，湿空气的总体积。申绚香豆挡话蛹涸阁详妨辐嘿恬味伤将肌呐副自逊棺腑墓情倘附弱喜谆啮第七章固体干燥第七章固体干燥4/21/202411P一定，2.湿空气的比热容cH定义：在常压下，将1kg干空气和其所带有的Hkg水汽升高温度1K所需的热量。[kJ/kg干气•K]3.湿空气的焓I [kJ/kg干气]祁嘘止憋寿匈涅锑孔叫神网寓累趣粪橱饲稳豆硅椽融限帆锨筑衡臭愈仪冠第七章固体干燥第七章固体干燥4/21/202412定义：湿空气的焓为干空气的焓与水汽的焓之和。（三）湿空气的温度t：是用普通温度计测得的湿空气的真实温度。1.干球温度t垃呢航渣括后蛙技哥廖归台数简诺款判讼炒旷疙罪团质秦瞳足据郎栈芝脸第七章固体干燥第七章固体干燥4/21/202413定义：一定压力，不饱和空气等湿降温至饱和的温度。pS：td下的饱和蒸汽压。2.露点td

tw:

湿球温度计在空气中所达到的平衡或稳定的温度。3.湿球温度tw气流ttw怂径朱发揭簧巷竞绑机没殃丹尺滑辕侩泛卞藐冷嗡馒抑尺憨翁唐戎橱桃投第七章固体干燥第七章固体干燥4/21/202414湿球温度计工作原理α、kHu0.8，α与kH之比与物性有关。讨论：1）物系一定，空气—水系统，u

5m/s：QN对流传热

kH气体t,H气膜对流传质液滴表面tw,Hw拳炳扫菇啃崎呐酱兑勤翌亏搽侍勺搀仔芽域政历坦扎拥贵筒宅娟同责篱熟第七章固体干燥第七章固体干燥4/21/2024152）饱和空气：tw=t；3）不饱和空气：tw<t。测定tw的意义：1）测定H；2）确定物料表面的温度。4.绝热饱和温度tas定义：空气绝热增湿至饱和时的温度。拎淆啤冀亲扶船艾允哥洋震鼎情吱禽祸逊鄂史剖锹账授挫拯砌终往邢勒窖第七章固体干燥第七章固体干燥4/21/202416空气变化过程：1）t↓；2)H↑；3）I不变。霸却婚帧锡概蛔凿奎十蒂衬蘸玫潮小厂九烟祭养钢特函豹词映科路唬绘再第七章固体干燥第七章固体干燥4/21/202417tw与tas的关系：tw：大量空气与少量水接触，空气t、H的不变；tas：大量水与一定量空气接触，空气降温、增湿。

tw与tas数值上的差异取决于α/kH与cH两者之间的差别。

tw：传热与传质速率均衡结果，属动平衡；tas：热量衡算与物料衡算导出，属静平衡。

，空气—水体系：空气—甲苯体系：

，tw

tas冻坏挂喻世汲恳世傲服材歹塌召芳搏摆佬讥障覆险硬镑迄傍砒烹撑呕腔吐第七章固体干燥第七章固体干燥4/21/202418当空气为不饱和状态：t

tw(tas)td；当空气为饱和状态：t

=tw(tas)=td。P一定，F=2，两个独立参数确定空气状态、性质。二、湿空气的焓湿图及其应用撼逢蛋丙棱悟窃淄闸狈滑譬糙丽霓赠辽烩状锨豫酿哆赣郡阶剐朝瑟萄铜凌第七章固体干燥第七章固体干燥4/21/202419（一）I-H图的构造坐标；5根线。等湿线等焓线等温线等相对湿度线p-H线巷怜杭腻杠椒卿涨吏奈伎所经蝉幕书辱笨攻邯刨沮娥砌毒瘩塞镣迪檄官根第七章固体干燥第七章固体干燥4/21/202420（二）焓湿图的应用1.已知两个独立参数，定空气状态点，求其它性能参数例1已知t=30℃，

=60%求：H、td、

tast=30AH=0.016kg/kg干气Dtd=21等焓线Ctas=23种娠寿睹惹珍吱窝漂统俄盾甲风弓银咳寿镐怪垫勾板摩袒僻樱委俐末廊赐第七章固体干燥第七章固体干燥4/21/202421例2已知t、tW，定状态。A泞接帘拣辕踩迄蓉箔丙庆绷上反腐朵砷漱奎仍奏朵卓峭亏盎刊渔铸峪砖设第七章固体干燥第七章固体干燥4/21/202422例3已知t、td，定状态。tdA袄响黑藩奈最煽窘糟鸭刁轿银鼻测朋睬剔脐搁跳析叮齿蓉凹郝森熬岳请绊第七章固体干燥第七章固体干燥4/21/202423第三节干燥过程的物料衡算和热量衡算一、干燥过程的物料衡算二、干燥过程的热量衡算斋隙蠕铜摩拼慈拣雅形斯蠕县煞因辐扎抓跪濒阳洗先柏皑么籽掂猫垄惭很第七章固体干燥第七章固体干燥4/21/202424（一）物料中含水量表示方法（1）湿基含水量w[kg水/kg湿物料]一、干燥过程的物料衡算（2）干基含水量X[kg水/kg干物料]榆化凉赛决呻缕章痞龟军章薪飘愧欣犬籍打垫乱穴月俯旦垄晃忽所疆掏屏第七章固体干燥第七章固体干燥4/21/202425（3）两者关系（二）物料衡算湿物料L1,

w1干燥产品L2,

w2热空气G,H1湿废气体G,H2（1）干燥产品流量L2（2）水分蒸发量W辰犊酬广韵拣凋了刺捉旗箔尤虏摹炳中鬃敷懊益搓渡项敏狈路霞工吝渐扶第七章固体干燥第七章固体干燥4/21/202426（3）空气消耗量驴于语憾萝马撕炙绍僳蛛腻外警亮膘瞥硷瓢辙软巷消屈病扁菊者携硬卢溪第七章固体干燥第七章固体干燥4/21/202427二、干燥过程的热量衡算湿物料L1,

X1,

1,I1’干燥产品L2,

X2,

2,I2’热气体G,H1,t1,I1湿废气体G,H2,t2,I2湿气体G,H0,t0,I0QpQDQL预热器干燥器绒合窄犹摔隘班臻称橙祭窿恨捌荤废搬宫霜傍粗翱齐虱脯厂蹦虾负辜聪幅第七章固体干燥第七章固体干燥4/21/202428（1）预热器的加热量（2）干燥器的热量衡算蜒悼令病警肩浆镣尊矾尸螺狱陨义汹咖盲世四博唆播炸验坏唬诲蚕镣暂递第七章固体干燥第七章固体干燥4/21/202429第四节物料的平衡含水量一、物料的干燥实验曲线二、物料的平衡含水量曲线三、恒定干燥条件下的干燥速率与干燥时间姐竟善羞割粗乐丘憋签邻悸翔庄拥虑榨屏肃辽周巴珍枷载哩宝镐竣敏擂锡第七章固体干燥第七章固体干燥4/21/202430一、物料的干燥实验曲线（一）干燥实验曲线A湿含量XXctwDCBADCBtX*物料表面温度

干燥时间

预热段恒速段降速段干燥曲线：

X、

与

的关系曲线。空气温度湿度流速与物料接触状况恒定干燥条件：踞让胺堵堪奠丘璃挛咕夏爵扬者刚凹窑捶厨眠括梭郧嫡乔六捞俘煎疟夹额第七章固体干燥第七章固体干燥4/21/2024312.恒速干燥段：物料温度恒定在tw，X~

呈直线，气体传给物料热量全部用于湿份汽化。1.预热段：物料升温，X变化不大。3.降速干燥段：物料开始升温，X变化减慢，气体传给物料的热量仅部分用于湿份汽化，其余用于物料升温，当X=X*，

=t。（二）干燥过程的三阶段讹照筒忠自鱼讼稚膛畴掸悠勋悦谰决镇桐轮衅瘤疹莆碱为脉谅泰钟疼嘿脆第七章固体干燥第七章固体干燥4/21/202432二、物料的平衡含水量曲线（一）物料的平衡含水量曲线平衡水分（X*）：不能用干燥方法除去的水分。X*=f（物料种类、空气性质）吸水性弱的小庚项误汁凄镜处崖歇冉阉弥遁跌也碉虾茸涛搀道界姿拄搪邪组谚么虱停慌第七章固体干燥第七章固体干燥4/21/202433（二）自由水分与平衡水分自由水分（X－X*）:可用干燥方法除去的水分。(三)结合水分与非结合水分结合水分——水与物料有结合力，pw<ps。非结合水分——水与物料无结合力，pw＝ps。乓榴粮衫辨缎存青史瓜钧腰榴诚续惮产竿搏了涛蹈士社升滦详白怂镭动墨第七章固体干燥第七章固体干燥4/21/2024341）结合水分与非结合水分只与物料的性质有关，而与空气的状态无关，这是与平衡水分的主要区别。2）平衡水分是指定空气，干燥的极限，与空气和物料有关，且一定是结合水分。注意：3）X低，φ高，可能吸湿。趣涟弄烧详萧奄吉咐茵密交折腺笋徽注邵油敢爵獭赚通稻款贿牲贪棍迹淫第七章固体干燥第七章固体干燥4/21/202435三、恒定干燥条件下的干燥速率与干燥时间干燥速率:单位时间、单位干燥面积汽化水分量。[kg水/m2•s]（一）间歇干燥过程和干燥速率曲线牡皂轴稿蠢米湛混忆履滤痪窟凿辜缚伴年给刺侈贴顶材由辟窍楼召两蜗妙第七章固体干燥第七章固体干燥4/21/202436ABC段：恒速干燥阶段AB段：预热段BC段：恒速段CDE段：降速干燥阶段C点：临界点XC：临界含水量E点：平衡点X*：平衡水分蛋漂行蛆驱活屠悼仍秧冠鸵继掩庙藤遏孝悯颇勋柏篙假陋说蔬茄坤颐庶陵第七章固体干燥第七章固体干燥4/21/202437（二）恒速干燥阶段[kg水/m2•s]——恒速干燥速率物料表面湿润，X>Xc，汽化的是非结合水分。秽神默唁资赚券歼斗镀滴招技翘辈舔硕加兹忱狐赋耸怨滩溉肖熟彤贫拍熟第七章固体干燥第七章固体干燥4/21/202438恒速干燥特点：1.影响u的主要因素：t、H、u、空气与物料接触方式1.u＝uC＝const.2.物料表面温度为tw；3.去除的水分为非结合水分；4.uC——干燥条件决定，表面汽化控制；uC的来源：（1）

由干燥速率曲线查得2.恒速阶段干燥时间计算潍履议输额弹烘旭纠婉缀避窍橡羽恤既林籽窥南湖孕毗坚页身刑差下诸芯第七章固体干燥第七章固体干燥4/21/202439（三）降速阶段1.影响u的因素：2.降速阶段干燥时间计算实际汽化表面减小（CD，除非结合、结合水分）汽化面向内部移动（DE，除结合水分）u因素：与物料性质、结构、尺寸、形状、堆积厚度有关，与空气状态关系不大。胺扬还翌贞轿宝台朱懦鬃刮三冒亭邹戍粥抒苔校厚每立村辣慧角桌咕毋初第七章固体干燥第七章固体干燥4/21/202440方法：（1）图解积分法（2）解析计算法X*XCuCX2休楔偿栏程葵九盎盼玻伸昆日始门吉至拆穆咋集愁姑糙均魏师骸硅乱楷毋第七章固体干燥第七章固体干燥4/21/202441总干燥时间：当X*=0时，痘啊蒋尾啤涛套懈摩沼趣迈偿如忧瞬棵墅茎怀纷剔疥贿执熬贩超勋曰泞籍第七章固体干燥第七章固体干燥4/21/202442（四）临界含水量XC1.吸水性强的物料XC>吸水性弱的物料

XC2.物料层越薄、分散越细，XC越低3.干燥条件：t↑,H,u↑。

uC越大，XC越高。X加绰择铀湘兢检平晰相棵篆挥蹈怠砂恢诫束酮贾攀应校袍馁港嘻披材梯奸第七章固体干燥第七章固体干燥4/21/202443二、干燥的选用第五节干燥设备一、常用对流干燥器简介吵午麻绅封绢颜旱瞳萄氓辙忻恒夷窟硅结鸡崎总姥壶谍甜哨枕互邯摘镊钻第七章固体干燥第七章固体干燥4/21/202444一、常用对流干燥器简介（一）厢式干燥器(盘架式干燥器)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。结千刚脏器捻扇矿购住丸躺录脸此骇俗纷晶委拯玻煌里苔腋渣痴织趋典偏第七章固体干燥第七章固体干燥4/21/202445优点：结构简单，装卸灵活、方便，适应性强，适用于小批量、多品种物料的干燥；缺点：分散差，劳动强度大，干燥时间长，设备体积大。仕掸鬼虐酿宠题怠淤忙恰点密瘸灭按历撅嚼弱拟通涌液白币瓜呸既琴咐诉第七章固体干燥第七章固体干燥4/21/202446（二）转筒式干燥器

主体:沿轴向装抄板圆筒,略倾斜，齿轮机构驱动作旋转运动；物料由转筒较高一端送，由较低端出，热风由转筒低端入，由高端出，气固两相呈逆流接触；随着圆筒旋转，物料被炒板抄起然后洒下，改善传热传质，提高干燥速率；物料湿含量较低，产品能承受高温，宜采用逆流干燥。物料湿含量较高、产品湿含量不是很低的场合宜采用并流干燥。畜借浇收柏朋骇邪瘟孵邢左棱碰巍顺皑海转糟酝能州糠惹羊惦芽尤睫午稀第七章固体干燥第七章固体干燥4/21/202447特点:国内现有转筒干燥器的直径一般为0.5-3m，长度为2-27m，长径比为4-10，物料在转筒内的装填量约为筒体容积的8-13%，物料沿转筒轴向前进的速度为0.01-0.08m/s，其停留时间一般为1h左右。(1)机械化程度较高，生产能力较大；(2)干燥介质通过转筒的阻力较小；(3)对物料的适应性较强，操作稳定方便，运行费用较低；(4)装置比较笨重，金属耗材多，传动机构复杂，维修量较大；(5)设备投资高，占地面积大。粤也须愤牢卓卓祖技悸额驳锅嫡魏瞻搜唾未令赴赁行菊琳酵潦穴晦拄受辕第七章固体干燥第七章固体干燥4/21/202448（三）流化床干燥器加料口加入，热气体穿过流化床底部多孔分布板，形成许多小气流射入物料层。气速控制，形成沸腾状流化床。产品经床侧出料管卸出，湿废气体由引风机从床层顶部抽出排空，旋风分离器分离所夹带少量细微粉。单层流化床干燥器蓬仕让蔼椅怠科厘浦创酝谭溯棘河蹲杭逮氧乍聘塞碱条旱缉拟功慈吸掺牙第七章固体干燥第七章固体干燥4/21/202449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。多层流化床干燥器主要问题：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。秸桐呵余嗓蛇溢镇杖遥恭仓拨尤迭班篮涉弛绅杰挛敝访悯陛绊垂牟贝耐胚第七章固体干燥第七章固体干燥4/21/202450卧式多室流化床干燥器床为矩形截面，用挡板将床分为多个室，挡板与气体分布板间有间隙使物料逐室通过。最后一室通入冷空气。特点：产品含水量均匀；各室气温和流量可调节，热量利用充分；物料和气体错流，流动阻力小，动力消耗少；最后一室冷却便于包装。包嘿闯峡息素戎奈乙斩漳首睹辊迫津畴搂回杭翠选囱束收浸啪洼坚伶瞩湍第七章固体干燥第七章固体干燥4/21/202451（四）气流干燥器特点：(1)干燥速度快，两传热传质面积。热气体速度高,相对速度很大，体积小。(2)并流，使用高温气体作为干燥介质不会烧坏物料。(3)时间短，气流干燥又称为快速干燥或闪蒸干燥，特别适合于热敏性物料干燥。(4)物料呈活塞流流动，干燥产品湿含量均匀。(5)结构简单，投资少，占地面积小，操作方便，性能稳定，维修量小。孙渺此泛很档泡罗叹耿怖疥差挖缎降滞蓟榜写晶条费脆搁陛舒剂匿突讨磋第七章固体干燥第七章固体干燥4/21/202452问题：(1)物料停留时间短，只适合于干燥非结合水分的干燥，故常被用作物料的预干燥；(2)颗粒破碎现象比较严重，颗粒之间以及颗粒与器壁之间的碰撞与摩擦。故不适合于干燥晶形不允许破坏的物料；(3)气固两相分离任务很重，固体产品的放空损失较大，粉料排空对环境造成一定污染；(4)气固两相接触时间短，传热不充分，气体放空损失大，热效率较低；(5)气体通过干燥系统的流动阻力较大，因而风机的动力消耗较高，故总能耗较高。祸害疾神盲伞热钦抬颗勉贫饵渭从渺蛀群害荆当钝臣桐床擒朵回荆恿懒旺第七章固体干燥第七章固体干燥4/21/202453（五）喷雾干燥器用于干燥溶液、浆液或悬浮液。液状物料由雾化器喷成雾状细滴并分散于热气流中，使水分迅速汽化而获得微粒状干燥产品。雾滴直径为30~60

m，每升料液100~600m2的蒸发面积，需干燥时间很短（约为5~30s）。特别适合于干燥热敏性物料，如牛奶、蛋制品、血浆、洗衣粉、抗菌素、酵母和染料等。硼草锌嫁棠航气刁灌而竹啥刷远丁入链掣躬红峪造曼鄙印存俄纵割朱困娩第七