化工原理第十二章-干燥

1、化工原理化工原理 Principles of Chemical Engineering任課教師：周勇Pro.Dr. zhou Yong第十二章第十二章 干干 燥燥 Chapter 12 DryingChapter 12 Drying除濕的慣用做法：機(jī)械方法+干燥。固體干燥固體干燥 利用熱能去除濕物料中的濕分，獲得固體產(chǎn)品的單元操作。干燥方法的分類傳導(dǎo)干燥、對(duì)流干燥、輻射干燥對(duì)流干燥流程干燥的經(jīng)濟(jì)性主要取決于能耗和熱的利用率。干燥可以連續(xù)操作也可以間歇操作。物料與氣流可以并流，也可以逆流或其他接觸形式風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī) 預(yù)熱器預(yù)熱器干燥器干燥器空氣空氣廢氣廢氣濕物料濕物料干燥產(chǎn)品干燥產(chǎn)品qWt ti 氣體

2、傳熱給固體對(duì)流傳熱；傳熱推動(dòng)力 t=t-tipi p 濕分由物料表面向氣流主體傳遞對(duì)流傳質(zhì)。傳質(zhì)推動(dòng)力 p =pi-p特點(diǎn)特點(diǎn)：熱、質(zhì)同時(shí)反向傳遞。 氣體稱為干燥介質(zhì)。tqWtippi注意：只要物料表面的濕分分壓高于氣體中濕分分壓，干燥即可進(jìn)行，與氣體的溫度無(wú)關(guān)。 氣體預(yù)熱并不是干燥的充要條件，其目的在于加快濕份汽化和物料干燥的速度，達(dá)到一定的生產(chǎn)能力。對(duì)流干燥過(guò)程原理濕氣體的性質(zhì)濕氣體：絕干氣體與濕份蒸汽的混合物，其性質(zhì)與濕份蒸汽的數(shù)量有關(guān)。干球溫度 t氣氣體體t濕氣體的真實(shí)溫度，簡(jiǎn)稱溫度（或 K）。將溫度計(jì)直接插在濕氣體中測(cè)得的溫度就是干球溫度。濕氣體中濕份蒸汽的壓力，用 p 表示（kPa

3、）。濕份分壓 psppmax對(duì)于空氣-水系統(tǒng)：Mw=18.02kg/kmol，Mg=28.96 kg/kmolpPpMMMnMnHgwggwwpPpH622. 0每 kg 絕干氣體所攜帶的濕氣量，簡(jiǎn)稱濕度， H ，kg濕份蒸汽/kg絕干氣體。P一定時(shí)，H=f（p） 絕對(duì)濕度 H絕干氣體質(zhì)量濕分蒸汽質(zhì)量H濕氣體濕氣體濕份蒸汽濕份蒸汽: nw，Mw絕干氣體絕干氣體:ng，Mg%100spp一定的系統(tǒng)總壓和溫度下，氣體中濕份蒸汽的分壓 p 與系統(tǒng)溫度下濕份的飽和蒸汽壓 ps 之比。相對(duì)濕度 濕氣體飽和度的量度 =100%時(shí)，濕氣體已達(dá)飽和狀態(tài)，不能再吸濕。 值越小，濕氣體偏離飽和的程度越遠(yuǎn)，吸濕潛力

4、越大。sspPpH622. 0對(duì)于空氣-水系統(tǒng)：H一定，t，氣體的吸濕能力增加，故氣體用作干燥介質(zhì)時(shí)常預(yù)熱。H一定，t，氣體趨近飽和狀態(tài)。當(dāng)氣體達(dá)到飽和狀態(tài)（露點(diǎn)）而繼續(xù)冷卻時(shí)，氣體中的濕份將以液態(tài)形式析出。 P一定時(shí)， = f (H, t)pPpH622. 0%100spp84.23311.39915916.18exp152tps【例12-1】擬將溫度20的空氣預(yù)熱至150用作干燥介質(zhì)，已知預(yù)熱前空氣的相對(duì)濕度為80%，濕份為水，總壓P =101.325kN/m2。試求： 空氣的濕度； 預(yù)熱后空氣的相對(duì)濕度和最大相對(duì)濕度。解： 水在20下的飽和蒸汽壓為kPatps338. 284.23320

5、11.39915916.18exp15284.23311.39915916.18exp152空氣的濕度為絕干氣體水汽 kgkgpPpHss0117. 0338. 28 . 0325.101338. 28 . 0622. 0622. 0空氣中水汽分壓為kPapps87. 1338. 28 . 0kPaps44.48284.23315011.39915916.18exp152%39. 044.48287. 1spp%2144.482325.101maxspP（2）水在150的飽和蒸汽壓為空氣預(yù)熱至150時(shí)的相對(duì)濕度為 可見(jiàn)，將空氣從20加熱至150，相對(duì)濕度從80%降至0.39%，吸濕能力增加。

6、當(dāng)空氣中水汽分壓等于總壓時(shí)相對(duì)濕度達(dá)到最大，即150空氣相對(duì)濕度的變化范圍為021%。每 kg 絕干氣體連同它所攜帶的 H kg 濕份蒸汽溫度升高1所需要的熱量，cH，kJ/ kg絕干氣體。 HcccvgHHcH884. 1005. 1cg 絕干氣體的比熱，kJ/ kg絕干氣體；cv 濕份蒸汽的比熱，kJ/kg濕份蒸汽 。對(duì)于空氣-水系統(tǒng)：cg=1.005 kJ/(kg)，cv=1.884 kJ/(kg) 濕比熱（Humid heat） (1+H)kg濕氣體每 kg 絕干氣體連同它所攜帶的 H kg 濕份蒸汽所具有的焓之和， iH ，kJ/kg絕干氣體?；鶞?zhǔn)：干氣體的焓取0的氣體為基準(zhǔn)，濕分的

7、焓取0下的液態(tài)濕份為基準(zhǔn)，則對(duì)于空氣-水系統(tǒng)：vgHHiiiHrtcHrtHcciHvgH00)(HtHiH27.2491)884. 1005. 1 (tcigg濕焓tcrivv0每 kg 絕干氣體連同它所攜帶的 H kg 濕份蒸汽所具有的體積， H ，m3/kg絕干氣體。常壓下（P=101.325kN/m2 ）：PtHPtHvH273)462. 0287. 0(325.1012732734 .2218291)273)(004557. 0002835. 0(tHvH對(duì)于空氣-水系統(tǒng)：1kg 絕干氣體和 H kg 濕份蒸汽的摩爾數(shù)為18291H體積濕比容（Humid volume） 絕熱飽和溫度

8、 tas總壓一定，濕氣體絕熱降溫增濕至飽和狀態(tài)的溫度。 tas 補(bǔ)充水補(bǔ)充水 飽和空氣飽和空氣 tas ,Has 絕熱絕熱 濕空氣濕空氣 t ,H tas 絕熱飽和塔示意圖絕熱飽和塔示意圖asasasHrHHLttLc)()()(HHcrttasHasasHtftas,rastas 溫度下的汽化熱Hastas 溫度下的飽和濕度 對(duì)給定物系，tas僅由氣體狀態(tài)唯一決定，已知 t 和 H，可用試差求解 tas： asasasasasHttHrtcH,假設(shè)一個(gè)asastr3 . 227.2491asasaspPpH622. 084.23311.39915916.18exp152asastp)(HHc

9、rttasHasas分析：分析： 絕熱過(guò)程，系統(tǒng)總焓不變忽略水的顯熱（Wcwtas/L)時(shí)，濕氣體為等焓過(guò)程。氣體放出的顯熱以潛熱的形式返還氣體。asHwHLiWiLiwHHWiiiLas tas 補(bǔ)充水補(bǔ)充水 W,tas 飽和空氣飽和空氣 L,tas ,Has 絕熱絕熱 濕空氣濕空氣 L,t ,H tas 絕熱飽和塔示意圖絕熱飽和塔示意圖 aswHHtWciiLas大量氣體與少量液體長(zhǎng)期接觸后，熱、質(zhì)傳遞達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)的液體溫度稱為氣體的濕球溫度。)(wtthqwNrq wwHwr)HH(k)tt ( h)(HHrhkttwwHw對(duì)流傳熱對(duì)流傳熱 qhkH氣體氣體t, H對(duì)流傳質(zhì)對(duì)流傳質(zhì)N液滴表

10、面液滴表面tw, Hw液滴液滴rwtw溫度下的汽化熱Hwtw溫度下的飽和濕度 )HH(kNwH濕球溫度 tw 濕球溫度 tw 定義式 由于方程的非線性，求解 tw 需用試差法。 對(duì)于空氣-水系統(tǒng)：1hckHH)(HHcrttwHwwwwtr3 . 227.2491wwwpPpH622. 084.23311.39915916.18exp152wwtpt 不太高，u 較大時(shí)，熱質(zhì)均以對(duì)流傳遞為主，比值kH /h與流速無(wú)關(guān)，而取決于物系性質(zhì)和氣體狀態(tài)。因此，對(duì)給定物系，tw僅由氣體狀態(tài)唯一決定，即tw = f (t, H ) 飽和氣體（ =1）：H=Hw，tw=t，干、濕球溫度相等不飽和氣體：HHw

11、，twt，相差越大，濕含量越低)(HHcrttwHww)(HHcrttasHasas濕球溫度和絕熱飽和溫度的關(guān)系（1）兩者有著完全不同的物理意義；（2）它們都不是濕氣體本身（或始態(tài)）的溫度，但都取決于濕氣體的狀態(tài)（t，H）；（2）對(duì)空氣-水系統(tǒng)，它們?cè)跀?shù)值上相等，twtas。 濕度的測(cè)定 濕球溫度計(jì)測(cè)定濕球溫度的條件是保證純對(duì)流傳熱，即氣體應(yīng)有較大的流速和不太高的溫度，否則，熱傳導(dǎo)或熱輻射的影響不能忽略，測(cè)得的濕球溫度會(huì)有較大的誤差。 通過(guò)測(cè)定氣體的干球溫度和濕球溫度，可以計(jì)算氣體的濕度：wwHwrttcHH)( 氣體氣體ttw露點(diǎn) td濕氣體等壓降溫至飽和時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度。 濕份分壓常通過(guò)測(cè)定露

12、點(diǎn)溫度來(lái)測(cè)定 。 在總壓一定時(shí)，露點(diǎn)與濕份分壓之間有單一函數(shù)關(guān)系。p =ps(td)對(duì)于空氣-水系統(tǒng)：84.23311.39915916.18exp152dtpkPa.pCs341250 時(shí)，查表：【例】已知：t=50，P=101.3kPa，H=0.016kg水汽/kg絕干氣體。求：i、p、td、tw 。解：kgkJ.H.tH.iH629101602724915001608841005127249188410051pPpH622. 0kPa.HPHp54262200160016031016220%.pps5820341254284.23311.39915916.18exp152tps將 p =

13、2.54kPa代入上式得C.td272184233113991591618152.t.exppwwwwwpPp.H6220)(HHcrttwHwwwwtr3 . 227.2491試差得：C.tw728 總壓一定時(shí)，上述濕空氣的參數(shù)中只總壓一定時(shí)，上述濕空氣的參數(shù)中只有兩個(gè)參數(shù)是獨(dú)立的，工程上為了方便起見(jiàn)，將諸有兩個(gè)參數(shù)是獨(dú)立的，工程上為了方便起見(jiàn)，將諸參數(shù)之間的關(guān)系在平面坐標(biāo)上繪制成濕度圖。參數(shù)之間的關(guān)系在平面坐標(biāo)上繪制成濕度圖。氣體濕度圖(1) 等相對(duì)濕度線（等 線）總壓 P 一定，對(duì)給定的 ：因 ps= f (t) ， 故 H = f (t) 。sspPpH622. 0空氣濕度圖的繪制對(duì)空

14、氣-水系統(tǒng)，tas tw，等 tas 線可近似作為等tw線。每一條絕熱冷卻線對(duì)應(yīng)一個(gè)確定的 tas，故該線上所有各點(diǎn)都具有相同的 tas。即以絕熱冷卻線上所有各點(diǎn)為始點(diǎn)，經(jīng)過(guò)絕熱飽和過(guò)程到達(dá)終點(diǎn)時(shí)，所有各狀態(tài)的氣體的溫度都變?yōu)橥粶囟取?(HHcrttasHasas(2) 絕熱冷卻線（等 tas 線）對(duì)給定的 tas： t = f (H) 。(3) 濕熱-濕度線（cH - H） 濕比熱是濕度的函數(shù)，在圖示溫度范圍內(nèi)與溫度無(wú)關(guān)。HcH884. 1005. 1總壓總壓 P = 101.325 kPa 時(shí)：時(shí)： (4) 濕比容-溫度線（H - H）273004557. 0002835. 0tHvH2

15、73004557. 0002835. 0tHvasHas對(duì)于對(duì)于P = 101.325 kPa 的飽和空氣：的飽和空氣： 由于由于Has= f (t) ，故，故 Has = f (t) 。注意：高溫 t H 圖具有不同的特點(diǎn)?！纠?2.6】已知t=62，H=0.092，求、tas、tw、td、cH和 iH。 過(guò)P點(diǎn)的絕熱冷卻線與 =100%等相對(duì)濕度線的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度即為絕熱飽和溫度，tw=tas=52 ；解：解：由t=62、H=0.092確定空氣中狀態(tài)點(diǎn)P；過(guò)P點(diǎn)的等 線上讀得 =60%；cH H = 60%1.18cH kJ/(kg絕干氣體絕干氣體K) 0.092濕度濕度 H絕熱冷卻線絕熱

16、冷卻線tdtas62溫度溫度 tP 過(guò)P點(diǎn)的等濕度線（H=0.092）與 =100%等相對(duì)濕度線的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度即為露點(diǎn)溫度，td=51； = 100%5251空氣濕度圖的用法cH H = 60%1.18cH kJ/(kg絕干氣體絕干氣體K) 0.092濕度濕度 H絕熱冷卻線絕熱冷卻線tdtas62溫度溫度 tP = 100%5251 過(guò)P點(diǎn)的等濕度線與 cH -H 線的交點(diǎn)在頂部橫軸上的讀數(shù)即為 cH ， cH =1.18 kJ/(kg絕干氣體K) ； 在 H t 線簇中內(nèi)插找到 H=0.092 的直線，該直線與 t = 62 的等溫線相交于一點(diǎn)，由該交點(diǎn)讀得 H =1.092 m3/kg絕

17、干氣體；62溫度溫度 t1.092 H (m3/kg) H tkJ/kg.).(iH26302092027249162092088410051 在 t-H 圖中沒(méi)有濕焓 iH，可直接由公式計(jì)算： Has tH=0.092在橫軸上作t=52的等溫線與 =100%的等相對(duì)濕度線相交，作過(guò)此交點(diǎn)的絕熱冷卻線，與 t = 62 的等溫線的交點(diǎn)即為空氣狀態(tài) P 點(diǎn)?！纠?2.7】測(cè)得空氣的干球溫度 t = 62，濕球溫度 tw=52，試求空氣的H、tas、td和iH。 解：解：tw = tas = 52；先確定 tas = 52 的絕熱冷卻線。 = 60%0.092濕度濕度 H絕熱冷卻線絕熱冷卻線tdt

18、as62溫度溫度 tP = 100%5251由氣體狀態(tài) P 點(diǎn)，用上例中類似的方法可以查出H=0.092， =60%，td=51，計(jì)算得出 iH = 302.26 kJ/kg。 【例12.8】已知空氣的露點(diǎn)溫度 td=51，相對(duì)濕度 =60% ，試求 t、H、tas、tw 和 iH。 解：解：由 t=51 的等溫線 與 =100% 的等相對(duì)濕度線的交點(diǎn)作過(guò)該點(diǎn)的等濕度線（H=0.092），該線與 =60% 的等相對(duì)濕度線交于 P 點(diǎn)。 = 60%0.092濕度濕度 H絕熱冷卻線絕熱冷卻線tdtas62溫度溫度 tP = 100%5251 由氣體狀態(tài)P點(diǎn)，用上例中類似的方法可以讀出 P 點(diǎn)對(duì)應(yīng)的

19、空氣參數(shù)：t=62，H=0.092，tas= tw=52，計(jì)算得 iH = 302.26 kJ/kg。 濕空氣性質(zhì)小結(jié)（1）當(dāng)總壓一定時(shí)，表征濕空氣狀態(tài)只有兩個(gè)獨(dú)立參數(shù)。即已知兩個(gè)相互獨(dú)立的參數(shù)，其它參數(shù)即可確定。（2）t、tw、tas、td 的關(guān)系 =1，t =tw =tas =td tw =tas td習(xí)題習(xí)題12.312.22濕基濕含量w干基濕含量X物料濕分的表示方法 WGWwc濕物料的質(zhì)量量物料所含液態(tài)濕份的質(zhì)cGWX絕干物料的質(zhì)量量物料所含液態(tài)濕份的質(zhì)XXw1wwX1工業(yè)生產(chǎn)中，物料濕含量常以濕基濕含量表示，在干燥計(jì)算中則以干基濕含量表示較為方便。 Gc絕干物料質(zhì)量；W液態(tài)濕分質(zhì)量。

20、濕份在氣體和固體間的平衡關(guān)系 X*與氣體濕度、溫度和物料種類有關(guān)。pe 與物料濕含量、溫度和物料種類有關(guān)。)(*pfX 濕物料濕空氣pX接觸時(shí)間*XX 平衡曲線達(dá)平衡狀態(tài)時(shí)平衡濕含量pX*XX*p一定濕份在氣體和固體兩相間的平衡關(guān)系決定了濕份的傳遞方向（干燥或吸濕）和限度（干燥程度）。pXpsXhX*p平衡蒸汽壓曲線 一定溫度下，物料濕含量與平衡蒸汽壓的關(guān)系。 X1XhX* 平衡蒸汽壓曲線與溫度有關(guān)。但若采用相對(duì)濕度時(shí)，平衡蒸汽壓曲線隨溫度的變化就較小。結(jié)合水分：以化學(xué)力或物理化學(xué)力與固體結(jié)合的水分。非結(jié)合水分：機(jī)械地附著于固體表面或顆粒層的大空隙（不存在毛細(xì)管力）中，與物料沒(méi)有任何形式的結(jié)合

21、的水分。濕含量濕含量 XXh相對(duì)濕度相對(duì)濕度 非結(jié)合水分非結(jié)合水分結(jié)合水分結(jié)合水分01.00.5結(jié)合水分與非結(jié)合水分 結(jié)合水與非結(jié)合水的區(qū)別是其表現(xiàn)的平衡蒸汽壓不同非結(jié)合水的性質(zhì)與純水相同，其平衡蒸汽壓即為同溫度下純水的飽和蒸汽壓，與物料性質(zhì)無(wú)關(guān)。XXh 結(jié)合水所表現(xiàn)出的蒸汽壓則低于同溫度下純水的飽和蒸汽壓，并與水分和物料結(jié)合力的強(qiáng)弱有關(guān)。 XXh平衡水分：低于平衡濕含量 X* 的水分。是不可除水分。自由水分：高于平衡濕含量 X* 的水分。是可除水分。濕含量濕含量 XXh相對(duì)濕度相對(duì)濕度 非結(jié)合非結(jié)合水分水分結(jié)合水分結(jié)合水分自由水分自由水分平衡平衡水分水分X*01.0X 平衡水分和自由水分 飽

22、和氣體( =1)與濕物料接觸 若XXh，物料濕含量不變。 若XXh，物料吸濕至最大吸濕濕含量 Xh。不飽和氣體(X*，濕物料被干燥，干燥過(guò)程的極限為X*。 若XX*，物料吸濕。濕含量濕含量 XXh相對(duì)濕度相對(duì)濕度 非結(jié)合水分非結(jié)合水分結(jié)合水分結(jié)合水分自由水分自由水分平衡平衡水分水分X*01.00.5X 物料不可能通過(guò)吸收飽和氣體中的濕份使?jié)窈砍^(guò)Xh。欲使物料增濕超過(guò)Xh，必須與液態(tài)水直接接觸。欲使物料減濕至絕干，必須與絕干氣體接觸！結(jié)合水與非結(jié)合水是以水與固體物料之間的結(jié)合力來(lái)區(qū)分的，表現(xiàn)為平衡蒸汽壓的不同，其大小只與濕固體的性質(zhì)有關(guān)而與氣體狀態(tài)無(wú)關(guān)。濕含量濕含量 XXh相對(duì)濕度相對(duì)濕度

23、非結(jié)合水分非結(jié)合水分結(jié)合水分結(jié)合水分自由水分自由水分平衡平衡水分水分X*01.00.5X 水分性質(zhì)水分性質(zhì)結(jié)合力結(jié)合力平衡蒸汽壓平衡蒸汽壓非結(jié)合水非結(jié)合水機(jī)械力機(jī)械力pe=ps結(jié)合水結(jié)合水化學(xué)力，物理化學(xué)力，物理化學(xué)力化學(xué)力peXc=tw，pi=ps()不變h 和 kp 不變q 和 N 恒定在恒速干燥階段汽化的是非結(jié)合水。此時(shí)，由物料內(nèi)部向表面輸送的濕份足以保持物料表面充分濕潤(rùn)，干燥速率由濕份汽化速率控制（取決于物料外部的干燥條件），故恒速干燥段又稱為表面汽化控制階段。恒定干燥條件：t，p，u 恒定（pi-p）， （t-）不變降速干燥段： XXcpi tw 且不斷上升h 和 kp 變化不大q

24、和 N 減小恒定干燥條件：t，p，u恒定（pi-p）， （t-）減小降速段汽化的是內(nèi)部非結(jié)合水和結(jié)合水。干燥速率取決于物料的結(jié)構(gòu)、形狀和尺寸，而與干燥介質(zhì)狀況關(guān)系不大。故降速階段又稱物料內(nèi)部遷移控制階段。 臨界濕含量不但與物料本身的結(jié)構(gòu)、分散程度有關(guān)，也受干燥介質(zhì)條件（流速、溫度、濕度）的影響。臨界濕含量注意：Xc和Xh同為臨界點(diǎn)處的濕含量，但兩者又有所不同。 Xc Xh 。物料分散越細(xì)，臨界濕含量越??；恒速段的干燥速率越快，臨界濕含量越高，即降速段較早開(kāi)始。物物 料料 空氣條件空氣條件 臨界濕含量臨界濕含量 品種品種厚度厚度mm速度速度m/s溫度溫度相對(duì)濕度相對(duì)濕度%kg水水/ kg干料干料

25、粘土粘土6.41.0370.100.11粘土粘土15.91.0320.150.13粘土粘土25.410.6250.400.17高嶺土高嶺土302.1400.400.181鉻革鉻革101.549-1.25砂砂0.044mm252.05440.074mm253.45740.177mm253.5530.150.0530.2080.295mm253.5550.170.053新聞紙新聞紙-0190.351.00鐵杉木鐵杉木254.0220.341.28羊毛織物羊毛織物-25-0.31白嶺粉白嶺粉31.81.0390.200.084白嶺粉白嶺粉6.41.03

26、7-0.04白嶺粉白嶺粉16911260.400.13某些材料的臨界濕含量（c）干燥介質(zhì)自下而上穿過(guò)流化物料層。（好） （a）干燥介質(zhì)平行掠過(guò)物料層表面。（差）（b）干燥介質(zhì)自下而上穿過(guò)固定物料層。（中） 物料尺寸和氣固接觸方式影響干燥過(guò)程的主要因素 減小物料尺寸，干燥面積增大，干燥速率加快。干燥介質(zhì)條件 恒速干燥段為表面汽化控制，提高氣體溫度、降低濕度、提高氣速，可以增加傳熱傳質(zhì)推動(dòng)力，降低阻力，提高恒速段的干燥速率。降速干燥段受內(nèi)部遷移控制，強(qiáng)化外部干燥條件對(duì)干燥速率的提高遠(yuǎn)不如恒速段有效。物料本性不影響恒速段的干燥速率，但對(duì)降速段干燥速率有重要影響。不同的物料，其結(jié)構(gòu)不同，與水分的結(jié)合方

27、式不同，結(jié)合力強(qiáng)弱不同，干燥速率差異大。物料本性 恒速段恒速段降速段降速段去除的水分去除的水分非結(jié)合水非結(jié)合水內(nèi)部非結(jié)合水，結(jié)合水內(nèi)部非結(jié)合水，結(jié)合水表面溫度表面溫度 = tw = tw t影響速率的影響速率的主要因素主要因素空氣性質(zhì)，流速；空氣性質(zhì)，流速；與物料性質(zhì)無(wú)關(guān)與物料性質(zhì)無(wú)關(guān)固體內(nèi)部水分?jǐn)U散速率固體內(nèi)部水分?jǐn)U散速率恒速段與降速段小結(jié)小結(jié) 12.512.6已知：絕干物料量 Gc，干燥面積 A，干燥速率曲線 求：X1X2 的干燥時(shí)間若對(duì)流傳熱面積，即干燥面積 A 已知，則求干燥時(shí)間 的問(wèn)題就歸結(jié)為氣固對(duì)流給熱系數(shù) h 的求取。 cccXXccUXXGXUGc)(dd10111HHAkUw

28、Hc)()(11wwcctthArXXGconstXGWUcdddd干燥速率干燥時(shí)間恒速干燥段的干燥時(shí)間1或wwwcrtthArQU)( 干燥速率干燥速率 U 或或 NXcX*濕含量濕含量 XX1X2(1) 氣體平行流過(guò)板狀物料或靜止的物料層 L 濕氣體的質(zhì)量流速，kg/(m2h)； h 給熱系數(shù)，W/(m2K)。u0空床氣速，m/s； L濕氣體質(zhì)量流速，kg/(m2h)；dp物料粒徑，m； cp物料比熱，kJ/(kgK)；、 氣體的密度和粘度。 8 . 0)(0204. 0Lh3251. 00Pr95. 1udLchpp3500udp3241. 00Pr95. 1udLchpp3500udp

29、(2) 氣體穿流通過(guò)顆粒物料的固定床層 適用條件：L=245029300 kg/(m2h)，氣溫t =45150。 (3) 氣體通過(guò)顆粒流化床層 等速運(yùn)動(dòng)段(4) 氣流干燥器中氣體與顆粒間的傳熱 33. 03 . 10Pr016. 0uddhppg21054. 02udhdpgp56. 0014. 1udhdpgp Frantz 表觀給熱系數(shù)通用計(jì)算式 加速運(yùn)動(dòng)段注意：利用上述方程計(jì)算給熱系數(shù)來(lái)確定干燥速率和干燥時(shí)間，其誤差較大，僅能作為粗略估計(jì)。 聚氯乙烯 桐榮良三計(jì)算式【例12-10 】在一常壓操作的干燥器中干燥某板狀濕物料，濕份為水，將初始溫度為20、相對(duì)濕度為80% 的空氣加熱至150

30、用作干燥介質(zhì)，熱空氣以3m/s的速度平行流過(guò)該物料的表面，干燥器在近似恒定的干燥條件下操作，試計(jì)算此板狀物料在恒速干燥段的干燥速度。解：恒速干燥段物料的表面溫度等于濕球溫度，根據(jù)例12-4的計(jì)算結(jié)果，進(jìn)口熱空氣的濕度H=0.0117，濕球溫度tw=42.84，濕球溫度下的汽化潛熱kgkJ.rw72392844232272491熱空氣的密度 382970273150273422182911mkg.HH空氣的質(zhì)量流速 hmkgsmkg.uL2289604892382970空氣對(duì)物料的給熱系數(shù) smW.L.h.28080612989600204002040物料在恒速段的干燥速度smkg.).(.r)

31、tt (hNwwc23310326110723928442150629水(1) 圖解積分法 降速段的干燥時(shí)間可以從物料干燥曲線上直接讀取。計(jì)算上通常是采用圖解法或解析法。 當(dāng)降速段的U X 呈非線性變化時(shí)，應(yīng)采用圖解積分法。 在 X2 Xc 之間取一定數(shù)量的 X 值，從干燥速率曲線上查得對(duì)應(yīng)的 U，計(jì)算 Gc /U；作圖Gc /U X，計(jì)算曲線下面陰影部分的面積。ccXXcXXcXUGXUG222ddd02XoXcX2Gc / UcXXcUXG2d2降速干燥段的干燥時(shí)間2(2) 解析法 當(dāng)降速段的干燥曲線（UX）為直線時(shí)可采用解析法。 降速段干燥速率曲線可表示為 XXXXUUccXXXXUUc

32、cXXXXUXXGXXdXUXXGUXG2ccccXXcccXXc2c2c2ln)()(dABCD干燥速率干燥速率 UXUXcX*濕含量濕含量 XUc當(dāng)缺乏平衡水分的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，可以假設(shè) X* = 0?？偟母稍锔稍飼r(shí)間21【例12-14】在某常壓干燥器中將濕物料由 X1=0.25干燥至 X2=0.1，所用干燥時(shí)間為1.5小時(shí)，已知物料臨界濕含量 Xc=0.15，平衡濕含量 X*=0.01，降速干燥段可近似視為直線，求物料濕含量由0.35降至0.05所需的干燥時(shí)間。解：解：X由0.25降至0.1經(jīng)歷兩個(gè)干燥階段，總干燥時(shí)間XXXXUXXGUXXGccccccc2121ln)()(即 XXXXXX

33、XXUGccccc21ln)()(代入已知條件01. 01 . 001. 015. 0ln)01. 015. 0()15. 025. 0(5 . 1ccUG解得27. 9ccUG由此可得物料濕含量X由0.35降至0.05所需干燥時(shí)間 h.ln).().(.483010050010150010150150350279在降速階段，d 時(shí)間內(nèi)氣體傳給固體的熱量應(yīng)等于濕份的汽化和物料升溫所需的熱量，即 設(shè)干燥速率與自由含水率成正比（干燥曲線為直線），即dCGdXrGdthAmccXXKAddXGxc兩式聯(lián)立消去 d，得dCrdXdXXXKthmx邊界條件22wcXXtXX;XXNKccx干燥結(jié)束時(shí)的物

34、料溫度 解微分方程得上式的近似條件為：1）物料內(nèi)部溫度均勻；2）降速段的干燥速率與濕含量成正比（直線）；3）水的汽化潛熱 r 取為常數(shù)（可取 tw下的值），物料比熱 Cm 也取為常數(shù)（取絕干物料的比熱）。)()()()()()(wmcttcXXrc2wm2w2ttcXXrXXXXttcXXrtttwmc習(xí)題習(xí)題新書(shū)：21，22連續(xù)干燥過(guò)程的特點(diǎn) （1）沿設(shè)備長(zhǎng)度方向氣體狀態(tài)不再恒定，t ，H ；設(shè)備長(zhǎng)度溫度t1tb預(yù)熱階段表面汽化階段升溫階段1tw2tct2氣體溫度物料溫度（3）若忽略熱損失，表面汽化階段：物料溫度 = tw = constant，氣體為絕熱增濕，等焓過(guò)程。（2）無(wú)恒速干燥階段

35、、降速干燥階段，只分為預(yù)熱階段、表面汽化階段和升溫階段；并流干燥Qp預(yù)熱器向氣體提供的熱量，kW；Qd 向干燥器補(bǔ)充的熱量，kW；Ql 干燥器的散熱損失，kW。 濕物料濕物料G1 , w1 , 1, cm1干燥產(chǎn)品干燥產(chǎn)品G2 , w2 , 2, cm2熱氣體熱氣體L, H1, t1, i1濕廢氣體濕廢氣體L, H2, t2, i2濕氣體濕氣體L, H0, t0, i0QpQdQl預(yù)熱器預(yù)熱器干干燥燥器器為完成一定的干燥任務(wù)，需要確定干燥器的有關(guān)尺寸，還要配置適當(dāng)?shù)娘L(fēng)機(jī)和預(yù)熱器，干燥過(guò)程的物料衡算和熱量衡算是解決這些問(wèn)題的基礎(chǔ)。物料的濕比熱 cm：1kg 絕干物料連同它所攜帶的 X kg 液態(tài)

36、濕份溫度升高1所需要的熱量，kJ/kg絕干物料。 wsmXccc物料焓 im：以0 為基準(zhǔn)的 1kg 絕干物料和其攜帶的 X kg 液態(tài)濕分所具有的焓的總和。mwsmcXcci)(cs絕干物料的比熱，kJ/kg；cw 液態(tài)濕分的比熱，kJ/kg。01HH )(010ttLcQHp（間壁換熱器）通過(guò)預(yù)熱器的熱量衡算，結(jié)合傳熱基本方程式，可以求得間壁換熱空氣預(yù)熱器的傳熱面積。 立筒式金屬體燃煤間接加熱熱風(fēng)爐 熱氣體熱氣體L, H1, t1, i1濕氣體濕氣體L, H0, t0, i0Qp預(yù)熱器物料衡算 01LHLH )(01HHpiiLQ熱量衡算 干燥器 濕物料濕物料G1 , w1 1,cm1,

37、im1干燥產(chǎn)品干燥產(chǎn)品G2 , w2 , 2, cm2 , im2熱氣體熱氣體L, H1, t1, i1濕廢氣體濕廢氣體L, H2, t2, i2QdQl干干燥燥器器)()(122121HHLXXGGGWc12HHWL121HHWLl絕干氣體消耗量絕干氣體比消耗汽化1kg 濕分消耗的絕干氣體量稱為比消耗 l，kg 絕干氣體/kg 濕份物料衡算 ldmmcHHQQiiGiiL1212熱量衡算 01HH LWHH02cGWXX21lmcwvdHQcGctcrWQttLc)()()(122120210)(210ttLcQHg熱氣體在干燥器中冷卻放出的熱量lmwlmcwvdgQQQQcGctcrWQQ

38、)()(122120HrtciHH0)Xcc(iwsm濕物料濕物料G1 , w1 1,cm1, im1干燥產(chǎn)品干燥產(chǎn)品G2 , w2 , 2, cm2 , im2熱氣體熱氣體L, H1, t1, i1濕廢氣體濕廢氣體L, H2, t2, i2QdQl干干燥燥器器物理意義：氣體在干燥器中放出的熱量和補(bǔ)充加熱一起提供的熱能，用于三個(gè)方面：濕分汽化升溫、加熱產(chǎn)品和補(bǔ)償設(shè)備的散熱損失。 l122mc1w2v012d210HQcGctcrHHLQttLc)()()(lmwlmcwvdgQQQQcGctcrWQQ)()(122120式中物料出口溫度2 是干燥末期氣固兩相間及物料內(nèi)部傳熱、傳質(zhì)的綜合結(jié)果不能

39、任意給定。在設(shè)計(jì)型計(jì)算中已知：Gc、1、X1、X2，H1=H0，Qd，Ql選定：t1 ，t2 求：L，H2 聯(lián)立解物料衡算方程與熱量衡算方程可得22211127.2491)884. 1005. 1 (27.2491)884. 1005. 1 (HtHHtH對(duì)空氣-水系統(tǒng)： 理想干燥過(guò)程：Qd=0，Ql=0，1=2；或Qd=Qm+Ql；則氣體放出的顯熱全部用于濕分汽化112221wswscHHcXccXcGiiLlmmcdHHQiiGQiiL1221111221wwcHHWccXXGiiL21HHii忽略濕分汽化前的焓忽略濕分汽化前的焓Wcw 1=0理想干燥過(guò)程近似為等焓過(guò)程00ldQ,Qldm

40、mcHHQQiiGiiL1212氣體焓變干燥系統(tǒng)的熱量分配與熱效率 干燥系統(tǒng)的熱量衡算 濕物料濕物料G1 , w1 , 1, cm1干燥產(chǎn)品干燥產(chǎn)品G2 , w2 , 2, cm2熱氣體熱氣體L, H1, t1, i1濕廢氣體濕廢氣體L, H2, t2, i2濕氣體濕氣體L, H0, t0, i0QpQdQl預(yù)熱器預(yù)熱器干干燥燥器器lmcHdpmcHQiGLiQQiGLi2210lmmcHHdpQiiGiiLQQQ)()(1202物料焓變)()()(0000202202HrtcHcHrtcHcLiiLvgvgHH)()()(020002202HHrtHtHcttcLvgLWHH02LWrtHt

41、LWHcttcLiiLvgHH000200202)()()()(20020tcrWttcHcLvvg2020)(vHWittLc氣體焓變：02HHLW)()()(112212wswscmmccXccXcGiiG)()(112212XXccGwsccGWXX2112221212)()(cwscmmcGWXXccGiiG1122)(wwscWccXcG1122)(wmcWccGlHmcwvdpQttLccGctcrWQQQ)()()(020122120物料焓變：21XXGWc濕分汽化升溫所需要的熱量： )(120wvwctcrWQ)(122mcmcGQ)(020ttLcQHlllmwdpQQQQQ

42、QQ加熱固體產(chǎn)品所需要的熱量 ： 放空熱損失 ： 總熱量衡算 ： lHmcwvdpQttLccGctcrWQQQ)()()(020122120通過(guò)預(yù)熱器提供的熱量Qp和干燥器補(bǔ)充熱量Qd一起向干燥系統(tǒng)輸入的熱量消耗于四個(gè)方面：汽化濕分Qw，加熱產(chǎn)品Qm，熱損失Ql，隨廢氣排空Ql。干燥器熱損失 ： lQ供給熱量供給熱量Qp+Qd廢氣帶走熱量廢氣帶走熱量Ql=LcH0(t2-t0)干燥器內(nèi)放熱干燥器內(nèi)放熱Qg=LcH0(t1-t2)濕分汽化升溫濕分汽化升溫Qw=W(r0+cvt2-cw 1)物料升溫物料升溫Qm=Gccm2 ( 2- 1)熱損失熱損失Ql供給干燥系統(tǒng)輸入的熱量除一部分在干燥器內(nèi)釋

43、放外，尚有部分未被利用。用于汽化濕分和加熱物料的熱量與外界向干燥系統(tǒng)提供的總熱量之比，即 dpmwhQQQQdpllhQQQQ1llmwdpQQQQQQ干燥器的熱效率0121011021)()(11ttttttLcttLcQQHHplh若 Ql = Qd =0，則提高進(jìn)氣溫度受熱源條件和物料耐熱性限制；降低氣體出口溫度受干燥器最低允許溫度的制約。提高干燥器熱效率的措施：（1）減少干燥器的熱損失Ql。（2）降低廢氣出口溫度t2，減少?gòu)U氣帶出熱量Ql。（3）提高空氣預(yù)熱溫度t1，可氣體用量減少，減少?gòu)U氣帶出熱量Ql。（4）采用中間加熱，即加大 Qd。dpllhQQQQ1【例例12.412.4】用流

44、化床干燥器干燥某晶體狀濕物料，產(chǎn)量5000kg/h，物料初始濕含量6%（濕基，下同），產(chǎn)品濕含量0.5%，濕分為水。初始溫度t0=20、相對(duì)濕度的空氣在預(yù)熱器中加熱至t1=150送入干燥器，出干燥器廢氣的溫度為t2=75，晶體物料進(jìn)、出干燥器的溫度分別為和，絕干物料比熱為1.25kJ/(kgK)，預(yù)熱器使用0.8MPa（絕壓）的飽和水蒸氣作熱源，干燥器的散熱損失按氣體在干燥器中放出的熱量的5%計(jì)算，干燥器無(wú)補(bǔ)充加熱，試求： 汽化水分量； 空氣消耗量； 預(yù)熱器耗用的蒸汽量； 干燥器中各項(xiàng)熱量的分配； 干燥器的熱效率。解： 汽化水分量W063800601060w1wX111.005. 0005.

45、01005. 01222wwXskg3821hkg4975005015000w1GG22c/./).()(skg08120hkg52920050063804975XXGW21c/./.).()( 空氣消耗量L 20空氣的飽和蒸汽壓為 2smkN3428423320113991591618152p/.exp0117. 0338. 28 . 0325.101338. 28 . 0622. 0622. 00sspPpH0117. 001 HHKkgkJ02710117088410051c1H/.KkgkJ26100501874241Xccc2ws2m/.)()(1.05 )()()(12212012

46、2120210mcwvlmcwvdHcGctcrWQcGctcrWQttLcskg7483L/.絕干氣體 預(yù)熱器耗用的蒸汽量D kW45002015002717483ttLcQ011Hp.)(.)(0.8MPa 水蒸氣的飽和汽化潛熱r =2055.3 kJ/kg hkg87636003205545003600rQDp/. 干燥器中各項(xiàng)熱量的分配，預(yù)熱器向干燥器提供的熱量kW，該熱量在干燥器中分配如下： kW2620525187475884127249108120Qw.).(.kW656925652613821Qm.)(.kW7513656926205050Ql.).(.70.211)2075(

47、027. 1748. 3 lQ汽化水分 加熱物料 散熱損失 放空損失 %.41450026205QQpw%.1445006569QQpm%.7245007513QQpwl%.342450070211QQpl 干燥器的熱效率%554 .50070.21175.1311pllhQQQ【例12-15】常壓下干燥系統(tǒng)的空氣流程如下。假設(shè)干燥器為理想干燥器，數(shù)據(jù)如圖。試在濕度圖上畫(huà)出空氣狀態(tài)的變化情況。若絕干氣體的質(zhì)量流量為1kg/s，計(jì)算各干燥器中水分汽化量和冷凝器中的冷凝量。 第一加熱器干燥器A第二加熱器干燥器AtD=85DE=90%EtF=83F冷卻冷凝器t=15G=80%G第一加熱器干燥器A第一

48、加熱器干燥器AtD=85DE=90%EtF=83F冷卻冷凝器t=15G=80%GTCTDCDEFGTF100%80%90%tHG解：解：空氣的狀態(tài)變化如圖所示?？諝忸A(yù)熱不改變濕度，因此，在第一加熱器和第二加熱器中空氣的狀態(tài)變化分別為C-D和E-F；因?yàn)楦稍锲鳛槔硐敫稍锲鳎諝饨?jīng)歷絕熱飽和過(guò)程，氣體狀態(tài)沿絕熱冷卻線D-E和F-G變化；在冷卻冷凝器中，空氣首先恒濕冷卻至露點(diǎn)，空氣狀態(tài)由G沿等H線變化至G，然后繼續(xù)冷卻，空氣中的水汽以液態(tài)析出，空氣狀態(tài)沿的等相對(duì)濕度線變至C。由圖可知：HC=HD=0.11kg/kg絕干空氣，HE=HF=0.031kg/kg絕干空氣，HG=0.047kg/kg絕干空氣

49、。skg.HHLWDEA020干燥器A中水分的汽化量冷凝器中水汽的冷凝量干燥器B中水分的汽化量skg.HHLWFGB0160skg.HHLWCGGC0360習(xí)題習(xí)題新書(shū)：12.13，12.17(1)舊書(shū)：16，23（1）對(duì)于空氣-水系統(tǒng)，在大氣壓下，twH0。t2和H2取決于干燥器的經(jīng)濟(jì)性：t2，傳熱傳質(zhì)推動(dòng)力，干燥速率，放空熱損失，熱效率。t2，干燥推動(dòng)力 ，生產(chǎn)能力 ，甚至發(fā)生吸濕返潮現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)堵塞設(shè)備和管道，破壞干燥器的正常操作。氣體進(jìn)出口狀態(tài)的確定 露點(diǎn)溫度為干燥系統(tǒng)中氣體的極限溫度為確保物料在干燥器以及其后的分離除塵系統(tǒng)中不發(fā)生返潮，氣體出口溫度需高于氣體出口濕度對(duì)應(yīng)的露點(diǎn)溫度，

50、工業(yè)上一般取氣體的出口溫度高于露點(diǎn)溫度 20-50。由氣體的出口濕度求得露點(diǎn)溫度，根據(jù)氣體出口溫度與露點(diǎn)溫度 td 的差值的大小來(lái)判斷是否會(huì)發(fā)生濕分凝結(jié)。以蒸汽為熱源通過(guò)間壁換熱產(chǎn)生的熱空氣，其出口溫度一般取為60 90。氣體出口溫度以并流為例。預(yù)熱段的氣體狀態(tài) 預(yù)熱段為單純的物料加熱過(guò)程，物料濕含量可視為不變。若忽略預(yù)熱段的散熱損失，則氣體放出的熱量全部用于加熱物料。 L, t1, H1)(11111mHcG-t)(tLc)(11111HmLccGtt)(11111wHmbtLccGtttb , Hbtc , Hctw , Xbtw , XcGc, 1, X1L, t2, H2Gc, 2,

51、X2干燥器長(zhǎng)度干燥器長(zhǎng)度干燥器干燥器L, t1, H1Gc, 1, X1L, t, HGc, , X預(yù)熱段結(jié)束時(shí)=tw典型的干燥過(guò)程和參數(shù)變化上兩式為表面汽化段氣體溫度t和濕度H隨X的變化關(guān)系。給定 X (Xc X X1)，即可求得對(duì)應(yīng)的氣體溫度 t 和濕度 H。已知物料的臨界濕含量 Xc，可計(jì)算臨界點(diǎn)的氣體溫度 tc 和濕度 Hc。 )()(0wwvbcwvwbbHtctcrXXGttWcWrttLc)()(XXGHHLbcbL, t1, H1tb , Hbtc , Hctw , Xbtw , XcGc, 1, X1t2, H2 2, X2干燥器長(zhǎng)度干燥器長(zhǎng)度若忽略散熱損失，表面汽化段氣體放

52、出的顯熱全部用于濕分汽化，氣體狀態(tài)經(jīng)歷降溫增濕的變化。 表面汽化段的氣體狀態(tài) )()()(0wmcwvcccHctcGctcrXXGttLc)()(XXGHHLccc若忽略散熱損失上兩式為降速段氣體溫度 t 和濕度 H 隨 X 的變化關(guān)系。給定 X (X2 X Xc)，即可求得對(duì)應(yīng)的氣體溫度 t 和濕度 H。降速干燥段氣體狀態(tài) (1) 并流干燥 進(jìn)口端，高濕含量物料與高溫低濕氣體接觸，傳熱傳質(zhì)推動(dòng)力大，干燥速度很快。在出口端，低濕含量物料與低溫高濕氣體接觸，推動(dòng)力小，干燥速度較慢。適用于濕物料能承受強(qiáng)烈干燥而不發(fā)生龜裂、變形或表面結(jié)硬殼，而干物料又不能耐高溫，且產(chǎn)品濕含量較高的情況。對(duì)流干燥器

53、按介質(zhì)和物料的流向可分為：并流干燥、逆流干燥和錯(cuò)流干燥(2) 逆流干燥 進(jìn)口端，濕物料與低溫高濕的氣體接觸，出口端干物料與高溫低濕的氣體接觸，各處干燥推動(dòng)力和干燥速度比較均勻，適用于濕物料不允許強(qiáng)烈干燥，而干物料又可以耐高溫，產(chǎn)品濕含量很低的場(chǎng)合。(3) 錯(cuò)流干燥 干燥介質(zhì)垂直穿過(guò)物料層，氣體進(jìn)入和流出物料層時(shí)，其溫度和濕度均有較大變化，要求物料能耐高溫，并能承受快速干燥。習(xí)題習(xí)題新書(shū)：12.16按加熱方式可將干燥器分為：(1) 對(duì)流干燥器如：洞道式干燥器、轉(zhuǎn)筒干燥器、氣流干燥器、流化床干燥器、噴霧干燥器等。(2) 傳導(dǎo)干燥器如：滾筒式干燥器、耙式干燥器、間接加熱干燥器等。(3) 輻射干燥器如

54、：紅外線干燥器。(4) 介電加熱干燥器如：微波干燥器。干燥器的選型應(yīng)考慮以下因素：(1) 保證物料的干燥質(zhì)量，干燥均勻，不發(fā)生變質(zhì)，保持晶形完整，不發(fā)生龜裂變形；(2) 干燥速率快，干燥時(shí)間短，單位體積干燥器汽化水分量大，能做到小設(shè)備大生產(chǎn)；(3) 能量消耗低，熱效率高，動(dòng)力消耗低；(4) 干燥工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備投資小，操作穩(wěn)定，控制靈活，勞動(dòng)條件好，污染環(huán)境小。氣流干燥器的結(jié)構(gòu)與流程：1-空氣過(guò)濾器2-空氣加熱器 3-加料器4-風(fēng)機(jī)5-干燥管 6-旋風(fēng)分離器7-除塵器 氣流干燥器（Flash dryer） （1）生產(chǎn)強(qiáng)度高A 大、h 大（u 大），平均體積傳熱系數(shù) ha 為 3000-7000

55、W/(m3K)，比其它類型干燥器高幾倍至幾十倍。（2）熱能利用好對(duì)能承受高溫的物料，熱效率高；否則熱效率降低。（3）適用于熱敏性物料（4）產(chǎn)品質(zhì)量均勻（5）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)備投資少，占地面積小，操作方便，性能穩(wěn)定，維修量小氣流干燥器的優(yōu)點(diǎn)（1）氣體通過(guò)干燥系統(tǒng)的流動(dòng)阻力較大（2）物料和器壁的磨損比較大（3）對(duì)粉塵的回收裝置要求高（4）由于干燥時(shí)間短，不適于除去較多結(jié)合水的情況，特別不適合于最大吸濕濕含量很高的物料。 （5）不適合于高粘性的物料。加速運(yùn)動(dòng)段是氣流干燥器最有效的干燥區(qū)段，一根 10m 長(zhǎng)的氣流管，80%左右的水分量是在長(zhǎng)約 2m 左右的加速段汽化干燥的。氣流干燥器的缺點(diǎn)多級(jí)氣流干燥器脈

56、沖式氣流干燥器旋風(fēng)式氣流干燥器將多臺(tái)氣流干燥串聯(lián)使用，總管長(zhǎng)相同的情況下，加速段增加。且各干燥器可選擇合適的氣體條件，有利于熱能的回收和合理利用。在淀粉、奶粉生產(chǎn)中被廣泛采用。脈沖管內(nèi)氣速隨管徑變化而交替地增大和減小。由于慣性的作用，顆粒運(yùn)動(dòng)速度滯后氣體，使氣固兩相的相對(duì)速度增加。類似于旋風(fēng)分離器，但更長(zhǎng)，氣流攜帶固體顆粒沿切線方向進(jìn)入后作螺旋運(yùn)動(dòng)，使物料在瞬間得到干燥。適用于允許磨損的熱敏性物料（如制藥行業(yè)）。又稱為沸騰床干燥器，是流態(tài)化技術(shù)在干燥作業(yè)上的應(yīng)用。它適用于散粒狀物料的干燥。物料的粒徑一般為0.1-6mm，最佳粒徑為0.5-3mm。熱風(fēng)加料廢氣干品結(jié)構(gòu)及操作原理流化床干燥器（Fl

57、uidized bed dryer） （1）與氣流干燥一樣，流化床干燥的體積傳熱系數(shù) ha 也很大，可達(dá)23007000 W/(m3K)。（2）物料停留時(shí)間任意可調(diào)，特別適合于干燥結(jié)合水分。（3）流化床的操作氣速低得多。 （4）顆粒的完全混合，床內(nèi)各處的溫度均勻一致，避免了物料的局部過(guò)熱，為物料的優(yōu)質(zhì)干燥提供了可能；在連續(xù)操作時(shí)物料的停留時(shí)間分布很不均勻，產(chǎn)品質(zhì)量不均勻。（5）流化床干燥多為逆流或錯(cuò)流，故采用的風(fēng)溫較低。流化床干燥器的特點(diǎn)（與氣流干燥器比較）多層流化床氣體出口熱風(fēng)出料加料溢流管床內(nèi)分離器主要問(wèn)題：控制物料順利流至下一層的量，且不使氣體沿溢流管短路跑掉。在應(yīng)用中常因操作不當(dāng)而不能

58、正常生產(chǎn)。停留時(shí)間不均勻問(wèn)題的解決方法氣體壓降比多層床低，操作穩(wěn)定性也好，但熱效率不及多層床高。臥式多室流化床熱風(fēng)冷風(fēng)氣體出口出料加料隔板流化床干燥器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)較低，可動(dòng)部件少，維修費(fèi)用低，物料磨損較小，氣固分離比較容易，傳熱傳質(zhì)速率快，熱效率較高，物料停留時(shí)間可以任意調(diào)節(jié)，因而這種干燥器在工業(yè)上獲得了廣泛的應(yīng)用，已發(fā)展成為粉粒狀物料干燥的最主要手段。 振動(dòng)流化床干燥器 產(chǎn)品廢氣濕料熱風(fēng)轉(zhuǎn)筒干燥器（Rotary dryer） 特點(diǎn)：轉(zhuǎn)筒干燥器機(jī)械化程度較高，生產(chǎn)能力較大，干燥介質(zhì)通過(guò)轉(zhuǎn)筒的阻力較小，對(duì)物料的適應(yīng)性較強(qiáng)，操作穩(wěn)定方便，運(yùn)行費(fèi)用較低缺點(diǎn)：裝置比較笨重，金屬耗材多，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)復(fù)雜，

59、維修量較大，設(shè)備投資高，占地面積大。 國(guó)內(nèi)現(xiàn)有轉(zhuǎn)筒干燥器的直徑一般為0.5-3m，長(zhǎng)度為2-27 m，長(zhǎng)徑比為4-10，物料在轉(zhuǎn)筒內(nèi)的裝填量約為筒體容積的8-13%，物料沿轉(zhuǎn)筒軸向前進(jìn)的速度為0.01-0.08m/s，其停留時(shí)間一般為1h左右。 用于干燥溶液、漿液或懸浮液。液狀物料由霧化器噴成霧狀細(xì)滴并分散于熱氣流中，使水分迅速汽化而獲得微粒狀干燥產(chǎn)品。1234567897噴霧干燥器（Spray dryer） 優(yōu)點(diǎn)：干燥速度快，干燥時(shí)間短，特別適合于熱敏性物料的干燥，噴霧干燥由液體直接得到干燥產(chǎn)品，因而省去了蒸發(fā)、結(jié)晶、固液機(jī)械分離等操作，生產(chǎn)流程大為簡(jiǎn)化，故又稱為一步干燥法。缺點(diǎn)：體積傳熱系

60、數(shù)很低，ha約為30-90W/m2K，水分汽化強(qiáng)度僅為10-20kg/m3h，因而干燥器體積龐大，熱效率較低，動(dòng)力消耗較大。提高生產(chǎn)能力的方法是采用過(guò)熱料液，在加壓下將料液預(yù)熱至200-300進(jìn)入霧化器，液滴通過(guò)吸收自身的顯熱而使部分水分汽化。霧化器的一般要求霧滴直徑均勻，噴嘴結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)能力大，能量消耗低，操作方便等特點(diǎn)。氣流式霧化器可制備粒徑小于 5m 的微細(xì)顆粒，能處理粘度較大的料液，但動(dòng)力消耗較大，裝置的生產(chǎn)能力較小。料液空氣離心式霧化器優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單，對(duì)物料的適應(yīng)能力強(qiáng)，操作彈性大，產(chǎn)品粒徑均勻。特別適合于處理固相含量較高的液體。缺點(diǎn)：干燥器直徑較大，霧化器加工難度大，制造價(jià)格高。