考研 化工原理 必备课件第八章 干燥.doc

考研考研 化工原理化工原理 必备课件第八章必备课件第八章 干燥干燥本文由 821240550 贡献ppt 文档可能在 WAP 端浏览体验不佳建议您优先选择 TXT，或下载源文件到本机查看第八章 干燥8.1 湿空气的性质和湿度图 8.2 干燥过程的物料衡算和热量衡算 8.3 固体物料在干燥过程中的平衡关系与 速率关系 8.4 干燥设备8.1.1 湿空气的性质空气中水分含量的表示方法（1）水汽分压 p 水汽与露点 td （2）空气的湿度 H为便于进行物料衡算，常将水汽分压 p 水汽换算成湿度空气的 湿度 H 定义为每 kg 干空气所带有的水汽量，单位是 kg/kg 干气，即H= M 水 p 水汽 p 水汽 ? = 0.622 M 气 p ? p 水汽 p ? p 水汽空气中水分含量的表示方法（3）相对湿度空气中的水汽分压 p 水汽与一定总压及一定温度下空气中水汽 分压可能达到的最大值之比定义为相对湿度，以?表示 当 ps ≤ pp 水汽 ?= ps当 ps > pp 水汽 ?= p空气中水分含量的表示方法（4）湿球温度 twtw = t ?式中kHαrw ( H w ? H )kH、α ——分别为气相的传质系数与给热系数； Hw、rw——分别为湿球温度下的湿度与汽化热。

对空气-水系统，当被测气流的温度不太高，流速>5m/s 时， 为一常数，其值约为 1.09kJ/（kg?℃） ，故rw tw = t ? (H w ? H ) 1.09与过程计算有关的参数（1）湿空气的焓I = (cpg + cpv H )t + r0 H式中c pg ——干气比热容，空气为 1.01kJ/（kg?℃） ； c pv ——蒸汽比热容，水汽为 1.88 kJ/（kg?℃） ；r0 ——0℃时水的汽化热，取 2500 kJ/（kg?℃） ；c pH = c pg + c pv H对空气-水系统有：I = (1.01 + 1.88 H )t + 2500 H与过程计算有关的参数（2）湿空气的比体积在常压下 1kg 干空气的体积为：22.4 t + 273 × = 2.83 × 10 ?3 (t + 273) M 气 273H kg 水汽的体积为 ：H 22.4 t + 273 × = 4.56 × 10 ?3 H (t + 273) M 水 273常压下温度为℃、湿度为的湿空气体积比为：vH = (2.83 × 10 ?3 + 4.56 × 10 ?3 H )(t + 273)8.1.2 湿度图8.1.2 湿度图 8.1.2 湿度图（1）等 H 线（等湿度线） （2）等 I 线（等焓线） （3）等 t线（等温线） （4）等 φ 线（等相对湿度线） （5）pv 线8.1.2 湿度图（1）等 H 线（等湿度线）等线为一系列平行于纵轴的直线。

2）等 I 线（等焓线）等 I 线为一系列平行于横轴（不是水平辅助轴）的直线（3）等 t 线（等温线）I = 1.01t + (1.88t + 2500) H （4）等 φ 线（等相对湿度线）?p s H = 0 .622 p ? ?p s8.1.2 湿度图（4）等 φ 线（等相对湿度线）注意： 注意：①当 H 一定时，t↑，φ ↓，吸收水汽能力↑所以湿空气进入干燥器 之前须先经过预热以提高其温度和焓值有利于载热外，同时也是为了降 低相对湿度而有利于载湿； ②φ=100%的线称为饱和曲线，线上各点空气为水蒸气所饱和，此线 上放为未饱和区（φ <1） ，在这个区域的空气可以作为干燥介质此线 下方为过饱和区域，空气中含雾状水滴，不能用于干燥物料； ③H-I 图是以总压 p=100kPa 为前提绘制的，因此当 φ 一定，t≥ 99.7℃ 时，ps=100kPa=p，H=常数，等 φ 线（图中 φ=5%与 φ=10%两条线）垂直向 上为直线与等 H 线重合8.1.2 湿度图（5）pv 线(水蒸汽分压线)pv 线标于 p=100%线的下方，表示 pv 与 H 之间的关系 由H = 0.622 pv p ? pv得pv =Hp 0.622 + H8.2 干燥过程的物料衡算与热量衡算（1）物料衡算W = Gc ( X 1 ? X 2 ) = V ( H 2 ? H 1 ) H 1 = H 0（空气在预热器中加热， H 不变）有时物料的含水量习惯上以湿基含水量 w 表示， w 与干 基含水量的关系为X1 =w1 1 ? w1， X = 2w1 ? w2 1 ? w2w2 1 ? w2，Gc = G1 (1 ? w1 ) = G2 (1 ? w2 )W = G1 ? G2 = G1，或 W = Gc ( X 1 ? X 2 )， X 1、X 2 、Gc 用上式求。

8.2 干燥过程的物料衡算与热量衡算V = W W = H1 ? H 2 H 2 ? H 0H0 已知，W 可求出，求 V 关键在于确定出干燥器空气湿度 H2，必须用后面的干燥器热量衡算结合才能确定 H2 实际空气（新鲜空气）质量流量 V ' (kg 湿空气 / s ) = V (1 + H 0 ) 空气必须用风机输送，风机的风量 V ' '（m3 湿空气/s）V ' ' = VvH = V (0.773 + 1.244 H ) 273 + t 101.3 × 273 p上式中 t、H 是风机所在位置空气 t、H ，风机在装在预热器 前，预热器后，甚至干燥器后8.2 干燥过程的物料衡算与热量衡算V = W W = H1 ? H 2 H 2 ? H 0H0 已知，W 可求出，求 V 关键在于确定出干燥器空气湿度 H2，必须用后面的干燥器热量衡算结合才能确定 H2 实际空气（新鲜空气）质量流量 V ' (kg 湿空气 / s ) = V (1 + H 0 ) 空气必须用风机输送，风机的风量 V ' '（m3 湿空气/s）V ' ' = VvH = V (0.773 + 1.244 H ) 273 + t 101.3 × 273 p上式中 t、H 是风机所在位置空气 t、H ，风机在装在预热器 前，预热器后，甚至干燥器后。

8.2 干燥过程的物料衡算与热量衡算（2）预热器的热量衡算Qp = V ( I 1 ? I 0 ) = Vc pH1 (t1 ? t 0 )I 1 = (1.01 + 1.88H 1 )t1 + 2500H 1I 0 = (1.01 + 1.88H 0 )t 0 + 2500 H 0H1 = H 0c pH 1 = c pH 08.2 干燥过程的物料衡算与热量衡算（3）干燥器的热量衡算VI 1 + Gc c pm1θ1 + QD = VI 2 + Gc C p M 2θ 2 + Qlc pm = c ps + c pl X（4）物料衡算与热量衡算的联立求解 在设计型问题中， Gc、 θ1 、X 1 、 X 2 是干燥任务规定的，而 H 1 = H 0 由空气初始状态决定， Ql 可按传热公式求或取Q = (0.05 ~ 0.10)Qp8.2 干燥过程的物料衡算与热量衡算（4）物料衡算与热量衡算的联立求解 ①选择气体出干燥器的状态（如 t2 及 φ2 ） ，求 V 及 QD； ②选定 QD （如许多干燥器QD=0，即不补充热量）及气体出 干燥器状态的一个参数（H2、 φ2 、t2 中的一个） ，求出 V 及另一 个气体出口参数（如 H2） 。

第①种情况出口空气状态已确定，热衡及物衡简便在第② 种情况下，由于出口气状态参数之一是未知数，联立物衡和热衡 方程式的计算比较繁琐，因而常对过程作出简化，以便于初步估 算8.2 干燥过程的物料衡算与热量衡算（5）理想干燥器过程的物料和热量衡算 ①图解法（已知 t2或 φ2 均可用）沿等 H 线 A（t0，H0） B（t1，H1= H0 ）沿等 I 线C（t2，或 φ2 ）确定 C 后 H2 可查出V =W H2 ? H0Qp = Vc pH1 (t1 ? t 0 )8.2 干燥过程的物料衡算与热量衡算（5）理想干燥器过程的物料和热量衡算 ②解析法（已知 t2 时用）I 2 = I1(1.01 + 1.88H 2 )t 2 + 2500H 2 = (1.01 + 1.88H 1 )t1 + 2500H 1上式中只有一个未知数 H2 可求出，然后再求 V，QD ③数值法（已知 φ2 时用，可计算求出 H2 ）8.2 干燥过程的物料衡算与热量衡算（6）实际干燥过程的物料和热量衡算 等焓（理想、绝热）干燥过程，空气再干燥器状态变化沿 着等焓线 BC 变化至 C 点（C 点的确定前面已讨论） 。

实际干燥过程气体出干燥器的状态由物料衡算式（14-33） 和热量衡算式（14-38）联立求解决定，即V = W H2 ? H0VI 1 + Gc c pm1θ 1 + QD = VI 2 + Gc c pm 2 θ 2 + QlI 2 = (1.01 + 1.88H 2 )t 2 + 2500H 2联立解出 H2 及 V8.3 固体物料在干燥过程中的平衡关系与速 固体物料在干燥过程中的平衡关系与速 率关系8.3.1 固体物料在干燥过程中的平衡关系 固体物料在干燥过程中的平衡关系（1）根据水分与物料的结合方式划分 ①附着水分 ②毛细管水分 ③溶胀水分 ④化学结合水分 （2）根据物料中水分除去的难和易来划分 ①结合水分 ②非结合水分水分8.3.1 固体物料在干燥过程中的平衡关系（3）平衡蒸汽压曲线 一定温度下湿物料的平衡蒸汽压与含水量的关系大致如图所 示：8.3.1 固体物料在干燥过程中的平衡关系（4）平衡水分与自由水分8.3.2 物料在定态空气条件下的干燥速率物料的干燥速率即水分汽化速率 NA 可用单位时间、单位面积（气 固接触界面）被汽化的水量表示，即NA =式中Gc dX ? AdτGc ——试样中绝对干燥物料的质量，kg；A ——试样暴露于气流中的表面积，m2；X ——物料的自由含水量，X = X t ? X * ，kg 水/kg 干料。

8.4 干燥设备8.4.1 干燥器的基本要求 （1）对被干燥物料的适应性 （2）设备的生产能力 （3）能耗的经济性8.4.2 常用对流干燥器（1）箱式干燥器 ）（1）箱式干燥器 ）（2）喷雾干燥器 ）（2）喷雾干燥器 ）（3）气流干燥器（4）流化床干燥器（4）流化床干燥器（5）转筒干燥器1。