应用化学7—干燥.pdf

干燥 1 第八章 第八章 干燥 干燥 ?重点重点：空气的焓湿图、干燥机理：空气的焓湿图、干燥机理、干燥 、干燥 曲线曲线、干燥时间的计算、干燥时间的计算； ； ?难点难点：空气的焓湿图、干燥机理：空气的焓湿图、干燥机理；；干燥 2 ? 去湿的方法去湿的方法： ： ?机械去湿法 机械去湿法 ?物理化学去湿法 物理化学去湿法 ?热能去湿法热能去湿法 (干燥干燥 ) 用加热的方法使水分或其它溶剂汽化用加热的方法使水分或其它溶剂汽化，并将产生的蒸气 ，并将产生的蒸气 排除排除，藉此来除去固体物料中湿分的操作，藉此来除去固体物料中湿分的操作干燥 3 第一节 第一节 概述 概述 ? 去湿方法去湿方法 1、、机械去湿机械去湿 2、、利用热能去湿利用热能去湿（（干燥干燥） ） ? 目的 目的 产品水分过低产品水分过低，产量(值)，产量(值)↓ ↓ 产量 产量 染料或纸张水分不一 染料或纸张水分不一 使用 使用 塑料原体含水量↑→成型时产 塑料原体含水量↑→成型时产 生气泡 生气泡 加工 加工 粉煤含水量↑→净煤运输量粉煤含水量↑→净煤运输量↓ ↓ 运费运费↑ ↑ 运输 运输 药品湿含量↑→有效期药品湿含量↑→有效期↓ ↓ 贮存贮存干燥 4 ? 干燥操作的分类 干燥操作的分类 按按操作压强操作压强分类 分类 常压常压—工业普遍采用 工业普遍采用 真空真空—适于热敏性适于热敏性、易氧化、易氧化、、含湿量低的物料 含湿量低的物料 按按操作方式操作方式分类 分类 连续连续—生产能力大生产能力大，产品质量稳定，产品质量稳定，，热效率热效率↑，↑，劳动条件好劳动条件好； ； 间歇间歇—使用于小批量、多品种或要求缓慢干燥的物料使用于小批量、多品种或要求缓慢干燥的物料干燥 5 按按传热方式传热方式分类 分类 传导干燥传导干燥:热利用率高热利用率高;物料层各处受热不严匀物料层各处受热不严匀，，内侧可能 内侧可能 过热而变质。

过热而变质干燥 6 辐射干燥辐射干燥（红外线干燥） （红外线干燥） ：强度比导热：强度比导热、对流干燥大 、对流干燥大 十几倍；十几倍；电耗大 电耗大 对流干燥对流干燥:介质与物料间有相对流动 介质与物料间有相对流动 介电介电（微波）（微波）加热干燥加热干燥:在高频电场的交变作用下在高频电场的交变作用下，物 ，物 料被加热除湿料被加热除湿干燥 7 本章重点讨论的是以本章重点讨论的是以不饱和 不饱和 热空气热空气为干燥介质为干燥介质，除掉固 ，除掉固 体物料中体物料中水分水分的的对流干燥对流干燥过 过 程程 干燥介质空气既是干燥介质空气既是载热体载热体又 又 是是载湿体载湿体；干燥过程是干燥 ；干燥过程是干燥 介质空气与湿物料之间的介质空气与湿物料之间的传 传 热传质热传质过程干燥 8 ? ?水蒸气分压 水蒸气分压 水蒸气分压水蒸气分压p p v v 第二节 第二节 湿空气的性质及湿度图湿空气的性质及湿度图 * *湿空气的有关性质一般都是以 湿空气的有关性质一般都是以 湿空气的有关性质一般都是以湿空气的有关性质一般都是以1 1㎏ ㎏ ㎏㎏绝干空气为基准的绝干空气为基准的 绝干空气为基准的绝干空气为基准的。

?湿空气的性质湿空气的性质干燥 9 v v v v p P p p P p H − − = = − − = = 622 . 0 ) ( 29 18 ) , ( 622 . 0 P t f H p P p H s s s s = = − − = = 即即： ： 饱和湿度 饱和湿度 ? ?湿度 湿度 湿度湿度(humidity) (humidity)干燥 10 ? ?相对湿度 相对湿度 相对湿度相对湿度 % 100 × × = = s v p p ϕ ϕ 当当p v =0时，时，φφ=0，，表示湿空气不含水分，表示湿空气不含水分，即为绝干空气即为绝干空气 当当p v =p s 时，时，φφ=1，，表示湿空气为饱和空气 表示湿空气为饱和空气 相对湿度的相对湿度的意义 意义 意义意义:说明湿空气偏离饱和空气的程度说明湿空气偏离饱和空气的程度，用于判定该 ，用于判定该 湿空气能否作为干燥介质湿空气能否作为干燥介质，，φ值越小φ值越小，则湿空气的吸湿能力越大，则湿空气的吸湿能力越大 s s p P p H ϕ ϕ ϕ ϕ − − = = 622 . 0干燥 11 kJ/㎏㎏(干空气干空气. ℃℃) C g －－绝干空气的比热绝干空气的比热， ， 一般一般:Cg≈≈1.01KJ/（㎏ （㎏ 绝干空气绝干空气））∙℃℃ C V －－水气的比热， 水气的比热， 一般一般:C v ≈≈ 1.88 KJ/㎏ ㎏ 水气水气∙℃ ℃ 即 即 ? ?比热 比热 比热比热C C H H H c H 88 . 1 01 . 1 + = v g H HC C C + =干燥 12 I=I g +HI V I g －－绝干空气的焓，绝干空气的焓，KJ/㎏ ㎏ 绝干空气绝干空气 I V －－水气的焓水气的焓，， KJ/㎏ ㎏ 水气水气 I=C g ××（（t－－0)＋＋H[r 0 ＋＋C V (t－－0)]=C H t+r 0 H r 0 ≈≈2490 KJ/㎏㎏ 0 ℃水的汽化潜热 ℃水的汽化潜热 ? ?湿空气的焓 湿空气的焓 湿空气的焓湿空气的焓 KJ/ KJ/（㎏ （㎏ （㎏（㎏干空气） 干空气） 干空气）干空气） H H Hr t Hc c I v g 2490 ) 88 . 1 01 . 1 ( ) ( 0 + + + + = = + + + + = =干燥 13 ? ?湿空气的比容 湿空气的比容 湿空气的比容湿空气的比容 P t H P t H v H 5 5 10 013 . 1 273 273 ) 244 . 1 772 . 0 ( 10 013 . 1 273 273 4 . 22 ) 18 29 1 ( × × × × + + × × + + = = × × × × + + × × × × + + = = m m 3 3 ( (湿空气 湿空气 湿空气湿空气)/ )/㎏ ㎏ ㎏㎏( (干空气 干空气 干空气干空气) )干燥 14 ? ?露点 露点 露点 露点 ?在露点时在露点时，空气的湿度为饱和湿度，，空气的湿度为饱和湿度，φφ=1。

?空气的总压一定，空气的总压一定，露点时的饱和蒸汽压露点时的饱和蒸汽压p s,td 仅与空气的湿度仅与空气的湿度 H s,td 有关，有关，湿度越大湿度越大，，t d 越大越大 d d d t s t s t s p P p H , , , 622 . 0 − = d d d t s t s t s H P H p , , , 622 . 0 + + = =干燥 15 ? ?干球温度 干球温度 干球温度干球温度t和和湿球温度 湿球温度 湿球温度湿球温度t w 干球温度干球温度t：空气的温度 ：空气的温度 湿球温度湿球温度t w ： ： 湿球温度计湿球温度计——传热平衡 传热平衡 不饱和空气的湿球温度不饱和空气的湿球温度t w 低于干球温度低于干球温度t ) ( − − = H H r k t t W W t t H W α干燥 16 ?绝热饱和温度 绝热饱和温度 在空气绝热增湿过程中在空气绝热增湿过程中， ， 空气失去的是显热空气失去的是显热，而得到 ，而得到 的是汽化水带来的潜热，的是汽化水带来的潜热，空 空 气的温度和湿度虽随过程的 气的温度和湿度虽随过程的 进行而变化，进行而变化，但其焓值不变但其焓值不变。

) ( H H C r t t as H as as − − =干燥 17 对空气－水蒸气系统 对空气－水蒸气系统 ，干球温度，干球温度、绝热饱和温度 、绝热饱和温度 （或湿球温度）（或湿球温度）及露点之间的关系为： 及露点之间的关系为： ?不饱和湿空气不饱和湿空气：： t>t as （（或或t w ））>t d ?饱和的湿空气饱和的湿空气：： t＝＝ t as （（或或t w ） ） ＝＝t d干燥 18 ?湿空气的湿度图湿空气的湿度图 ( P P一定， 一定，t,p, t,p,φ φ,H,I,t ,H,I,t w w (t (t as as ),t ),t d d 只有两 只有两 个参数是独立的 个参数是独立的) ) ?等湿度线等湿度线(等等H线线) ?等焓线等焓线(等等I线线) ?等温线等温线(等等t线线)：：互相不平行 互相不平行 ?等相对湿度线等相对湿度线（（等φ线等φ线） ） ?水蒸汽分压线水蒸汽分压线 A E D F B C t w t d φ=1 H p I干燥 19 “等等H线线”群：一组平行于纵轴的平行线群：一组平行于纵轴的平行线干燥 20 “等等I线线”群：一组平行于斜轴群：一组平行于斜轴(135°°)的平行线。

的平行线 ①①I相同的空气都落在同一条线上； 相同的空气都落在同一条线上； ②②沿沿I线由φ线由φ＜＜100%→φ→φ=100%移动中，移动中，φ↑→φ↑→H↑→↑→t↓↓干燥 21 “等等t线线”群群：一组相互不平行的直线群一组相互不平行的直线群t↑→↑→斜率↑ 斜率↑ 线群不平行的原因线群不平行的原因：：I=(1.88t+2490)H +1.01t干燥 22 “等φ线等φ线”群群：定：定φφ，利用，利用H­I图中的图中的H，，t坐标画出φ 坐标画出φ 线线干燥 23 分压线分压线干燥 24 湿焓图的说明与应用湿焓图的说明与应用 A E D F B C t w t d φ=1 H p I 干球温度干球温度t、露点、露点t d 、、湿球温度湿球温度t w （或绝热饱和温 （或绝热饱和温 度度t as ）都是由等）都是由等t线确定的线确定的干燥 25 通常根据下述已知条件之一来确定湿空气的状态点，通常根据下述已知条件之一来确定湿空气的状态点，已知条 已知条 件是件是： ： （（１１）湿空气的干球温度）湿空气的干球温度t和湿球温度和湿球温度t w ； ； （（２２）湿空气的干球温度）湿空气的干球温度t和露点和露点t d ； ； （（３３）湿空气的干球温度）湿空气的干球温度t和相对湿度和相对湿度φφ。

0 H A φ= 1 t t w I 1 2 3 0 H A φ= 1 t t d I 1 2 0 H A φ= 1 t I 3 φ 1 2干燥 26 13 1.5 55 38 0.01 18 30 34 6.1 160 40 0.04 38 51 12 1.5 44 60 0.0095 15 20 20 2.6 82 34 0.0162 25 40 25 3.6 108 30 0.022 30 50 t d p I % H t w t干燥 27 第三节 第三节 干燥过程的物料衡算和热量衡算 干燥过程的物料衡算和热量衡算 ?水分蒸发 水分蒸发 ?空气用量 空气用量 ?热量 热量 ?选择适宜型号的鼓风机 选择适宜型号的鼓风机 ?设计或选择换热器设计或选择换热器干燥 28 量 量 湿物料中绝对干料的质 湿物料中绝对干料的质 湿物料中水分的质量湿物料中水分的质量 = = X X X w + + = = 1 w w X − = 1 注注：：工业上常采用湿基含水量工业上常采用湿基含水量 湿物料的总质量 湿物料的总质量 湿物料中水分的质量湿物料中水分的质量 = = w ?干燥过程的物料衡算干燥过程的物料衡算 •物料含水量的表示方法 物料含水量的表示方法 湿基含水量 湿基含水量 干基含水量干基含水量干燥 29 ?水分蒸发量水分蒸发量w 1122 2112 ()() cc c GHL XGHL X WG HHL XX +=+ =−=− L c =L 1 (1­w 1 )=L 2 (1­W 2 ) G G G Lc , X 1 (L 1 , w 1 )。