第14章固體干燥

SolidDryness2/3/2023114.1概述除濕方法：(1)機械去濕，即通過壓榨、過濾和離心分離等方法去濕。(2)吸附去濕，即用固體吸附劑，如CaCl2、硅膠等吸去物料中所含的水分。(3)干燥去濕，指利用熱能，使?jié)裎锪现械臐穹謿饣サ姆椒ā裎锪蠞穹郑核只蚱渌后w2/3/20232西北師范大學化學化工學院1．濕空氣中水分含量的表示方法

（1）水氣分壓p和露點td總壓一定時，空氣在露點狀態(tài)下的水蒸氣分壓成為水氣分壓。在總壓不變的條件下，將不飽和濕空氣冷卻，直至冷凝出水珠為止，此時，濕空氣的溫度稱為露點14.2干燥靜力學14.2.1濕空氣的狀態(tài)參數

2/3/20233西北師范大學化學化工學院（2）濕度H空氣水蒸汽P:總壓，pS:飽和水蒸氣壓2/3/20234西北師范大學化學化工學院(3)相對濕度2．濕比容H單位為m3濕空氣

?kg干空氣居室里比較舒適的氣象條件是：室溫達25℃時，相對濕度控制在40%—50％為宜；室溫達18℃時，相對濕度應控制在30%—40％。2/3/20235西北師范大學化學化工學院2/3/20236西北師范大學化學化工學院3．濕比熱cH2/3/20237西北師范大學化學化工學院4．濕空氣的焓IH2/3/20238西北師范大學化學化工學院5．干球溫度t和濕球溫度tw

2/3/20239西北師范大學化學化工學院kH、主要與空氣流速有關，但

卻幾乎與流速無關。對空氣水系統，當被測氣體溫度不太高、流速>5m/s時，為一常數，且與cH近似相等，其值約為1.09kJ/(kg·K)。2/3/202310西北師范大學化學化工學院在與外界絕熱情況下，空氣與大量水經過無限長時間接觸后，空氣溫度與水溫相等，稱這一穩(wěn)定的溫度為濕空氣的絕熱飽和溫度，用tas表示。6．絕熱飽和溫度tas2/3/202311西北師范大學化學化工學院2/3/202312西北師范大學化學化工學院濕球溫度tw與絕熱飽和溫度tas的異同：2/3/202313西北師范大學化學化工學院（1）、濕球溫度：大量空氣與少量水接觸后的穩(wěn)定的水溫，空氣的狀態(tài)（t，H）不變。絕熱飽和溫度：少量空氣與大量水經過接觸后達到的穩(wěn)定溫度，空氣增濕、降溫。濕球溫度tw與絕熱飽和溫度tas的異同：不同之處：2/3/202314西北師范大學化學化工學院（2）、濕球溫度：傳質、傳熱仍在進行，因此屬動態(tài)平衡范疇。絕熱飽和溫度：沒有凈的質量、熱量傳遞進行，因此屬靜態(tài)平衡范疇。2/3/202315西北師范大學化學化工學院7．各參數之間的關系2/3/202316西北師范大學化學化工學院2/3/202317西北師范大學化學化工學院溫濕圖14.2.2濕度圖2/3/202318西北師范大學化學化工學院tdIcH2/3/202319西北師范大學化學化工學院2．表示濕空氣的狀態(tài)變化過程2/3/202320西北師范大學化學化工學院2/3/202321西北師范大學化學化工學院四種水0XpTPs平衡水自由水結合水非結合水14.2.3水分在氣固兩相間的平衡2/3/202322西北師范大學化學化工學院四種水的定義平衡水:用此種空氣無法再去除的水;自由水:非結合水:機械地附著在物料表面,產生的蒸汽壓與純水無異;結合水:與物料之間有物理化學作用,因而產生的蒸汽壓低于同溫度下純水的飽和蒸汽壓.2/3/202323西北師范大學化學化工學院X-圖四種水如何表示?0

X*2/3/202324西北師范大學化學化工學院14.3干燥過程的計算1干燥速率干燥曲線：干燥過程中物料含水量X與干燥時間t、物料表面溫度θ的關系曲線。干燥速率曲線：物料干燥速率u與物料含水量X的關系曲線。ABCDEX表面溫度干燥時間τABCDEABCDEXUXc2/3/202325西北師范大學化學化工學院2干燥分類恒速干燥階段（CB)：除去的水分是非結合水；屬于表面汽化控制階段；物料表面的溫度始終保持為空氣的濕球溫度；干燥速率的大小，主要取決于空氣的性質，而與濕物料的性質關系很小。2/3/202326西北師范大學化學化工學院降速干燥階段臨界含水量：Xc越大，則會過早的轉入降速干燥階段，使在相同的干燥任務下所需的干燥時間加長。臨界含水量與物料的性質、厚度、干燥速率有關。第一降速階段(CD)第二降速階段(DE)

干燥速率主要決定于物料本身的結構、形狀和大小等。而與空氣的性質關系很小。物料表面的溫度不斷上升，而最后接近于空氣的溫度。2/3/202327西北師范大學化學化工學院NA3干燥時間的計算(1)、恒速干燥階段干燥時間1的計算水固相twt，H，p2/3/202328西北師范大學化學化工學院NA(2)、降速階段干燥時間2的計算

若降速階段的干燥曲線可近似為直線，則2/3/202329西北師范大學化學化工學院14.4干燥器2/3/202330西北師范大學化學化工學院常用工業(yè)干燥器廂式干燥器小型的稱為烘箱，大型的稱為烘房，是典型的常壓、間歇式、對流干燥設備。優(yōu)點：對物料的適應性強。缺點：物料得不到分散，干燥速率低，熱利用率較差、且產品質量不均勻。產量不大。適用場合：任何形狀的物料

2/3/202331西北師范大學化學化工學院氣流干燥器優(yōu)點：對流傳熱系數和傳熱溫度差大，干燥器的體積小，干燥速率快，物料停留時間短，可在高溫下干燥；熱利用率高；設備緊湊，結構簡單；可以完全自動控制。缺點：氣流在系統中壓降較大；干燥管長；在干燥過程中存在摩擦，易將產品磨碎；分離器的負荷大。適用于在潮濕狀態(tài)下仍能在氣體中自由流動的顆粒物料，可利用高速的熱氣流使粉、粒狀的物料懸浮于其中，在氣力輸送過程中進行干燥。2/3/202332西北師范大學化學化工學院濕物料氣流式干燥系統干燥管干物料旋風分離器蒸汽冷凝水冷空氣熱空氣板式換熱器廢氣風機2/3/202333西北師范大學化學化工學院沸騰床干燥器（流化床干燥）工作原理：散粒狀物料由床側加料器加入，熱氣流通過多孔分布板與物料層接觸，氣流速度保持在臨界流化速度和帶出速度之間，顆粒即能在床層內形成流化，顆粒在熱氣流中上下翻動與碰撞，與熱氣流進行傳熱和傳質而達到干燥的目的。當床層膨脹到一定高度時，床層空隙率增大而使氣流流速下降，顆粒又重新落下而不致被氣流所帶走。經干燥之后的顆粒由床側出料管卸出，氣流由頂部排出，并經旋風分離器回收其中夾帶的粉塵。優(yōu)點：顆粒在干燥器內的停留時間可任意調節(jié)；氣流速度小，物料與設備的磨損較輕，壓降小；傳熱面大，物料的最終含水量低；結構簡單、緊湊。缺點：因顆粒在床層中高度混合，則可引起物料的短路和返混，物料在干燥器內的停留時間不均勻。2/3/202334西北師范大學化學化工學院流化床式干燥器2/3/202335西北師范大學化學化工學院多室式流化床干燥器2/3/202336西北師范大學化學化工學院噴動床干燥器原理及流程：物料從窄截面處加入，被進口氣體夾帶并進行輸送，同時使物料沿器壁返回床層，從而使物料形成循環(huán)運動。在干燥器的擴大部分物料呈沸騰狀態(tài)2/3/202337西北師范大學化學化工學院噴動床干燥器干物料干物料廢氣風機旋風分離器噴動床干燥器濕物料2/3/202338西北師范大學化學化工學院噴霧干燥器（spraydryer）原理：用噴霧器將稀料液噴成細霧滴分散于熱氣流中，使水分迅速蒸發(fā)而達到干燥的目的。通常霧滴直徑為10~60um，每升溶液具有100~600m2的蒸發(fā)面積。噴霧器的類型：離心噴霧器、壓力噴霧器、氣流噴霧器。優(yōu)點：干燥時間短，適于熱敏性物料；所得產品為空心顆粒，溶解性好，質量高；操作穩(wěn)定；能連續(xù)、自動化生產；由料液直接獲得粉末產品，省去了蒸發(fā)、結晶、分離和粉碎操作。缺點：體積傳熱系數低；設備體積龐大；操作彈性較小，熱利用律低、能耗大。2/3/202339西北師范大學化學化工學院廢氣干物料旋風分離器蒸汽冷凝水冷空氣熱空氣板式換熱器2/3/202340西北師范大學化學化工學院轉筒干燥器主要部件：轉筒：呈傾斜狀，在旋轉時，借助重力的作用使物料向低端輸送。抄板：將物料抄起后再灑下，增大干燥面積，提高干燥速率；同時促進物料向前運動。優(yōu)點：處理量大，適應性強