第七章 干燥1

1、返回 2021-6-231 7.1 概述概述 7.3 干燥過程的物料衡算與熱量衡算干燥過程的物料衡算與熱量衡算 7.4 干燥速率與干燥時間干燥速率與干燥時間 7.5 干燥器干燥器 第七章第七章 干燥干燥 7.2 濕空氣的性質(zhì)與濕度圖濕空氣的性質(zhì)與濕度圖 返回 2021-6-232 去濕的方法可分為以下二類：去濕的方法可分為以下二類： 機誡去濕：用于去除固體物料中大部分濕分。 加熱去濕（干燥干燥）：向物料供熱以汽化其中 的濕分的單元操作。 一、去濕的分類 7.1 概述概述 目的：運輸、加工處理、保存以及使用等。 在化工生產(chǎn)中，一些固體產(chǎn)品或半成品可能混有大 量的濕分，將濕分從物料中去除的過程，稱

2、為去濕去濕。 返回 2021-6-233 二、干燥過程的分類二、干燥過程的分類 常壓干燥 連續(xù)式 操作壓力 操作方式 真空干燥間歇式 傳導(dǎo)干燥（間接）傳導(dǎo)干燥（間接）:熱能通過壁面以傳導(dǎo)方式加熱物料 供熱方式供熱方式 對流干燥對流干燥（直接）：（直接）：干燥介質(zhì)與濕物料直接接觸，以 對流方式加熱濕 物料。 輻射干燥：輻射干燥：熱能以電磁波的形式發(fā)射到濕物料表面。 介電加熱干燥：介電加熱干燥：將濕物料置于高頻電場內(nèi)被加熱。 返回 2021-6-234 三、對流干燥對流干燥 對流干燥是傳熱、傳質(zhì)同時進行的過程，但傳遞方 向不同，是熱、質(zhì)反向傳遞過程： 傳熱傳質(zhì) 方向 推動力 氣固固氣 溫度差水汽分

3、壓差 本章主要討論對流干燥對流干燥，干燥介質(zhì)是熱空氣，除去的干燥介質(zhì)是熱空氣，除去的 濕分是水分濕分是水分。 返回 2021-6-235 干燥過程進行的必要條件必要條件： * 物料表面水汽壓力大于大于干燥介質(zhì)中水汽分壓； * 干燥介質(zhì)要將汽化的水分及時帶走。 返回 2021-6-236 一、濕空氣的性質(zhì)一、濕空氣的性質(zhì) 通常用兩個參數(shù)來表征空氣中所含水分的大?。?濕度濕度 H 及相對濕度及相對濕度 7.2 濕空氣的性質(zhì)與濕度圖濕空氣的性質(zhì)與濕度圖 返回 2021-6-237 1、濕度（濕含量）、濕度（濕含量）H 定義：濕空氣中所含水蒸汽的質(zhì)量與絕干空氣質(zhì)量之比。定義：濕空氣中所含水蒸汽的質(zhì)量與

4、絕干空氣質(zhì)量之比。 濕空氣濕空氣是由水蒸汽水蒸汽和絕干空氣絕干空氣構(gòu)成。 H = kg水汽 kg絕干空氣 = nwMw ng Mg = 18.02nw 28.95ng nw：濕空氣中水汽的摩爾數(shù)，kmol； ng：濕空氣中絕干空氣的摩爾數(shù)，kmol； Mw：水汽的分子量，kg/kmol； Mg：空氣的平均分子量， kg/kmol。 返回 2021-6-238 當濕空氣可視為理想氣體時，則有： 式中：pw為空氣中水蒸汽分壓。 即：)( w pPfH， 當P為一定值時，)( w pfH w w g w g w p pP p p n n w w g w 622. 0 95.28 02.18 pP p

5、 n n H 返回 2021-6-239 當濕空氣中水蒸汽分壓 pw 恰好等于同溫度下同溫度下 水蒸汽的飽和蒸汽壓 ps時，則表明濕空氣達到飽和，此 時的濕度H為飽和濕度飽和濕度Hs。 2、相對濕度、相對濕度 定義：在一定溫度及總壓下，濕空氣的水汽分壓定義：在一定溫度及總壓下，濕空氣的水汽分壓pw與與 同溫度下水的飽和蒸汽壓同溫度下水的飽和蒸汽壓ps之比的百分數(shù)。之比的百分數(shù)。 %100 S w p p 即：即：)( S PtfH， 即：即：)(tpf w， S S S 622. 0 P-p p H 返回 2021-6-2310 結(jié)論：結(jié)論： 濕度濕度 H 只能表示出水汽含量的絕對值，而只能表

6、示出水汽含量的絕對值，而 相對濕度卻能反映出濕空氣吸收水汽的能力。相對濕度卻能反映出濕空氣吸收水汽的能力。 當 =1=1時： pw w = = ps s，濕空氣達飽和，不可作為干燥介質(zhì)不可作為干燥介質(zhì)； 當 11時： pw w ps s，濕空氣未達飽和，可作為干燥介質(zhì)可作為干燥介質(zhì)。 越小越小，濕空氣偏離飽和程度越遠，干燥能力越大干燥能力越大。 返回 2021-6-2311 例7.1 濕空氣中水的蒸汽分壓 pw=17.5mmHg，總壓 P=760mmHg，求20 時的相對濕度 ；若空氣被 加熱到50，求值 。 相對濕度 與濕度 H 的關(guān)系： s s pP p H 622. 0 )(tfH， 返

7、回 2021-6-2312 3 3、濕空氣的比熱與焓、濕空氣的比熱與焓 (1)濕比熱（濕熱）c cH H kJ/kg干氣 定義：定義：在常壓下，將1kg干空氣和其所帶有的Hkg水 汽升高溫度1所需的熱量。 )(88. 101. 1HfHHccc vgH g c：干空氣比熱 = 1.01 kJ/kg干氣 v c：水汽比熱 = 1.88 kJ/kg水汽 式中 返回 2021-6-2313 (2)焓（熱含量）I kJ/kg干氣干氣 定義：定義：濕空氣的焓為干空氣的焓與水汽的焓之和。 計算基準：計算基準： 以0干空氣及0液態(tài)水的焓值為基準。 因此，對于溫度為t、濕度為H 的濕空氣，其焓值包 括由0的水

8、變?yōu)?水汽所需的潛熱及濕空氣由0升 溫至t所需的顯熱之和。 返回 2021-6-2314 tcHtHH tHccHrHtcrtcHIII H vgvgvg 2492)88. 101. 1 (2492 )()( 00 即： 式中： I：溫度為t、濕度為H的濕空氣的焓值。kJ/kg干氣； Ig：干空氣的焓值。 kJ/kg干氣； Iv：水汽的焓值。 kJ/kg水汽； r0：0時水的汽化潛熱。r0=2492 kJ/kg水汽。 返回 2021-6-2315 I H t 由上式可知，濕空氣的焓值只與濕空氣 的濕度及溫度有關(guān)。即： )(tHfI， 返回 2021-6-2316 4、濕空氣的比容（濕容積）、濕

9、空氣的比容（濕容積）Hm3濕空氣濕空氣/kg干氣干氣 定義：定義：每單位質(zhì)量絕干空氣中所具有的濕空氣（絕干 空氣和水蒸汽）的總體積。 H wgH 式中： H ：壓力P 、溫度t下濕空氣比容。 m3濕氣/kg干氣 g ：壓力P 、溫度t下干空氣比容。 m3干氣/kg干氣 w ：壓力P 、溫度t下水汽比容。 m3水/kg水 返回 2021-6-2317 P t P t g 55 10013. 1 273 273 773. 0 10013. 1 273 273 29 41.22 P t P t w 55 10013. 1 273 273 244. 1 10013. 1 273 273 18 41.2

10、2 g w 、的數(shù)值為： P t H H wgH 5 10013. 1 273 273 )244. 1773. 0( 所以： 返回 2021-6-2318 綜合以上分析可得： )(Htf H ，當總壓力P為一定值時， H H t 另外：濕空氣密度濕空氣密度 H H m kg 1 3濕氣 濕氣 返回 2021-6-2319 定義：定義：一定壓力下，將不飽和空氣等濕等濕降溫至 飽和，出現(xiàn)第一滴露珠時的溫度。 濕度H與露點 td 的關(guān)系： 5、露點、露點 td pd：td下的飽和蒸汽壓。 d d pP p H 622. 0 返回 2021-6-2320 干球溫度t是用普通溫度計測得的濕空氣的真實溫度

11、。 濕球溫度計在空氣中所達到的平衡或穩(wěn)定的溫度。 濕球溫度計：溫度計的感溫球用紗布包裹，紗布用水 保持濕潤，這支溫度計為濕球溫度計。 不飽和空氣的濕球溫度不飽和空氣的濕球溫度 tw低于干球溫度低于干球溫度 t。 6、干球溫度、干球溫度 t 7、濕球溫度、濕球溫度 tw 返回 2021-6-2321 濕球溫度tw計算公式（推導(dǎo)過程見P330）（熱量衡算 的結(jié)果）: 式中：式中： ：空氣至濕紗布的對流傳熱系數(shù)，W/m2 ； ：以濕度差為推動力的傳質(zhì)系數(shù)，kg/m2 s ； ：水在濕球溫度tw時的汽化潛熱，kJ/kg水； ：濕空氣在溫度為tw下的飽和濕度，kg水/kg干氣； ：空氣的濕度， kg水/

12、kg干氣。 )(HH rk tt w wH w H k w r w H H 返回 2021-6-2322 * 物系性質(zhì)：與 、 kH有關(guān)的物性； * 空氣狀態(tài)：t、H； * 流動條件： /kH 。 實驗表明，與 kH都Re與的0.8次冪成正比，故 與kH之比值與流速無關(guān)，只與物性有關(guān)。當物系已 確定，則物系性質(zhì)就不再改變，此時，濕球溫度只 與氣相狀態(tài)有關(guān)，即： 影響濕球溫度影響濕球溫度tw的三方面因素：的三方面因素： )(Htft w ， 返回 2021-6-2323 對于空氣對于空氣水系統(tǒng)：水系統(tǒng)： 當空氣流速 u 5m/s時，傳熱以對流方式為主，有： 因此，濕球溫度是濕空氣的溫度和濕度的函

13、數(shù)， 即當 t、H一定時，tw也為定值?？蓪憺椋?在實際生產(chǎn)中，常常利用干、濕球溫度計來測量空氣在實際生產(chǎn)中，常常利用干、濕球溫度計來測量空氣 的濕度。的濕度。 1.091.09k kJ/J/kgkg H k H c )(Htft w ， 返回 2021-6-2324 8、絕熱飽和溫度、絕熱飽和溫度tas 定義：空氣絕熱增濕至飽和時的溫度。定義：空氣絕熱增濕至飽和時的溫度。 絕熱飽和器工作原理分析： 返回 2021-6-2325 經(jīng)過以上分析可知，在空氣絕熱增濕過程中，空 氣失去的顯熱與汽化水分帶來的潛熱相等，空氣的溫 度和濕度雖隨過程的進行而變化，但其焓值不變。 推導(dǎo)過程見P331 ras

14、：tas溫度下水的汽化潛熱，kJ/kg水； Has：空氣的絕熱飽和濕度，kg水/kg干氣； cH ：濕空氣的比熱， kJ/kg干氣 )(HH c r tt as H as as )(Htft as ， 返回 2021-6-2326 濕球溫度 tw 與絕熱飽和溫度 tas 的關(guān)系： tw ：大量空氣與少量水接觸，空氣t、H的不變； tas ：大量水與一定量空氣接觸，空氣降溫、增濕。 tw ：是傳熱與傳質(zhì)速率均衡的結(jié)果，屬于動平衡； tas ：是由熱量衡算與物料衡算導(dǎo)出的，屬于靜平衡。 tw 與 tas 數(shù)值上的差異取決于/kH 與cH兩者之間的差別。 返回 2021-6-2327 當空氣為不飽和狀態(tài)：t tw (tas) td； 當空氣為飽和狀態(tài)： t = tw (tas) = td。 空氣水體系， H H c k asw