1、化工原理多媒體課件 淮陰工學(xué)院 生命科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 第5章 干燥 概述 5.1 濕空氣的性質(zhì)及濕焓圖 5.2 干燥過程的物料衡算與熱量衡算 5.3 固體物料在干燥過程中的平衡關(guān)系 與速率關(guān)系 5.4 干燥設(shè)備 上一頁上一頁 下一頁下一頁 概述 1 固體物料的除濕方法固體物料的除濕方法 機械除濕：沉降、過濾、離心分離、吸附等機械除濕：沉降、過濾、離心分離、吸附等 干燥：利用熱能使?jié)裎锪现械臐穹制稍铮豪脽崮苁節(jié)裎锪现械臐穹制?2 干燥分類干燥分類 常壓干燥、真空干燥常壓干燥、真空干燥 連續(xù)干燥、間歇干燥連續(xù)干燥、間歇干燥 傳導(dǎo)干燥、對流干燥、輻射干燥、介電加熱干燥傳導(dǎo)干燥、對流干燥、輻

2、射干燥、介電加熱干燥 3 本章內(nèi)容本章內(nèi)容 濕空氣除去濕物料中的水分的對流干燥過程及設(shè)備濕空氣除去濕物料中的水分的對流干燥過程及設(shè)備 上一頁上一頁 下一頁下一頁 返回返回 5.1 濕空氣的性質(zhì)及濕焓圖 511 濕空氣的性質(zhì) 512 濕空氣的H-I圖 上一頁上一頁 下一頁下一頁 返回返回 5.1.1 濕空氣的性質(zhì) 1 濕度濕度H 飽和濕度飽和濕度 VV gg n M H n M 濕空氣中水氣的質(zhì)量 濕空氣中絕干氣的質(zhì)量 180.622 29 VV gg nn H nn 0.622 V V p H pp 0.622 s s s p H pp 上一頁上一頁 下一頁下一頁 2 相對濕度百分?jǐn)?shù)相對濕度百

3、分?jǐn)?shù) 3 比體積（濕比容）比體積（濕比容） 100% V s p p 0.622 s s p H pp 33 H mm v kg 絕干空氣水汽 絕干氣 上一頁上一頁 下一頁下一頁 4 比熱容比熱容 5 12731.0133 10 22.4 2918273 H Ht v p 5 2731.0133 10 0.772 1.244 273 t H p Hgv ccHc 1.01 1.88 H cH 上一頁上一頁 下一頁下一頁 6 焓焓 gV IIHI 0 (0)(0) gV Ic tHctHr 0gV IcHcHrt (1.011.88)2490IH tH 上一頁上一頁 下一頁下一頁 例例51 若常

4、壓下某濕空氣的濕度為若常壓下某濕空氣的濕度為20C、濕度濕度 為為0.014673kg/kg絕干氣，試求：（絕干氣，試求：（1）相對濕度；）相對濕度； （2）比容；（）比容；（3）比熱容；（）比熱容；（4）焓。）焓。50 C時上時上 述各項。述各項。 解：（解：（1） （2） 0.622 s s p H pp 0.622 2.3346 0.014673 101.332.3346 1100% 5 2731.0133 10 (0.772 1.244) 273 H t vH p 上一頁上一頁 下一頁下一頁 （3） （4） 27320 (0.772 1.244 0.014673) 273 3 0.84

5、8/mkg濕空氣絕干氣 1.01 1.88 H cH 1.01 1.88 0.0146731.038/() H ckJkgC絕干氣 (1.01 1.88)2490IH tH (1.01 1.88 0.014673) 202490 0.014673I 57.29/kJ kg絕干氣 上一頁上一頁 下一頁下一頁 （1 1） （2 2） （3 3）不變）不變 （4 4） 0.622 12.340 0.014673 101.33 12.340 0.189218.92% 3 27350 (0.772 1.244 0.014673)0.935/kg 273 H vm 濕空氣絕干氣 3 27350 0.848

6、0.935/kg 27320 H vm 濕空氣絕干氣 (1.01 1.880.014673) 502490 0.01467388.42/IkJ kg絕干氣 上一頁上一頁 下一頁下一頁 6 干球溫度和濕球溫度干球溫度和濕球溫度 () w QS tt , () w Hs t NkHH S w t QNr , () w w H t ws t k r ttHH 上一頁上一頁 下一頁下一頁 7 絕熱飽和冷卻溫度絕熱飽和冷卻溫度 10gV IcHctHr（） 20gas Vasas IcH ctH r（） 0 HrtHcc Vg ）（ 0 rHtcHc asasVasg ）（ gvgasvH cHccH

7、cc 0 () asas H r ttHH c Was tt 上一頁上一頁 下一頁下一頁 8 露點露點 水蒸氣空氣系統(tǒng)水蒸氣空氣系統(tǒng) 不飽和空氣不飽和空氣 飽和空氣飽和空氣 , , , 0.622 d d d s t s t s t p H pp , , , 0.622 d d d s t s t s t Hp p H aswd tttt aswd tttt 上一頁上一頁 下一頁下一頁 例例52 常壓下濕空氣的溫度為常壓下濕空氣的溫度為30 C 、濕度為、濕度為 0.02403kg/kg絕干氣，試計算濕空氣的各種性質(zhì)，絕干氣，試計算濕空氣的各種性質(zhì)， 即：即：（1）分壓；（）分壓；（2）露點；

8、（）露點；（3）絕熱飽和溫度）絕熱飽和溫度 ；（；（4）濕球溫度。）濕球溫度。 解：（解：（1） （2）附錄十，）附錄十，td=27.5 C 0.622 V V p H pp 5 0.622 0.02403 1.0133 10 V V p p 3768 V pPa 上一頁上一頁 下一頁下一頁 （3） （4） 0 () asas H r ttHH c 0.622 as as as p H pp 28.3 as tC設(shè) 5 0.622 3881 0.02477/ 1.0133 103881 kg kg 絕干氣 1.01 1.88 H cH 1.01 1.88 0.024031.055/()kJkg

9、C 0 2490/rkJ kg 2490 30(0.024770.02403)28.25 1.055 as tC 28.3 was ttC 上一頁上一頁 下一頁下一頁 返回返回 5.1.2 濕空氣的H-I圖 1 濕焓圖的結(jié)構(gòu)濕焓圖的結(jié)構(gòu) 橫坐標(biāo)：濕度橫坐標(biāo)：濕度 縱坐標(biāo)：溫度，焓（斜線），水氣分壓（右）縱坐標(biāo)：溫度，焓（斜線），水氣分壓（右） 等濕線，等溫線，等焓線，等相對濕度線等濕線，等溫線，等焓線，等相對濕度線 1)等濕線等濕線 平行于縱軸（垂直于橫軸）平行于縱軸（垂直于橫軸） 2)等焓線等焓線 平行于斜軸平行于斜軸 上一頁上一頁 下一頁下一頁 3）等干球溫度線群）等干球溫度線群 4）等相

10、對濕度線）等相對濕度線 5）蒸汽分壓線）蒸汽分壓線 (1.882490)1.01ItHt 0.622 s s p H pp 0.622 V Hp p H 上一頁上一頁 下一頁下一頁 2 濕焓圖的應(yīng)用濕焓圖的應(yīng)用 上一頁上一頁 下一頁下一頁 上一頁上一頁 下一頁下一頁 例例53 在在H-I圖中確定例圖中確定例51中中20 C及及50 C時時 的（的（1）及（）及（4）兩項。）兩項。 解：解： （1）相對濕度）相對濕度 （2）焓）焓 上一頁上一頁 下一頁下一頁 例例54 在在H-I圖上確定例圖上確定例52的濕空氣狀態(tài)點以及的濕空氣狀態(tài)點以及 有關(guān)參數(shù)。有關(guān)參數(shù)。 解：解：（1）分壓；（）分壓；（2

11、）露點；（）露點；（3）絕熱飽和溫度）絕熱飽和溫度 上一頁上一頁 下一頁下一頁 返回返回 5.2 干燥過程的物料衡算與熱量衡算 5.2.1 濕物料的性質(zhì) 5.2.2 干燥系統(tǒng)的物料衡算 5.2.3 干燥系統(tǒng)的熱量衡算 5.2.4 空氣通過干燥器時的狀態(tài)變化 上一頁上一頁 下一頁下一頁 返回返回 521 濕物料中含水量的表示方法 1 濕基含水量濕基含水量 2 干基含水量干基含水量 100%w 水分質(zhì)量 濕物料的總質(zhì)量 X 濕物料中水分的質(zhì)量 濕物料中絕干料的質(zhì)量 1 X w X 1 w X w 上一頁上一頁 下一頁下一頁 3 濕物料的比熱容濕物料的比熱容 4 濕物料的焓濕物料的焓 msw ccX

12、c 上一頁上一頁 下一頁下一頁 返回返回 4.187 ms ccX 4.187 swsm IcXccXc 522 干燥系統(tǒng)的物料衡算 目的目的 確定水分蒸發(fā)量，空氣消耗量，干燥產(chǎn)品流量確定水分蒸發(fā)量，空氣消耗量，干燥產(chǎn)品流量 上一頁上一頁 下一頁下一頁 1 水分蒸發(fā)量水分蒸發(fā)量 2 空氣消耗量空氣消耗量 1122 LHGXLHGX 2112 ()()WL HHG XX 12 2121 ()G XXW L HHHH 21 1L l WHH 上一頁上一頁 下一頁下一頁 3 干燥產(chǎn)品流量干燥產(chǎn)品流量 2211 (1)(1)GwGw 11 2 2 (1) 1 Gw G w 上一頁上一頁 下一頁下一頁

13、返回返回 5.2.3 干燥系統(tǒng)的熱量衡算 目的目的 預(yù)熱器消耗熱量，干燥器補充熱量，干燥過程消耗總熱預(yù)熱器消耗熱量，干燥器補充熱量，干燥過程消耗總熱 量量 上一頁上一頁 下一頁下一頁 上一頁上一頁 下一頁下一頁 1 熱量衡算的基本方程熱量衡算的基本方程 1）預(yù)熱器消耗的熱量）預(yù)熱器消耗的熱量 2）干燥器補充的熱量）干燥器補充的熱量 01p LIQLI 10 () p QL II 1122 DL LIGIQLIGIQ 2121 ()() DL QL IIG IIQ 上一頁上一頁 下一頁下一頁 3）干燥系統(tǒng)消耗的總熱量）干燥系統(tǒng)消耗的總熱量 分析分析 加熱空氣加熱空氣 加熱并汽化水分加熱并汽化水分

14、 2021 ()() pDL QQQL IIG IIQ 上一頁上一頁 下一頁下一頁 020 1.01 1.88()LHtt 21 (24901.884.187)Wt 加熱濕物料加熱濕物料 熱損失熱損失 忽略空氣中水汽進出干燥系統(tǒng)的焓的變化忽略空氣中水汽進出干燥系統(tǒng)的焓的變化 忽略濕物料中水分帶入干燥系統(tǒng)的焓忽略濕物料中水分帶入干燥系統(tǒng)的焓 221 () m Gc 上一頁上一頁 下一頁下一頁 020221 1.01 1.88()() pDm QQQLHttGc 21 (2490 1.884.187 ) L WtQ 202221 1.01 ()(2490 1.88 )() pDmL QQQL tt

15、WtGcQ 2 干燥系統(tǒng)的熱效率干燥系統(tǒng)的熱效率 100% 蒸發(fā)水分所需的熱量 向干燥系統(tǒng)輸入的總熱量 21 (24901.88 )4.187 v QWtW 2 (24901.88 ) v QWt 2 (24901.88) 100% Wt Q 上一頁上一頁 下一頁下一頁 例例55 常壓下以溫度為常壓下以溫度為20 C 、相對濕度為、相對濕度為60 的新鮮空氣為介質(zhì)，干燥某種濕物料。空氣在預(yù)熱的新鮮空氣為介質(zhì)，干燥某種濕物料。空氣在預(yù)熱 器中被加熱到器中被加熱到90 C后送入干燥器，離開時的溫度后送入干燥器，離開時的溫度 為為45 C 、濕度為、濕度為0.022kg/kg絕干氣。每小時有絕干氣。

16、每小時有 1100kg溫度為溫度為20 C 、濕基含水量為、濕基含水量為3的濕物料的濕物料 送入干燥器，物料離開干燥器時溫度升到送入干燥器，物料離開干燥器時溫度升到60 C 、濕基含水量降到、濕基含水量降到0.2%。濕物料的平均比熱容為。濕物料的平均比熱容為 3.28kJ/(kg絕干料絕干料. C)。忽略預(yù)熱器的熱損失，。忽略預(yù)熱器的熱損失， 干燥器的熱損失速率為干燥器的熱損失速率為1.2kW。試求：（試求：（1）水分）水分 蒸發(fā)量；（蒸發(fā)量；（2）新鮮空氣消耗量；（）新鮮空氣消耗量；（3）若風(fēng)機裝在）若風(fēng)機裝在 預(yù)熱器的新鮮空氣入口處，求風(fēng)機的風(fēng)量；（預(yù)熱器的新鮮空氣入口處，求風(fēng)機的風(fēng)量；（

17、4） 預(yù)熱器消耗的熱量；（預(yù)熱器消耗的熱量；（5）干燥系統(tǒng)消耗的熱量；）干燥系統(tǒng)消耗的熱量； （6）向干燥器補充的熱量；（）向干燥器補充的熱量；（7）干燥系統(tǒng)的熱效）干燥系統(tǒng)的熱效 率。率。 上一頁上一頁 下一頁下一頁 解：解： （1）水分蒸發(fā)量）水分蒸發(fā)量 12 ()WG XX 1 1 1 0.03 0.0309/ 11 0.03 w Xkg kg w 絕干料 上一頁上一頁 下一頁下一頁 （2）新鮮空氣消耗量）新鮮空氣消耗量 2 2 2 0.002 0.002/ 11 0.002 w Xkg kg w 絕干料 11 (1)1100(1 0.03)1067/GGwkgh絕干料 12 ()106

18、7(0.03090.002)30.84/WG XXkgh水分 21 W L HH Ct 20 0 %60 0 絕干氣kgkgH/009. 0 0 30.84 2372/ 0.0220.009 Lkgh 絕干氣 上一頁上一頁 下一頁下一頁 （3）風(fēng)機的風(fēng)量）風(fēng)機的風(fēng)量 （4）預(yù)熱器中消耗的熱量）預(yù)熱器中消耗的熱量 00 (12372(1 0.009)2393/LLHkgh新鮮空氣 H VLv 0 0 27320273 (0.772 1.244)(0.772 1.244 0.009) 273273 H t vH 3 0.841/mkg新鮮濕空氣絕干氣 3 2372 0.841 1995/Vmh新鮮

19、濕空氣 上一頁上一頁 下一頁下一頁 （5）干燥系統(tǒng)消耗的總熱量）干燥系統(tǒng)消耗的總熱量 Ct 20 0 %60 0 絕干氣kgkJI/43 0 Ct 90 1 絕干氣kgkgHH/009. 0 01 絕干氣kgkJI/115 1 3 2372(11543)170800/47.44 10 p QkJ hW 202221 1.01 ()(2490 1.88 )() mL QL ttWtGcQ 1.01 2372(4520)30.84(2490 1.88 45) 上一頁上一頁 下一頁下一頁 10 () p QL II （6）向干燥器補充的熱量）向干燥器補充的熱量 （7）干燥系統(tǒng)的熱效率）干燥系統(tǒng)的熱效

20、率 283600 170800112800/31.3 Dp QQQkJ hkW 2 (24901.88 ) 100% Wt Q 30.84(24901.8845) 100%28% 283600 上一頁上一頁 下一頁下一頁 返回返回 283600/78.8kJ hkW 1067 3.28(6020) 1.2 3600 5.2.4 空氣通過干燥器時的狀態(tài)變化 1 等焓干燥過程等焓干燥過程 不向干燥器中補充熱量不向干燥器中補充熱量 忽略熱損失忽略熱損失 物料進出干燥器的焓相等物料進出干燥器的焓相等 10212110 ()()()() DL QL IIL IIG IIQL II 102021 ()()

21、() DL QL IIL IIG IIQ 上一頁上一頁 下一頁下一頁 上一頁上一頁 下一頁下一頁 1020 ()()L IIL II 12 II 2 非等焓干燥過程非等焓干燥過程 1）焓值減小（）焓值減小（BC1） 2）焓值增加（）焓值增加（BC2） 3）等溫過程（）等溫過程（BC3） 0 D Q 0 L Q 21 ()0G II 1020 ()()L IIL II 12 II 21 () DL QG IIQ 1020 ()()L IIL II 12 II 上一頁上一頁 下一頁下一頁 例例56 在常壓連續(xù)逆流干燥器中將某種物料自濕在常壓連續(xù)逆流干燥器中將某種物料自濕 基含水量基含水量50干燥至

22、干燥至6。采用廢氣循環(huán)操作，即。采用廢氣循環(huán)操作，即 由干燥器出來的一部分廢氣和新鮮空氣相混合，混由干燥器出來的一部分廢氣和新鮮空氣相混合，混 合氣經(jīng)預(yù)熱器加熱到必要的溫度后再送入干燥器。合氣經(jīng)預(yù)熱器加熱到必要的溫度后再送入干燥器。 循環(huán)比（廢氣中絕干空氣質(zhì)量和混合氣中絕干空氣循環(huán)比（廢氣中絕干空氣質(zhì)量和混合氣中絕干空氣 質(zhì)量之比）為質(zhì)量之比）為0.8。設(shè)空氣在干燥器中經(jīng)歷等焓增。設(shè)空氣在干燥器中經(jīng)歷等焓增 濕過程。已知新鮮空氣的狀態(tài)為濕過程。已知新鮮空氣的狀態(tài)為t0=25 C 、 H0=0.005kg/kg絕干氣，廢氣的狀態(tài)為絕干氣，廢氣的狀態(tài)為t2=38 C 、H2=0.034kg/kg絕

23、干氣。試求每小時干燥絕干氣。試求每小時干燥1000kg 濕物料所需的新鮮空氣量及預(yù)熱器的傳熱量。設(shè)預(yù)濕物料所需的新鮮空氣量及預(yù)熱器的傳熱量。設(shè)預(yù) 熱器的熱損失可忽略。熱器的熱損失可忽略。 上一頁上一頁 下一頁下一頁 解：解： 上一頁上一頁 下一頁下一頁 上一頁上一頁 下一頁下一頁 Ct 25 0 絕干氣水 kgkgH/005. 0 0 Ct 38 2 絕干氣水 kgkgH/034. 0 2 0.21 0.84 BM MA 新鮮空氣中絕干氣的質(zhì)量 廢氣中絕干氣的質(zhì)量 Ctm 36 絕干氣kgkgH m /028. 0 Ct 54 1 絕干氣kgkgHH m /028. 0 1 12 ()WG X

24、X 11 (1)1000(1 0.5)500/GGwkgh絕干料 上一頁上一頁 下一頁下一頁 1 1 1 50 1 150 w X w 2 6 94 X 6 500 1468/ 94 Wkg h 20 ()L HHW 5 20 468 0.1614 10/ 0.0340.005 W Lkgh HH 絕干氣 55 00 (1)0.1614 10 (1 0.005)0.1622 10/LLHkgh新鮮空氣 上一頁上一頁 下一頁下一頁 1 () pmHmm QL ctt 1.01 1.88 Hmm cH 1.01 1.88 0.0281.063/() Hm ckJkgC絕干氣 5 5 0.1614

25、10 0.807 10/ 0.20.2 m L Lkgh 絕干氣 57 0.807 101.063(5436)0.154 10/ p QkJ h 上一頁上一頁 下一頁下一頁 例例57 采用常壓氣流干燥器干燥某種濕物料。在采用常壓氣流干燥器干燥某種濕物料。在 干燥器內(nèi)，濕空氣以一定的速度吹送物料同時并對干燥器內(nèi)，濕空氣以一定的速度吹送物料同時并對 物料進行干燥。已知的操作條件均標(biāo)注于本例附圖物料進行干燥。已知的操作條件均標(biāo)注于本例附圖 1中。試求：中。試求： （1）新鮮空氣消耗量）新鮮空氣消耗量 （2）單位時間內(nèi)預(yù)熱器消耗的熱量，忽略預(yù)熱器）單位時間內(nèi)預(yù)熱器消耗的熱量，忽略預(yù)熱器 的熱損失的熱損

26、失 （3）干燥器的熱效率）干燥器的熱效率 解：解： （1）新鮮空氣消耗量）新鮮空氣消耗量 21 W L HH 2 2 250 248/ 110.01 G Gkgh X 絕干物料絕干料 上一頁上一頁 下一頁下一頁 上一頁上一頁 下一頁下一頁 解析法：H2，L，I2 焓衡算 12 ()248(0.150.01)34.7/WG XXkg h 1122 L LIGILIGIQ 1221 ()() L L IIG IIQ 上一頁上一頁 下一頁下一頁 2 (110)248(47.91 26.76)3.2 3600LI 2 (110)16770LI 焓定義 物料衡算 2222 (1.01 1.88)2490

27、IHtH 2222 (1.01 1.88) 50249050.52584IHHH 212 34.7 0.0073 W L HHH 2 0.02055/Hkg kg絕干氣 2 103.6/IkJ kg絕干氣 2618.9/Lkgh絕干氣 上一頁上一頁 下一頁下一頁 圖解法：操作線（焓與濕度的關(guān)系） 焓衡算和物料衡算 113.53483.3IH 00 (1)2618.9(1 0.0073)2638/LLHkgh新鮮空氣 上一頁上一頁 下一頁下一頁 2 (110)16770LI 212 34.7 0.0073 W L HHH （2）預(yù)熱器消耗的熱量）預(yù)熱器消耗的熱量 （3）干燥系統(tǒng)的熱效率）干燥系統(tǒng)

28、的熱效率 10 ()2618.9(11034)199000/55.3 p QL IIkJ hkW 2 (2490 1.88 ) 100% p Wt Q 34.7(2490 1.88 50) 100%45.1% 199000 上一頁上一頁 下一頁下一頁 返回返回 5.3 固體物料在干燥過程中的平衡關(guān)系與速率 關(guān)系 5.3.1 物料中的水分 5.3.2 干燥時間的計算 下一頁下一頁 上一頁上一頁 返回返回 5.3.1 物料中的水分 1 平衡水分及自由水分平衡水分及自由水分 平衡水分：與一定狀態(tài)的空氣接觸，達到平衡時濕物料平衡水分：與一定狀態(tài)的空氣接觸，達到平衡時濕物料 的含水量，的含水量，kg水分

29、水分/kg絕干料；絕干料；平衡水分與物料種類、空平衡水分與物料種類、空 氣狀態(tài)有關(guān)氣狀態(tài)有關(guān)；平衡水分是濕物料在一定的空氣狀態(tài)下干；平衡水分是濕物料在一定的空氣狀態(tài)下干 燥的極限；平衡水分與空氣相對濕度的關(guān)系曲線稱為相燥的極限；平衡水分與空氣相對濕度的關(guān)系曲線稱為相 平衡曲線平衡曲線 自由水分：超過平衡水分的那部分水分自由水分：超過平衡水分的那部分水分 上一頁上一頁 下一頁下一頁 上一頁上一頁 下一頁下一頁 2 結(jié)合水分與非結(jié)合水分結(jié)合水分與非結(jié)合水分 結(jié)合水分：物料細(xì)胞壁內(nèi)及毛細(xì)管中的水分，其蒸結(jié)合水分：物料細(xì)胞壁內(nèi)及毛細(xì)管中的水分，其蒸 汽壓低于純水的飽和蒸汽壓，在干燥中較難除去。汽壓低于

30、純水的飽和蒸汽壓，在干燥中較難除去。 其數(shù)值為與其數(shù)值為與100的空氣呈平衡的物料含水量，的空氣呈平衡的物料含水量， 由相平衡曲線外推求出由相平衡曲線外推求出 非結(jié)合水分：與物料呈機械結(jié)合的水分，其蒸汽壓非結(jié)合水分：與物料呈機械結(jié)合的水分，其蒸汽壓 等于同溫度下水的飽和蒸汽壓，干燥中極易除去等于同溫度下水的飽和蒸汽壓，干燥中極易除去 結(jié)合水與非結(jié)合水只與物料本身特性有關(guān)結(jié)合水與非結(jié)合水只與物料本身特性有關(guān) 上一頁上一頁 下一頁下一頁 上一頁上一頁 下一頁下一頁 返回返回 5.3.2 干燥時間的計算 1 恒定干燥條件下干燥時間的計算恒定干燥條件下干燥時間的計算 恒定干燥條件恒定干燥條件 空氣的流

31、速、溫度、濕度、與物料的接觸方式都不變空氣的流速、溫度、濕度、與物料的接觸方式都不變 變動干燥條件變動干燥條件 空氣的溫度下降、濕度增高空氣的溫度下降、濕度增高 1）干燥實驗和干燥曲線）干燥實驗和干燥曲線 干燥實驗干燥實驗 間歇干燥，用大量濕空氣干燥少量濕物料間歇干燥，用大量濕空氣干燥少量濕物料 干燥曲線干燥曲線 物料含水量與干燥時間關(guān)系物料含水量與干燥時間關(guān)系 物料溫度與干燥時間關(guān)系物料溫度與干燥時間關(guān)系 上一頁上一頁 下一頁下一頁 AB段：預(yù)熱段；段：預(yù)熱段；BC段：恒速段；段：恒速段；CDE段：降速段段：降速段 上一頁上一頁 下一頁下一頁 2 ）干燥速率曲線）干燥速率曲線 單位時間、單位

32、干燥面積上汽化的水分量單位時間、單位干燥面積上汽化的水分量 G dX U Sd dW U Sd dWG dX 上一頁上一頁 下一頁下一頁 （1）恒速干燥階段（表面汽化控制階段）恒速干燥階段（表面汽化控制階段） 物料表面潤濕，汽化的是表面水，與純水相同物料表面潤濕，汽化的是表面水，與純水相同 濕物料內(nèi)部水分向表面?zhèn)鬟f速率大于表面水分汽化速率濕物料內(nèi)部水分向表面?zhèn)鬟f速率大于表面水分汽化速率 干燥速率取決于表面水分的氣化速率，即取決于干燥條件干燥速率取決于表面水分的氣化速率，即取決于干燥條件 () w dQ tt Sd , () w Hs t dW UkHH Sd w t dQr dW , ()()

33、 w ww Hs tw tt dWdQ UkHHtt Sdr Sdr 上一頁上一頁 下一頁下一頁 （2）降速干燥階段（物料內(nèi)部遷移控制階段）降速干燥階段（物料內(nèi)部遷移控制階段） CD段：物料表面出現(xiàn)干區(qū)，汽化的是表面水和內(nèi)部水段：物料表面出現(xiàn)干區(qū)，汽化的是表面水和內(nèi)部水 DE段：物料表面全部為干區(qū)，汽化的是內(nèi)部水段：物料表面全部為干區(qū)，汽化的是內(nèi)部水 干燥速率取決于內(nèi)部水分的擴散速率，即取決于物料的結(jié)干燥速率取決于內(nèi)部水分的擴散速率，即取決于物料的結(jié) 構(gòu)、形狀與尺寸，與干燥條件關(guān)系不大構(gòu)、形狀與尺寸，與干燥條件關(guān)系不大 干燥曲線形狀與物料內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)干燥曲線形狀與物料內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān) 3 ）臨界含

34、水量）臨界含水量 由恒速段轉(zhuǎn)入降速段的物料含水量由恒速段轉(zhuǎn)入降速段的物料含水量 大，較早進入降速段，干燥時間長大，較早進入降速段，干燥時間長 影響因素：物料特性，干燥介質(zhì)性質(zhì)影響因素：物料特性，干燥介質(zhì)性質(zhì) 由實驗確定，可查閱手冊由實驗確定，可查閱手冊 上一頁上一頁 下一頁下一頁 4）恒定干燥條件下干燥時間的計算）恒定干燥條件下干燥時間的計算 （1）恒速階段）恒速階段 c G ddX U S 1 1 0 c X X c G ddX U S 1 () c c G XX U S () w cw t Utt r 上一頁上一頁 下一頁下一頁 對流傳熱系數(shù)的計算對流傳熱系數(shù)的計算 空氣平行流過靜止物料層

35、的表面空氣平行流過靜止物料層的表面 空氣垂直流過靜止物料層表面空氣垂直流過靜止物料層表面 氣體與運動著的顆粒間的傳熱氣體與運動著的顆粒間的傳熱 0.8 0.0204L 2 2450 29300/()Lkgmh 0.37 1.17L 2 3900 19500/()Lkgmh 0.6 0 20.54 gpm pmg du dv 上一頁上一頁 下一頁下一頁 例例58 在恒定的干燥條件下，測得某物料的干燥在恒定的干燥條件下，測得某物料的干燥 速率曲線如圖速率曲線如圖513所示。若將該物料自初始含水所示。若將該物料自初始含水 量量X1=0.38kg/kg絕干料干燥至絕干料干燥至X2=0.25kg/kg絕

36、干料絕干料 。已知單位干燥面積的絕干物料量。已知單位干燥面積的絕干物料量G/S=21.5kg/kg 絕干料。試估算干燥時間。絕干料。試估算干燥時間。 解：解： 22 1.5/()0.000417/() c Ukgmhkgms 12 1 ()21.5(0.380.25) 67001.86 0.000417 c G XX sh SU 11 0.38/1.3Xkg kgh絕干料, 22 0.25/3.1Xkg kgh絕干料, 1 3.1 1.31.8h 上一頁上一頁 下一頁下一頁 例例59 某種顆粒物料放在長寬各為某種顆粒物料放在長寬各為0.5m的淺盤里的淺盤里 進行干燥。平均溫度為進行干燥。平均溫

37、度為65 C 、濕度為、濕度為0.02kg/kg 絕干氣的常壓空氣以絕干氣的常壓空氣以4m/s的速度平行吹過濕物料表的速度平行吹過濕物料表 面，設(shè)盤的底部及四周絕熱良好。試求恒速干燥階面，設(shè)盤的底部及四周絕熱良好。試求恒速干燥階 段中每小時汽化的水分量。段中每小時汽化的水分量。 解：解： 5 2731.0133 10 (0.772 1.244) 273 H t vH P 27365 (0.772 1.244 0.02) 273 3 0.99/mkg濕空氣絕干氣 3 11 0.02 1.03/ 0.99 H H kgm v 濕空氣濕空氣 上一頁上一頁 下一頁下一頁 2 4 1.03 360014

38、800/()Lukgmh 0.80.8 2 0.02040.0204 1480044.2/()LWmC 65,0.02/32 w tC Hkg kgtC絕干氣, 2419/ w t rkJ kg () w cw t Utt r 322 3 44.2 (6532)0.603 10/()2.17/() 2419 10 c Ukgmskgmh 2.17(0.5 0.5)0.543/Wkg h 上一頁上一頁 下一頁下一頁 （2）降速階段）降速階段 U與與X呈線性關(guān)系呈線性關(guān)系 G ddX US 22 2 0 c X X GdX d SU 00 c X c UU k XXXX () X UkXX 上一頁

39、上一頁 下一頁下一頁 2 2 2 0 () c X X X GdX d SkXX 2 2 ln c X XXG SkXX () cXc UkXX 2 2 ln cc c XXXXG SUXX cX Uk X 2 2 ln cc c XXG S UX 上一頁上一頁 下一頁下一頁 U與與X呈非線性關(guān)系呈非線性關(guān)系 圖解積分或數(shù)值積分圖解積分或數(shù)值積分 例例510 在恒定條件下進行干燥實驗，經(jīng)整理后獲在恒定條件下進行干燥實驗，經(jīng)整理后獲 得的得的X-U關(guān)系列于本例附表關(guān)系列于本例附表1中。若將物料由中。若將物料由 X1=0.38kg/kg絕干料干燥至絕干料干燥至X2=0.04kg/kg絕干料。絕干料

40、。 試求所需的干燥時間。已知每試求所需的干燥時間。已知每kg絕干料提供絕干料提供 0.0541m2干燥面積。干燥面積。 上一頁上一頁 下一頁下一頁 2 變動干燥條件下干燥時間的計算變動干燥條件下干燥時間的計算 上一頁上一頁 下一頁下一頁 返回返回 5.4 干燥設(shè)備 5.4.1 干燥器的主要類型 5.4.2 干燥器的設(shè)計 下一頁下一頁 上一頁上一頁 返回返回 5.4.1 干燥器的主要類型 要求要求 保證質(zhì)量，干燥速率快，時間短，操作控制方便等保證質(zhì)量，干燥速率快，時間短，操作控制方便等 分類分類 上一頁上一頁 下一頁下一頁 1 箱式干燥器（盤式干燥器）箱式干燥器（盤式干燥器） 上一頁上一頁 下一

41、頁下一頁 上一頁上一頁 下一頁下一頁 2 帶式干燥器帶式干燥器 適用于干燥顆粒狀、塊狀、纖維狀物料適用于干燥顆粒狀、塊狀、纖維狀物料 對堆積厚度、密度有要求對堆積厚度、密度有要求 熱效率較低熱效率較低 上一頁上一頁 下一頁下一頁 3 氣流干燥器氣流干燥器 上一頁上一頁 下一頁下一頁 干燥速率快，停留時間短，適用于熱敏性、易氧化干燥速率快，停留時間短，適用于熱敏性、易氧化 物料物料 不適宜干燥易粉碎的物料不適宜干燥易粉碎的物料 除塵要求高，流動阻力大除塵要求高，流動阻力大 干燥管長度高，對廠房有要求干燥管長度高，對廠房有要求 上一頁上一頁 下一頁下一頁 4 沸騰床干燥器沸騰床干燥器 上一頁上一頁

42、 下一頁下一頁 上一頁上一頁 下一頁下一頁 傳熱傳質(zhì)速率高傳熱傳質(zhì)速率高 結(jié)構(gòu)簡單，造價低，活動部件少，操作維修方便結(jié)構(gòu)簡單，造價低，活動部件少，操作維修方便 適用于處理粒徑為適用于處理粒徑為30m6mm的粉粒狀物料的粉粒狀物料 停留時間可調(diào)，流動阻力小停留時間可調(diào)，流動阻力小 干燥要求高或干燥時間長，可采用多層沸騰床干燥干燥要求高或干燥時間長，可采用多層沸騰床干燥 器器 上一頁上一頁 下一頁下一頁 5 轉(zhuǎn)筒干燥器轉(zhuǎn)筒干燥器 上一頁上一頁 下一頁下一頁 機械化程度高，生產(chǎn)能力大，流動阻力小，容易控機械化程度高，生產(chǎn)能力大，流動阻力小，容易控 制，產(chǎn)品質(zhì)量均勻制，產(chǎn)品質(zhì)量均勻 對物料的適應(yīng)性強對

43、物料的適應(yīng)性強 設(shè)備笨重，金屬耗量多設(shè)備笨重，金屬耗量多 熱效率低熱效率低 上一頁上一頁 下一頁下一頁 6 噴霧干燥器噴霧干燥器 上一頁上一頁 下一頁下一頁 干燥時間短，適用于熱敏性物料干燥時間短，適用于熱敏性物料 可控制或調(diào)節(jié)產(chǎn)品指標(biāo)可控制或調(diào)節(jié)產(chǎn)品指標(biāo) 流程短流程短 粘壁現(xiàn)象，體積傳質(zhì)系數(shù)小，對氣體分離要求高粘壁現(xiàn)象，體積傳質(zhì)系數(shù)小，對氣體分離要求高 上一頁上一頁 下一頁下一頁 7 滾筒干燥器滾筒干燥器 熱效率高熱效率高 動力消耗小動力消耗小 干燥強度大干燥強度大 停留時間短停留時間短 操作簡單操作簡單 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，傳熱面小結(jié)構(gòu)復(fù)雜，傳熱面小 產(chǎn)品含水量高產(chǎn)品含水量高 上一頁上一頁 下一頁下

44、一頁 上一頁上一頁 下一頁下一頁 上一頁上一頁 下一頁下一頁 上一頁上一頁 下一頁下一頁 8 干燥器的選型及發(fā)展方向干燥器的選型及發(fā)展方向 1）干燥器的選型）干燥器的選型 被干燥物料的性質(zhì)被干燥物料的性質(zhì) 對干燥產(chǎn)品的要求對干燥產(chǎn)品的要求 物料的干燥速率曲線與物料的臨界含水量物料的干燥速率曲線與物料的臨界含水量 回收問題回收問題 干燥熱源干燥熱源 干燥器的占地面積干燥器的占地面積 2）干燥器的發(fā)展方向）干燥器的發(fā)展方向 大型化大型化 提高效率、節(jié)約能源提高效率、節(jié)約能源 上一頁上一頁 下一頁下一頁 5.4.2 干燥器的設(shè)計 設(shè)計方法設(shè)計方法 目的：確定設(shè)備尺寸目的：確定設(shè)備尺寸 種類繁多，沒有

45、統(tǒng)一計算模式種類繁多，沒有統(tǒng)一計算模式 步驟：步驟： 選定干燥器型式選定干燥器型式 選擇干燥條件，流動方式選擇干燥條件，流動方式 計算空氣消耗量，干燥裝置耗熱量計算空氣消耗量，干燥裝置耗熱量 計算干燥器尺寸（直徑、長度）計算干燥器尺寸（直徑、長度） 上一頁上一頁 下一頁下一頁 1 干燥操作條件的確定干燥操作條件的確定 1 1）干燥介質(zhì)的選擇）干燥介質(zhì)的選擇 熱源：飽和水蒸氣，燃料，電能熱源：飽和水蒸氣，燃料，電能 干燥介質(zhì)：空氣，惰性氣體，煙道氣，過熱蒸汽干燥介質(zhì)：空氣，惰性氣體，煙道氣，過熱蒸汽 2 2）流動方式的選擇）流動方式的選擇 并流：物料含水量高，后期不耐高溫并流：物料含水量高，后期

46、不耐高溫 逆流：物料含水量高，后期耐高溫，產(chǎn)品含水量低逆流：物料含水量高，后期耐高溫，產(chǎn)品含水量低 錯流：物料含水量高或低，快速干燥，耐高溫錯流：物料含水量高或低，快速干燥，耐高溫 3）干燥介質(zhì)進入干燥器時的溫度）干燥介質(zhì)進入干燥器時的溫度 物料允許的最高溫度以下物料允許的最高溫度以下 上一頁上一頁 下一頁下一頁 4）干燥介質(zhì)離開干燥器時的相對濕度和溫度）干燥介質(zhì)離開干燥器時的相對濕度和溫度 由經(jīng)濟指標(biāo)確定由經(jīng)濟指標(biāo)確定 溫度高于物料出口溫度溫度高于物料出口溫度1030 C ，或高于入口氣體絕，或高于入口氣體絕 熱飽和溫度熱飽和溫度2050 C 5 5）物料離開干燥器時的溫度）物料離開干燥器時

47、的溫度 主要與臨界含水量和降速段的傳質(zhì)系數(shù)有關(guān)主要與臨界含水量和降速段的傳質(zhì)系數(shù)有關(guān) 2max (5 10) 上一頁上一頁 下一頁下一頁 2 22 2 2 () () 2 222 22 2222 ()() ()() tc w sw w w rXX ctt tsw c wtcsw XX rXXc tt XXt ttrXXc tt 上一頁上一頁 下一頁下一頁 2 氣流干燥器的簡化設(shè)計氣流干燥器的簡化設(shè)計 1）干燥管的直徑）干燥管的直徑 （1）XC不高，不高，X2不低，不低，ug=10-25m/s （2）最大）最大u0的二倍，或比的二倍，或比u0大大3m/s （3） XC較高，較高，X2很低，加速段

48、很低，加速段20-40m/s，等速段比等速段比u0大大 3m/s 2 4 gsH D uVLv 4 H g Lv D u 上一頁上一頁 下一頁下一頁 2）干燥管的高度）干燥管的高度 （1） 0 () g Zuu () mpm QS tSt pm Q St 2 ppm Snd 6 p pms G S d 上一頁上一頁 下一頁下一頁 （2） （3） 1 1111 ()()() w Ictsww QGXXrcc Xt 2221 ()()() m IIctsww QG XXrcc Xt III QQQ 2c XX 1122 11 22 ()() ln w m w ttt t t tt 22w t 上一

49、頁上一頁 下一頁下一頁 （4） 空氣水系統(tǒng)由空氣水系統(tǒng)由549計算對流傳熱系數(shù)計算對流傳熱系數(shù) 212 , c XXII 1121 11 21 ()() ln w m w ttt t t tt 1122 11 22 ()() ln m tt t t t 上一頁上一頁 下一頁下一頁 例例511 試設(shè)計一氣流干燥器以干燥某種顆粒狀物試設(shè)計一氣流干燥器以干燥某種顆粒狀物 料，基本數(shù)據(jù)為：料，基本數(shù)據(jù)為： （1）每小時干燥）每小時干燥180kg初始濕物料初始濕物料 （2）進干燥器的溫度）進干燥器的溫度t1=90C濕度濕度 H1=0.0075kg/kg絕干氣，離開時溫度絕干氣，離開時溫度t2=65C （

50、3 3）X X1 1=0.2kg/kg=0.2kg/kg絕干料，絕干料，X X2 2=0.002kg/kg=0.002kg/kg絕干料，絕干料， 1 115 15 C ，s=1544kg/m3，cs=1.26kJ/(kg絕絕 干料干料. C )，Xc=0.01455kg/kg絕干料，絕干料，X*=0， dpm0.23 10-3m。沒有向干燥器補充熱量，忽略沒有向干燥器補充熱量，忽略 熱損失。試算：熱損失。試算： （1）物料離開干燥器的溫度）物料離開干燥器的溫度 （2）干燥管的直徑）干燥管的直徑 （3）干燥管的高度）干燥管的高度 上一頁上一頁 下一頁下一頁 解： （1） 2 22 2 2 () () 2 222 22 2222 ()() ()() tc w sw w w rXX ctt tsw c wtcsw XX rXXc tt XXt ttrXXc tt 1 1 180 150/0.0417/ 11 0.2 G G