第九章

干燥

Drying一、去濕及其方法二、

三、對流干燥的傳熱傳質(zhì)過程

第一節(jié)

概述一、去濕及其方法1、何為去濕？從物料中脫除濕分的過程稱為去濕。濕分：不一定是水分！2、去濕方法機械去濕法：擠壓（擰衣服、過濾）物理法：濃硫酸吸收,分子篩吸附,膜法脫濕化學法：利用化學反應脫除濕分（CaO）干燥法：加熱二、干燥方法

1、傳導干燥熱能通過傳熱壁面以傳導的方式傳給濕物料

被干燥的物料與加熱介質(zhì)不直接接觸，屬間接干燥

優(yōu)點：熱能利用較多

缺點：與傳熱壁面接觸的物料易局部過熱而變質(zhì)，受熱不均勻。2、輻射干燥熱能以電磁波的形式由輻射器發(fā)射到濕物料表面，被物4、對流干燥

熱能以對流給熱的方式由熱干燥介質(zhì)（通常熱空氣）傳給濕物料，使物料中的水分汽化。物料內(nèi)部的水分以氣態(tài)或液態(tài)形式擴散至物料表面，然后汽化的蒸汽從表面擴散至干燥介質(zhì)主體，再由介質(zhì)帶走的干燥過程稱為對流干燥。優(yōu)點：受熱均勻，所得產(chǎn)品的含水量均勻。

缺點：熱利用率低。

三、對流干燥的傳熱傳質(zhì)過程對流干燥中，傳熱和傳質(zhì)同時發(fā)生1、傳熱過程

干燥介質(zhì)

Q濕物料表面

Q濕物料內(nèi)部2、傳質(zhì)過程

濕物料內(nèi)部濕分濕物料表面

濕分干燥介質(zhì)

物料QNTtwpwp干燥介質(zhì)：載熱體、載濕體干燥過程：物料的去濕過程介質(zhì)的降溫增濕過程第九章

干燥

Drying一、濕空氣的性質(zhì)二、濕度圖及其應用

第二節(jié)

濕空氣的性質(zhì)和濕度圖

當濕空氣中水汽分壓pw等于該空氣溫度下的飽和蒸汽壓ps時，其濕度稱為飽和濕度，用Hs表示。將

代入在總壓一定時

3、比容

在濕空氣中，1kg絕干空氣體積和相應水汽體積之和，又稱濕容積。

5、濕空氣的焓

濕空氣中1kg絕干空氣的焓與相應水汽的焓之和。

6、干球溫度t和濕球溫度

1）干球溫度用普通溫度計測得的濕空氣的真實溫度

2）濕球溫度濕球溫度計在溫度為t，濕度為H的不飽和空氣流中，達到平衡或穩(wěn)定時所顯示的溫度。

t大量的濕空氣t,Htw水t大量的濕空氣t,H水表面水的分壓高N,kH水向空氣主體傳遞Q,蒸發(fā)時需要吸熱t(yī)w自身降溫對于空氣~水蒸氣系統(tǒng)而言

當

時，

在一定的總壓下，已知t、tw能否確定H?對絕熱飽和器作焓衡算，即可求出絕熱飽和溫度

一般H及Has值均很小

是濕空氣在絕熱、冷卻、增濕過程中達到的極限冷卻溫度。

對于空氣~水系統(tǒng)，

注意：絕熱飽和溫度于濕球溫度的區(qū)別和聯(lián)系！對于水蒸汽~空氣系統(tǒng)，干球溫度、絕熱飽和溫度和露點間的關系為：

不飽和空氣：

飽和空氣：

二、濕度圖及其應用

1、H-I圖

P坐標軸五條線

-等濕線等焓線等干球溫度線等相對濕度線水蒸汽分壓線AtdAA

例：已知濕空氣的干球溫度t=30℃，相對濕度φ=0.6，求濕空氣的濕度H，露點td、tas。

t=30AH=0.016kg/kg干氣Dtd=21等焓線Ctas=23一、濕物料中含水量的表示方法1、濕基含水量W

2、干基含水量X3、換算關系

二、干燥系統(tǒng)的物料衡算

1、水分蒸發(fā)量以s為基準，對水分作物料衡算2、空氣消耗量L

每蒸發(fā)1kg水分時，消耗的絕干空氣數(shù)量l3、干燥產(chǎn)品流量G2

對干燥器作絕干物料的衡算三、干燥系統(tǒng)的熱量衡算

1、熱量衡算的基本方程

忽略預熱器的熱損失，以1s為基準，對預熱器列焓衡算單位時間內(nèi)預熱器消耗的熱量為：對干燥器列焓衡算，以1s為基準單位時間內(nèi)向干燥器補充的熱量為單位時間內(nèi)干燥系統(tǒng)消耗的總熱量為——連續(xù)干燥系統(tǒng)熱量衡算的基本方程式

假設：新鮮干空氣中水汽的焓等于離開干燥器廢氣中水汽的焓

濕物料進出干燥器時的比熱取平均值

濕空氣進出干燥器時的焓分別為：濕物料進出干燥器的焓分別為可見：向干燥系統(tǒng)輸入的熱量用于：加熱空氣；加熱物料；蒸發(fā)水分；熱損失2、干燥系統(tǒng)的熱效率

蒸發(fā)水分所需的熱量為忽略物料中水分帶入的焓四、空氣通過干燥器時的狀態(tài)變化

1、等焓干燥過程(理想干燥過程)

規(guī)定：不向干燥器中補充熱量QD=0；忽略干燥器向周圍散失的熱量QL=0；物料進出干燥器的焓相等

將上述條件代入H0t0AIHt1Bt2C2、非等焓干燥過程

1）操作線在過B點等焓線下方條件：不向干燥器補充熱量QD=0；不能忽略干燥器向周圍散失的熱量

QL≠0；物料進出干燥器時的焓不相等

IHt1Bt2CC1C2C32）操作線在過點B的等焓線上方

向干燥器補充的熱量大于損失的熱量和加熱物料消耗的熱量之總和3）操作線為過B點的等溫線

向干燥器補充的熱量足夠多，恰使干燥過程在等溫下進行例：某種濕物料在常壓氣流干燥器中進行干燥，濕物料的流量為1kg/s，初始濕基含水量為3.5%，干燥產(chǎn)品的濕基含水量為0.5%。空氣狀況為：初始溫度為25℃，濕度為0.005kg/kg干空氣，經(jīng)預熱后進干燥器的溫度為140℃，若離開干燥器的溫度選定為60℃和40℃，試分別計算需要的空氣消耗量及預熱器的傳熱速率。又若空氣在干燥器的后續(xù)設備中溫度下降了10℃，試分析以上兩種情況下物料是否返潮？假設干燥器為理想干燥器。解：因在干燥器內(nèi)經(jīng)歷等焓過程，℃℃

絕干物料量：絕干空氣量預熱器的傳熱速率℃

分析物料的返潮情況

當t2=60℃時，干燥器出口空氣中水汽分壓為t=50℃時，飽和蒸汽壓ps=12.34kPa，即此時空氣溫度尚未達到氣體的露點，不會返潮。當t2=40℃時，干燥器出口空氣中水汽分壓為t=30℃時，飽和蒸汽壓ps=4.25kPa，物料可能返潮。

第九章

干燥

Drying一、物料中所含水分的性質(zhì)

二、干燥曲線和干燥速率曲線

三、干燥時間的計算

第四節(jié)

干燥速度和干燥時間

一、物料中所含水分的性質(zhì)

1、平衡水分與自由水分1）平衡水分

用某種空氣無法再去除的水分。與物料的種類、溫度及空氣的相對濕度有關

物料中的平衡水分隨溫度升高而減小隨濕度的增加而增加。2）自由水分

在干燥過程中所能除去的超出平衡水分的那一部分水分。

2、結(jié)合水分和非結(jié)合水分結(jié)合水分：與物料之間有物理化學作用，因而產(chǎn)生的蒸汽壓低于同溫度下純水的飽和蒸汽壓。包括溶漲水分和小毛細管中的水分。難于除去

非結(jié)合水分：機械地附著在物料表面，產(chǎn)生的蒸汽壓與純水無異。包括物料中的吸附水分和大孔隙中的水分。

容易除去。平衡水分一定是結(jié)合水分；自由水分包括了全部非結(jié)合水分和一部分結(jié)合水分。

二、干燥曲線和干燥速率曲線

1、干燥實驗和干燥曲線

干燥曲線：恒定干燥條件下，物料的含水率X與時間θ的關系

2、干燥速率曲線1）干燥速率曲線

干燥速率：單位時間內(nèi)，單位干燥面積上汽化的水分量

ABC段表示干燥第一階段，BC段為恒速干燥階段，AB段為物料的預熱階段，但此段所需的時間很短，一般并入BC段內(nèi)考慮。

CDE段為第二階段，在此階段內(nèi)干燥速率隨物料含水量的減小而降低，稱為降速干燥階段。兩個干燥階段之間的交點稱為臨界點。與該點對應的物料含水量稱為臨界含水XC。

2）干燥機理a）恒速干燥階段干燥速度由水的表面汽化速度所控制b）降速干燥階段

過程速度由水分從物料內(nèi)部移動到表面的速度所控制。c）臨界含水量

臨界水分隨物料本身性質(zhì)、厚度和干燥速率的不同而異，通常臨界水分隨恒速階段的干燥速度和物料厚度的增加而增大。