化工原理第四版譚天恩干燥課件

《化工原理》電子教案/目錄1目錄第十三章干燥第一節(jié) 概述第二節(jié) 濕空氣的性質(zhì)及濕度圖一、濕空氣的性質(zhì)二、濕度圖三、濕度圖的應(yīng)用第三節(jié)

干燥過程的計(jì)算

一、濕物料中含水率的表示方法二、物料衡算三、熱量衡算《化工原理》電子教案/目錄1目錄第十三章干燥《化工原理》電子教案/目錄2目錄習(xí)題課第四節(jié)

干燥速率和干燥時間

一、干燥速率二、物料中的幾種水分三、干燥過程及機(jī)理四、恒定干燥條件下干燥時間的計(jì)算第五節(jié)

干燥器

一、常用工業(yè)干燥器第十三章小結(jié)《化工原理》電子教案/目錄2目錄習(xí)題課3/92第十三章干燥第一節(jié)概述（1）機(jī)械分離法-----即通過壓榨、過濾和離心分離等方法去濕。這種方法無法徹底去除濕分。（2）吸附脫水-----即用固體吸附劑，如CaCl2、硅膠等吸去物料中所

含的水分。這種方法只能除去少量濕分。（3）干燥法------指利用熱能，使?jié)裎锪现械臐穹謿饣サ姆椒?。濕物料?/p>

濕分----水分或其它液體除濕方法：本章將介紹濕分濕物料3/92第十三章干燥第一節(jié)概述（1）機(jī)械分離法---4/92第一節(jié)概述干燥法介電加熱干燥 傳導(dǎo)干燥對流干燥輻射干燥------熱能通過傳熱壁面以傳導(dǎo)方式傳給物料，產(chǎn)生的濕分蒸氣被氣相（又稱干燥介質(zhì)）帶走，或用真空泵排走。例如紙制品可以鋪在熱滾筒上進(jìn)行干燥。---熱能以對流方式加入物料，產(chǎn)生的蒸氣被干燥介質(zhì)所帶走。----由輻射器產(chǎn)生的輻射能以電磁波形式達(dá)到物料表面，被物料所吸收而重新變?yōu)闊崮?，從而使?jié)穹制＠缬眉t外線干燥法將自行車表面油漆干燥。----將需要干燥的電解質(zhì)物料置于高頻電場中，電能在潮濕的電介質(zhì)中轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，例如微波干燥食品?/p>

本章介紹的內(nèi)容，干燥介質(zhì)以熱空氣、濕分以水為例。4/92第一節(jié)概述干燥法介電加熱干燥 傳導(dǎo)干燥對流干燥輻5/92第二節(jié) 濕空氣的性質(zhì)及濕度圖一．濕空氣的性質(zhì)

（1）水汽分壓pw干空氣水蒸汽本章用到的濕空氣性質(zhì)包括：水的濃度、比熱容、比容（密度）、焓、溫度等。1．濕空氣中水蒸氣含量的表示方法濕空氣---氣體混合物（2）濕度pwpa---又稱濕含量，單位kg水/kg干空氣思考1：H屬于前面介紹的哪一類濃度？質(zhì)量比總壓P思考2：取1kg干空氣作為濕度定義基準(zhǔn)又何好處？干燥過程中干空氣的質(zhì)量不變5/92第二節(jié) 濕空氣的性質(zhì)及濕度圖一．濕空氣的性質(zhì)（1）6/92第二節(jié) 濕空氣的性質(zhì)及濕度圖一．濕空氣的性質(zhì)

1．濕空氣中水蒸氣含量的表示方法（3）相對濕度值愈大，表示空氣的吸濕能力越??；＝1時，飽和。此式只能用于psP情形；當(dāng)ps>P時，＝pw/P。因?yàn)閜w最大只能達(dá)到總壓P。＝1----水汽分壓與其可能達(dá)到的最大值之比。6/92第二節(jié) 濕空氣的性質(zhì)及濕度圖一．濕空氣的性質(zhì)1．濕7/92一．濕空氣的性質(zhì)2．濕比容VH-----1kg干空氣對應(yīng)的濕空氣的體積，單位為m3濕空氣?kg干空氣1kg干空氣？kg水汽濕空氣H比容的一般定義：思考1：為什么取1kg干空氣作為定義基準(zhǔn)？思考2：1kg干空氣對應(yīng)的濕空氣的質(zhì)量為多少kg？體積呢？7/92一．濕空氣的性質(zhì)2．濕比容VH-----1kg干空氣8/92一．濕空氣的性質(zhì)2．濕比容VH8/92一．濕空氣的性質(zhì)2．濕比容VH9/92一．濕空氣的性質(zhì)比熱容的一般定義：kJ/(kgK)3．濕比熱容cH----kJ/(kg干氣K)此時，濕空氣的質(zhì)量＝（1+H）kgca干空氣的比熱，kJ/(kg·K)cw水氣的比熱，kJ/(kg·K)1.01kJ/(kg·K)1.88kJ/(kg·K)9/92一．濕空氣的性質(zhì)比熱容的一般定義：3．濕比熱容cH-10/92一．濕空氣的性質(zhì)焓的一般定義：kJ/kg通常規(guī)定，0℃時絕干空氣及液態(tài)水的焓為零。----kJ/kg干氣此時，濕空氣的質(zhì)量＝（1+H）kg4．濕空氣的焓I0℃時r02500kJ/kg0℃時1kg絕干空氣t℃時1kg絕干空氣ia1kg水的焓為零。t℃時1kg水蒸汽的焓iw0℃時水蒸汽10/92一．濕空氣的性質(zhì)焓的一般定義：----kJ/kg11/92一．濕空氣的性質(zhì)5．干球溫度t----用普通溫度計(jì)測出的空氣溫度，簡稱溫度，是空氣的真實(shí)溫度11/92一．濕空氣的性質(zhì)5．干球溫度t----用普通溫度12/92一．濕空氣的性質(zhì)大量濕球溫度計(jì)6、濕球溫度tw

----用濕球溫度計(jì)測出的空氣溫度開始時，傳質(zhì)速率最大，傳熱速率最小。當(dāng)達(dá)到平衡時，傳質(zhì)所需的熱量速率等于傳熱速率，濕紗布中的水溫達(dá)到穩(wěn)定值（肯定比t低），這一溫度就是濕球溫度，用tw表示。大量、快速流動的空氣（空氣的流速應(yīng)大于5m/s）與少量水接觸；傳質(zhì)----因存在傳質(zhì)推動力，濕紗布中的水汽化進(jìn)入空氣，此過程需要吸熱（水提供），因此水溫下降；傳熱---產(chǎn)生傳熱溫差，熱量將從空

氣傳入濕紗布；傳質(zhì)思考1：為什么酷暑的季節(jié)，在水里比在岸上涼快？t>tw12/92一．濕空氣的性質(zhì)大量濕球溫度計(jì)6、濕球溫度tw13/92一．濕空氣的性質(zhì)動態(tài)平衡思考2：上述傳熱、傳質(zhì)平衡為動態(tài)平衡，為什么？思考3：若空氣（大量）靜止，濕球溫度計(jì)測出的溫度與tw相比高還是低？傳熱、傳質(zhì)終了（即達(dá)到平衡）時，傳熱、傳質(zhì)仍在進(jìn)行。若空氣大量，則測出的溫度就是tw，只不過，達(dá)到tw所需時間要更長，因?yàn)閭鳠岱绞酱藭r以導(dǎo)熱、自然對流為主，比強(qiáng)制對流要小。大量濕球溫度計(jì)傳質(zhì)為了快速、準(zhǔn)確地測出tw。思考4：為什么空氣要大量、快速流動？13/92一．濕空氣的性質(zhì)動態(tài)平衡思考2：上述傳熱、傳質(zhì)平衡14/92一．濕空氣的性質(zhì)6、濕球溫度tw

---是水溫，但是卻由空氣決定，與水無關(guān)?？諝庖詫α鞣绞絺鹘o水的熱量速率＝水分汽化所需的潛熱速率大量濕球溫度計(jì)傳質(zhì)思考5：濕球溫度是水溫，為什么要在

濕空氣性質(zhì)里介紹？可見，tw＝f（t，H），而與水的初始狀態(tài)無關(guān)。14/92一．濕空氣的性質(zhì)6、濕球溫度tw---是水溫15/92一．濕空氣的性質(zhì)思考6：上述濕球溫度測定過程中，濕空氣是等焓的嗎？大量濕球溫度計(jì)傳質(zhì)kH、主要與空氣流速有關(guān)，卻幾乎與流速無關(guān)；對空氣水系統(tǒng)，當(dāng)被測氣體溫度不太高、流速>5m/s時，因空氣t、H不變，故濕空氣為等焓（稱為Lewis規(guī)則）

15/92一．濕空氣的性質(zhì)思考6：上述濕球溫度測定過程中，濕16/92一．濕空氣的性質(zhì)空氣溫度與水溫相等7．絕熱飽和溫度tas少量塔無窮高設(shè)備在絕熱條件下干燥濕物料時思考1：絕熱飽和溫度在什么場合下能遇到？少量空氣與大量水；經(jīng)過無限長時間接觸；飽和空氣---是水溫思考2：上述絕熱塔中，濕空氣等焓嗎？是的。因?yàn)榭諝饨禍胤懦龅娘@熱給了水，但水并沒有升溫，這部分能量又被水蒸汽以潛熱的形式帶回空氣中。思考3：上述傳熱、傳質(zhì)平衡為靜態(tài)平衡，

為什么？塔頂沒有凈的質(zhì)量、熱量傳遞進(jìn)行。16/92一．濕空氣的性質(zhì)空氣溫度與水溫相等7．絕熱飽和溫度17/92一．濕空氣的性質(zhì)7．絕熱飽和溫度tas濕空氣為等焓變化---是水溫塔無窮高飽和空氣假設(shè)但是卻由空氣決定，與水無關(guān)。思考4：絕熱溫度是水溫，為什么要在濕空

氣性質(zhì)里介紹？原因如下：17/92一．濕空氣的性質(zhì)7．絕熱飽和溫度tas濕空氣為等焓18/92一．濕空氣的性質(zhì)濕球溫度tw與絕熱飽和溫度tas的異同：相同之處：濕空氣均為等焓變化、均為空氣狀態(tài)（t、H）的函數(shù)空氣-水體系，有twtas

但對其它體系，例如空氣甲苯系統(tǒng)，/kH=1.8cH,這時tw

與tas就不等了。

18/92一．濕空氣的性質(zhì)濕球溫度tw與絕熱飽和溫度tas的19/92一．濕空氣的性質(zhì)濕球溫度tw與絕熱飽和溫度tas的異同：不同之處：tw----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；屬動態(tài)平衡。tas----少量空氣與大量水經(jīng)過接觸后達(dá)到的穩(wěn)定溫度；空氣增濕、降溫；屬靜態(tài)平衡；19/92一．濕空氣的性質(zhì)濕球溫度tw與絕熱飽和溫度tas的20/92一．濕空氣的性質(zhì)8．露點(diǎn)td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（即達(dá)到飽和狀態(tài)），此時，濕空氣的溫度稱為露點(diǎn)，用td表示。特點(diǎn)：冷卻思考：若已知t、H，如何求td？思考：若已知t、td，如何求H？查飽和蒸汽壓表20/92一．濕空氣的性質(zhì)8．露點(diǎn)td在總壓不變21/92一．濕空氣的性質(zhì)匯總：不飽和濕空氣性質(zhì)：P、H、pw、、cH、I、t、tw、tas、td，共10個只需已知3個變量，其他均可通過上述函數(shù)關(guān)系計(jì)算得到，但有時需試差。若用圖求解就不用試差了。21/92一．濕空氣的性質(zhì)匯總：不飽和濕空氣性質(zhì)：P、H、p22/92二．濕度圖常用的濕度圖：3個獨(dú)立變量取為P、t、H----溫濕圖（t-H圖）

P、I、H----焓濕圖（I-H圖）22/92二．濕度圖常用的濕度圖：23/92濕比熱容線

（P=1atm時）

等線

飽和比容線

干空氣比容線

絕熱飽和線

等焓線

等濕球溫度線

濕度圖濕比熱容線cH,kJ/kgK

23/92濕比熱容線（P=1atm時）等線飽和比容線24/92濕比熱容線

（P=1atm時）

等線

飽和比容線

干空氣比容線

絕熱飽和線

等焓線

等濕球溫度線

三、濕度圖的應(yīng)用1、查濕空氣性質(zhì)例如：已知t、H濕比熱容線cH,kJ/kgK

值需用線性內(nèi)插求

24/92濕比熱容線（P=1atm時）等線飽和比容線25/92三、濕度圖的應(yīng)用2．表示濕空氣的狀態(tài)變化過程（1）加熱過程（2）冷卻過程（3）干燥過程增濕、降溫焓增大等焓焓減小25/92三、濕度圖的應(yīng)用2．表示濕空氣的狀態(tài)變化過程（1）26/92三、濕度圖的應(yīng)用2．表示濕空氣的狀態(tài)變化過程（1）加熱過程（2）冷卻過程（3）干燥過程（4）兩股濕空氣混合----杠桿原則26/92三、濕度圖的應(yīng)用2．表示濕空氣的狀態(tài)變化過程（1）27/92杠桿原則證明：回憶：杠桿原則就是物料衡算由物料衡算可得：L---絕干空氣流量27/92杠桿原則證明：回憶：杠桿原則就是物料衡算由物料衡算28/92杠桿原則證明：由熱量衡算可得：28/92杠桿原則證明：由熱量衡算可得：29/92返回目錄作業(yè)：29/92返回目錄作業(yè)：30/92第三節(jié)

干燥過程的計(jì)算干燥過程流程示意圖：干燥室預(yù)熱室30/92第三節(jié)干燥過程的計(jì)算干燥過程流程示意圖：干燥室31/92第三節(jié)

干燥過程的計(jì)算干燥室預(yù)熱室思考：1、試在濕度圖上畫出干燥全過程2、為什么空氣要預(yù)熱？空氣預(yù)熱有兩個好處：（1）相對濕度下降，吸水能力增強(qiáng)；（2）空氣溫度高，物料溫度就高，水汽化速率就快。31/92第三節(jié)干燥過程的計(jì)算干燥室預(yù)熱室思考：空氣預(yù)熱32/92第三節(jié)

干燥過程的計(jì)算已知：干燥介質(zhì)（空氣）的進(jìn)口條件，如溫度、濕度、壓力等；物料的進(jìn)口條件，如溫度，濕含量，質(zhì)量或質(zhì)量流率；物料的干燥要求（濕含量）。求解：干燥介質(zhì)用量；干燥條件（如進(jìn)干燥室的空氣溫度，出干燥室的空氣溫度和濕度等）；整個設(shè)備的熱能消耗；干燥室尺寸等等。32/92第三節(jié)干燥過程的計(jì)算已知：33/92第三節(jié)

干燥過程的計(jì)算一、濕物料中含水率的表示方法干基含水率濕基含水率----質(zhì)量分率----質(zhì)量比思考：兩種含水率之間的換算關(guān)系？33/92第三節(jié)干燥過程的計(jì)算一、濕物料中含水率的表示方34/92第三節(jié)

干燥過程的計(jì)算-----可解出干燥介質(zhì)用量，蒸發(fā)的水分量等二、物料衡算L蒸發(fā)的水分量絕干空氣用量34/92第三節(jié)干燥過程的計(jì)算-----可解出干燥介質(zhì)用35/92第三節(jié)

干燥過程的計(jì)算l與干燥過程所經(jīng)歷的途徑無關(guān)。35/92第三節(jié)干燥過程的計(jì)算l與干燥過程所經(jīng)36/92第三節(jié)

干燥過程的計(jì)算----可求解整個設(shè)備的熱能消耗三、熱量衡算1、預(yù)熱器的熱量衡算36/92第三節(jié)干燥過程的計(jì)算----可求解整個設(shè)備的熱37/92第三節(jié)

干燥過程的計(jì)算----可求解整個設(shè)備的熱能消耗三、熱量衡算2、干燥室的熱量衡算37/92第三節(jié)干燥過程的計(jì)算----可求解整個設(shè)備的熱38/92三、熱量衡算將以下兩個熱量衡算式相加或?qū)φ麄€干燥流程進(jìn)行熱量衡算：38/92三、熱量衡算將以下兩個熱量衡算式相加或?qū)φ麄€干燥流39/92三、熱量衡算39/92三、熱量衡算40/92三、熱量衡算加入干燥系統(tǒng)的全部能量有四個用途：加熱空氣、蒸發(fā)水分、加熱物料和熱損失物料升溫所耗能量熱損失物料中水分蒸發(fā)所耗的能量新鮮空氣被加熱所耗的能量

供能方

這是干燥的真正目的所在。40/92三、熱量衡算加入干燥系統(tǒng)的全部能量有四個用途：物料41/92三、熱量衡算物料中水分蒸發(fā)所耗的能量3、干燥設(shè)備的熱效率熱效率一般，=30~60%，在應(yīng)用部分廢氣循環(huán)時，=50~70%41/92三、熱量衡算物料中水分蒸發(fā)所耗的能量3、干燥設(shè)備的42/92三、熱量衡算物料升溫所耗能量熱損失物料中水分蒸發(fā)所耗的能量新鮮空氣被加熱所耗的能量

供能方

思考：

1、如何提高熱效率？2、為什么廢氣循環(huán)時熱效率較高？此外，盡量利用廢氣中的熱量，例如用廢氣預(yù)熱冷空氣或濕物料，或?qū)U氣循環(huán)使用，也將有助于熱效率的提高。設(shè)法減少加熱空氣、加熱物料和熱損失所耗熱量，如將H2，則L。如將t2。如將QL，均可提高。42/92三、熱量衡算物料升溫所耗能量熱損失物料中水分蒸發(fā)所43/92三、熱量衡算由于熱量的加入，實(shí)際干燥過程中，空氣的焓可能增大，也可能減小。

焓增大焓減小43/92三、熱量衡算由于熱量的加入，實(shí)際干燥過程中，空44/92三、熱量衡算4、理想干燥過程（又稱等焓或絕熱干燥過程）

Qd=0、QL=0、物料帶進(jìn)、帶出的熱量均可忽略不計(jì)，44/92三、熱量衡算4、理想干燥過程（又稱等焓或絕熱干燥過45/92三、熱量衡算空氣（t1、H1）降溫，但焓不變，這是因?yàn)榭諝獠粩嘣鰸竦木壒剩此╓）將蒸發(fā)水分所需的熱量以汽化潛熱的形式帶回空氣中。所以空氣降溫放出的顯熱＝蒸發(fā)水分所需的熱量返回目錄45/92三、熱量衡算空氣（t1、H1）降溫，但焓不46/92習(xí)題課匯總：物料衡算熱量衡算理想干燥過程（等焓干燥過程）46/92習(xí)題課匯總：物料衡算熱量衡算理想干燥過程（等焓干燥47/92實(shí)際干燥過程舉例【例1】常壓下擬用溫度為20℃、相對濕度為57.5％的空氣干燥某種濕物料?？諝庠陬A(yù)熱器中被加熱到90℃后送入干燥室，離開時的溫度為45℃、濕度為0.022kg水/kg干氣。現(xiàn)要求每小時將1200kg的濕物料由含水率3%（濕基）干燥至0.2%（濕基），已知物料進(jìn)、出口溫度分別為20℃和60℃，在此溫度范圍內(nèi)，絕干物料的比熱為3.5kJ/(kg·℃)，水的平均比熱為4.19kJ/(kg℃)。干燥設(shè)備熱損失可按預(yù)熱器中加熱量的5%計(jì)算。試求：

(1)新鮮空氣用量，kg/h；

(2)預(yù)熱器的加熱量QP，kW；

(3)干燥室內(nèi)補(bǔ)充的熱量Qd，kW；

(4)熱效率；

(5)畫出濕空氣狀態(tài)變化47/92實(shí)際干燥過程舉例【例1】常壓下擬用溫度為20℃、相48/92（1）新鮮空氣用量，kg/h查圖或計(jì)算得H0＝0.008kg干/kg實(shí)際干燥過程舉例【解】48/92（1）新鮮空氣用量，kg/h查圖或計(jì)算得H0＝0.49/92實(shí)際干燥過程舉例（2）預(yù)熱器的加熱量QP，kW

H0＝0.008kg干/kg49/92實(shí)際干燥過程舉例（2）預(yù)熱器的加熱量QP，kWH50/92實(shí)際干燥過程舉例H0＝0.008kg干/kg（3）干燥室內(nèi)補(bǔ)充的熱量Qd，kW其中：50/92實(shí)際干燥過程舉例H0＝0.008kg干/kg（3）51/92實(shí)際干燥過程舉例H0＝0.008kg干/kg51/92實(shí)際干燥過程舉例H0＝0.008kg干/kg52/92實(shí)際干燥過程舉例H0＝0.008kg干/kg代入式中得：52/92實(shí)際干燥過程舉例H0＝0.008kg干/kg代入式53/92實(shí)際干燥過程舉例H0＝0.008kg干/kg53/92實(shí)際干燥過程舉例H0＝0.008kg干/kg54/92實(shí)際干燥過程舉例H0＝0.008kg干/kg（4）熱效率54/92實(shí)際干燥過程舉例H0＝0.008kg干/kg（4）55/92實(shí)際干燥過程舉例H0＝0.008kg干/kg（5）畫出濕空氣狀態(tài)變化55/92實(shí)際干燥過程舉例H0＝0.008kg干/kg（5）56/92有廢氣循環(huán)的實(shí)際干燥過程【練習(xí)1】現(xiàn)將例1流程改為廢氣循環(huán)流程設(shè)計(jì)，如圖所示。將出口廢氣中的50%引到新鮮空氣處與新鮮空氣混合?；旌蠚饨?jīng)預(yù)熱器仍加熱至90℃后，再送入干燥室，出干燥室的廢氣溫度仍為45℃，干燥室加熱量Qd不變，仍為40.32kW，被干燥的物料及干燥要求不變，熱損失仍可取為Qp的5%。試計(jì)算：（1）畫出濕空氣狀態(tài)變化，并與例1對比。（2）新鮮空氣的用量，kg/h；（3）預(yù)熱器的加熱量Qp，kW；（4）熱效率L2L56/92有廢氣循環(huán)的實(shí)際干燥過程【練習(xí)1】現(xiàn)將例1流程改為57/92結(jié)論：

在完成同樣的生產(chǎn)任務(wù)條件下，若采用廢氣循環(huán)流程，新鮮干空氣用量減少，預(yù)熱器熱負(fù)荷減小，干燥效率提高，但出口廢氣濕度增大，故干燥過程速率下降，干燥設(shè)備將變大。試定性解釋為什么？57/92結(jié)論：58/92練習(xí)【練習(xí)2】現(xiàn)將例1流程改為廢氣循環(huán)流程設(shè)計(jì)，如圖所示。將出口廢氣中的50%引到新鮮空氣處與新鮮空氣混合?；旌蠚饨?jīng)預(yù)熱器仍加熱至90℃后，再送入干燥室，出干燥室的廢氣溫度仍為45℃，濕度仍為0.022kg水/kg干氣，被干燥的物料及干燥要求不變，熱損失仍可取為Qp的5%。試計(jì)算：（1）畫出濕空氣狀態(tài)變化，并與例2對比（2）新鮮空氣的用量，kg/h；（3）QP、Qd，kW；（4）熱效率；。58/92練習(xí)【練習(xí)2】現(xiàn)將例1流程改為廢氣循環(huán)流程設(shè)計(jì)，如59/92返回目錄作業(yè)：59/92返回目錄作業(yè)：60/92第四節(jié)

干燥速率和干燥時間干燥動力學(xué)可以解決干燥室尺寸問題----干燥動力學(xué)求解：干燥介質(zhì)用量；干燥條件（如進(jìn)干燥室的空氣溫度，出干燥室的空氣溫度和濕度等）；整個設(shè)備的熱能消耗；干燥室尺寸60/92第四節(jié)干燥速率和干燥時間干燥動力學(xué)可以解決干燥61/92第四節(jié)

干燥速率和干燥時間單位時間、單位干燥表面所汽化的水分量，稱為~，單位kg/m2s。就是第八章提到的傳質(zhì)速率。A、Gc、Xd、dX水分N一、干燥速率其中Gc絕干物料質(zhì)量，kg；A干燥面積，m2；X物料中干基含水率，kg水/kg干料。61/92第四節(jié)干燥速率和干燥時間單位時間、62/92二、物料中的幾種水分水固相1、

結(jié)合水分與非結(jié)合水分非結(jié)合水-------機(jī)械地附著在物料表面的水分，或物料堆積層

中大空隙中的水分結(jié)合水-------結(jié)晶水、小毛細(xì)管內(nèi)的水分、

細(xì)胞內(nèi)的水分等。特點(diǎn)：與固體相互結(jié)合力較弱，較易去除；

性質(zhì)與純水的相同；特點(diǎn)：結(jié)合水的蒸氣壓低于同

溫下水的飽和蒸氣壓;

借化學(xué)力或物理化學(xué)力

與固體相結(jié)合，較難去

除。----取決于物料本身的性質(zhì)，與空氣狀況無關(guān)。

大孔道小孔道62/92二、物料中的幾種水分水固相1、結(jié)合水分與非結(jié)合水63/92二、物料中的幾種水分t，H，pw什么是平衡水分？-------在一定空氣狀態(tài)下的干燥極限物料總水分中，除了平衡水分以外的那部分水，稱為~。2、平衡水分與自由水分

---取決于物料本身的性質(zhì)及空氣狀態(tài)。

什么是自由水分？水固相水固相ps水固相在一定空氣狀態(tài)下，濕物料中的恒定含水量稱為該物料的~。也就是在一定空氣狀態(tài)下物料中不能除去的水分。用X*表示，單位kg水/kg干料。ps>pw63/92二、物料中的幾種水分t，H，pw什么是平衡水分？-64/92二、物料中的幾種水分思考：“在一定空氣狀態(tài)下物料中不能除去的水分”這句話是否意味著這部分水再也無法除去了？例如：曬衣服，下雨天和晴天64/92二、物料中的幾種水分思考：“在一定空氣狀態(tài)下物料中65/92自由水分平衡水分總水分非結(jié)合水分結(jié)合水分Why？某些物料的平衡水分（25℃）65/92自由水分平衡水分總水分非結(jié)合水分結(jié)合水分Why？某66/92三、干燥過程及機(jī)理恒定干燥條件------濕空氣的狀態(tài)（溫度、濕度）不變、

空氣流速不變、

與物料的接觸方式不變

前提：濕空氣tHu濕空氣tHu66/92三、干燥過程及機(jī)理恒定干燥條件------濕空氣的67/92三、干燥過程及機(jī)理t，H，pw水固相psX，kg水/kg絕干料干燥時間物料溫度所經(jīng)歷的時間很短，通?？珊雎圆挥?jì)。

非結(jié)合水預(yù)熱段恒速干燥階段t，H，pw思考：恒速段除去的是什么水？水固相pst0tw67/92三、干燥過程及機(jī)理t，H，pw水固相psX，kg水68/92三、干燥過程及機(jī)理t，H，pw水固相pst，H，pw水固相pst0tw空氣條件表面氣化控制思考：影響恒速階段干燥速率的因素？恒速段干燥機(jī)理：68/92三、干燥過程及機(jī)理t，H，pw水固相pst，H，p69/92三、干燥過程及機(jī)理干燥速率N,kg/（m2·s）X，kg水/kg絕干料干燥時間物料溫度所經(jīng)歷的時間很短，通常可忽略不計(jì)。

恒速段干燥速率曲線：69/92三、干燥過程及機(jī)理干燥速率N,kg/（m2·s）X70/92三、干燥過程及機(jī)理降速干燥階段t，H，pX，kg水/kg絕干料干燥時間物料溫度降速第一階段tw水固相ps非結(jié)合水和部分結(jié)合水降速第二階段預(yù)熱段恒速干燥階段思考：降速階段除去的是什么水？整個干燥過程可分為三個階段：從物料表面剛出現(xiàn)干區(qū)，至全部表面為干區(qū)階段70/92三、干燥過程及機(jī)理降速干燥階段t，H，pX，kg水71/92三、干燥過程及機(jī)理t，H，ptw水固相ps物料內(nèi)部水分遷移控制降速段干燥機(jī)理：71/92三、干燥過程及機(jī)理t，H，ptw水固相ps物料內(nèi)部72/92三、干燥過程及機(jī)理X，kg水/kg絕干料干燥時間

物料溫度降速第一階段降速第二階段干燥速率N,kg/（m2·s）降速第一階段降速第二階段X*降速段干燥速率曲線：72/92三、干燥過程及機(jī)理X，kg水/kg絕干料干燥時間73/92三、干燥過程及機(jī)理干燥速率N,kg/（m2·s）降速第一階段降速第二階段X*臨界含水率：t，H，ptw水固相psXC臨界含水率：物料表面一出現(xiàn)干區(qū)時的含水率思考：臨界含水量大好，還是小好？小好，因?yàn)橐坏┻_(dá)到臨界含水量，就意味著干燥進(jìn)入了降速階段，干燥時間將大大加長。73/92三、干燥過程及機(jī)理干燥速率N,kg/（m2·s）降74/92三、干燥過程及機(jī)理干燥速率N,kg/（m2·s）降速第一階段降速第二階段X*臨界含水率：t，H，ptw水固相psXC思考：影響臨界含水量大小的因素？物料本身的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、厚度等

物料層越薄，則XC越小

干燥介質(zhì)狀況（流速、溫度、濕度等）流速越小、溫度越低、濕度越大，則恒速干燥速率越小，XC越小

74/92三、干燥過程及機(jī)理干燥速率N,kg/（m2·s）降75/92四、恒定干燥條件下干燥時間的計(jì)算N1、恒速段干燥時間1的計(jì)算水固相twt，H，p根據(jù)熱量衡算，知其中75/92四、恒定干燥條件下干燥時間的計(jì)算N1、恒速段干燥時76/92四、恒定干燥條件下干燥時間的計(jì)算N2、降速段干燥時間2的計(jì)算

如圖，若降速段的干燥曲線可近似為直線，則作業(yè)：返回目錄76/92四、恒定干燥條件下干燥時間的計(jì)算N2、降速段干燥時77/92第五節(jié)

干燥器77/92第五節(jié)干燥器78/92一、常用工業(yè)干燥器廂式干燥器（DiscTypeDrier）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(shè)備。任何形狀的物料

適用場合：優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：對物料的適應(yīng)性強(qiáng)。物料得不到分散，干燥速率低，熱利用率較差、且產(chǎn)品質(zhì)量不均勻。產(chǎn)量不大。78/92一、常用工業(yè)干燥器廂式干燥器（DiscType79/92一、常用工業(yè)干燥器耙式真空干燥器：適用場合：優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：熱敏性物料、易產(chǎn)生粉末的物料、易爆物料、排出蒸汽需回收的物料干燥溫度不致過高屬減壓、間歇、導(dǎo)熱式整套設(shè)備均需密封，不易。79/92一、常用工業(yè)干燥器耙式真空干燥器：適用場合：優(yōu)點(diǎn)：80/92一、常用工業(yè)干燥器洞道式干燥器（SeriesFlowThroughRotationDrier）逆流式錯流式連續(xù)的或半連續(xù)操作80/92一、常用工業(yè)干燥器洞道式干燥器（SeriesFl81/92一、常用工業(yè)干燥器洞道式干燥器（SeriesFlowThroughRotationDrier）適用場合：優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：處理量大、干燥時間長的物料同廂式干燥器中間加熱式81/92一、常用工業(yè)干燥器洞道式干燥器（SeriesFl82/92一、常用工業(yè)干燥器轉(zhuǎn)筒干燥器（rotatycylinderdryer）適用場合：優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：粒狀、塊狀物料、膏糊狀物料、甚至液體物料。連續(xù)操作、對流或?qū)崾教幚砹看?；操作穩(wěn)定可靠；與氣流干燥器、流化床干燥器相比適應(yīng)性強(qiáng)。設(shè)備笨重、占地面積大。82/92一、常用工業(yè)干燥器轉(zhuǎn)筒干燥器（rotatycyl83/92一、常用工業(yè)干燥器連續(xù)、對流式氣流干燥器（pneumaticconveyingdryer）干燥管----長度一般10~20m脈沖式干燥管----顆粒變速運(yùn)動，強(qiáng)化了傳熱83/92一、常用工業(yè)干燥器連續(xù)、對流式氣流干燥器（pneu84/92一、常用工業(yè)干燥器氣流干燥器晶體和小顆粒物料，尤其是熱敏性、易氧化、不宜粉碎的物料適用場合：常用的氣速約為10~20/s以上，故物料停留時間0.5秒～幾秒。

1m最有效的干燥段：干燥速率較快傳熱溫度差較大空氣濕度較小顆粒處在加速階段與氣流的相對速度較大84/92一、常用工業(yè)干燥器氣流干燥器晶體和小顆粒物料，尤其85/92一、常用工業(yè)干燥器氣流干燥器優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：干燥時間短熱效率高，可高達(dá)60％易實(shí)現(xiàn)自動化、連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)的流動阻力大物料磨損大要求的廠房高對除塵系統(tǒng)要求高85/92一、常用工業(yè)干燥器氣流干燥器優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：干燥時間短86/92一、常用工業(yè)干燥器沸騰床干燥器（boilingdryer

）又稱流化床干燥器（

fluid-beddryer）適用場合：主要用于干燥晶體和小顆粒物料，

尤其適合含結(jié)合水分較多的物料優(yōu)點(diǎn)：干燥熱效率高。單層流化床多室流化床86/92一、常用工業(yè)干燥器沸騰床干燥器（boiling87/92一、常用工業(yè)干燥器流化床干燥器與氣流干燥器對比：顆粒的停留時間長，干燥得到的產(chǎn)品含水率較低，尤其適合含結(jié)合水分較多的物料；操作氣速低，阻力??；物料和設(shè)備的摩損較輕；除塵器的負(fù)荷較輕；設(shè)備緊湊、高度低。

87/92一、常用工業(yè)干燥器流化床干燥器與氣流干燥器對比：88/92一、常用工業(yè)干燥器噴霧干燥器（spraydryer

）霧化器----關(guān)鍵部件適用場合：優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：熱敏性物料干燥時間短能耗大、熱效率低；設(shè)備龐大返回目錄88/92一、常用工業(yè)干燥器噴霧干燥器（spraydry89/92第十三章小結(jié)一、濕空氣性質(zhì)及濕度圖89/92第十三章小結(jié)一、濕空氣性質(zhì)及濕度圖90/92第十三章小結(jié)二、濕物料性質(zhì)

三、干燥計(jì)算物料衡算：熱量衡算：（等焓干燥）90/92第十三章小結(jié)二、濕物料性質(zhì) 91/92第十三章小結(jié)

熱效率：（等焓干燥過程）91/92第十三章小結(jié) 熱效率：（等焓干燥過程）92/92第十三章小結(jié)四、干燥動力學(xué)概念：平衡水分自由水分結(jié)合水分非結(jié)合水分恒定干燥條件干燥的兩個階段（干燥機(jī)理）、臨界含水率XC

干燥速率影響NC、XC的因素、影響降速階段干燥速率的因素五、常用干燥器的結(jié)構(gòu)、適用場合、優(yōu)缺點(diǎn)。公式：干燥曲線可近似作為直線時，斜率恒速段降速段92/92第十三章小結(jié)四、干燥動力學(xué)五、常用干燥器的結(jié)構(gòu)《化工原理》電子教案/目錄93目錄第十三章干燥第一節(jié) 概述第二節(jié) 濕空氣的性質(zhì)及濕度圖一、濕空氣的性質(zhì)二、濕度圖三、濕度圖的應(yīng)用第三節(jié)

干燥過程的計(jì)算

一、濕物料中含水率的表示方法二、物料衡算三、熱量衡算《化工原理》電子教案/目錄1目錄第十三章干燥《化工原理》電子教案/目錄94目錄習(xí)題課第四節(jié)

干燥速率和干燥時間

一、干燥速率二、物料中的幾種水分三、干燥過程及機(jī)理四、恒定干燥條件下干燥時間的計(jì)算第五節(jié)

干燥器

一、常用工業(yè)干燥器第十三章小結(jié)《化工原理》電子教案/目錄2目錄習(xí)題課95/92第十三章干燥第一節(jié)概述（1）機(jī)械分離法-----即通過壓榨、過濾和離心分離等方法去濕。這種方法無法徹底去除濕分。（2）吸附脫水-----即用固體吸附劑，如CaCl2、硅膠等吸去物料中所

含的水分。這種方法只能除去少量濕分。（3）干燥法------指利用熱能，使?jié)裎锪现械臐穹謿饣サ姆椒?。濕物料?/p>

濕分----水分或其它液體除濕方法：本章將介紹濕分濕物料3/92第十三章干燥第一節(jié)概述（1）機(jī)械分離法---96/92第一節(jié)概述干燥法介電加熱干燥 傳導(dǎo)干燥對流干燥輻射干燥------熱能通過傳熱壁面以傳導(dǎo)方式傳給物料，產(chǎn)生的濕分蒸氣被氣相（又稱干燥介質(zhì)）帶走，或用真空泵排走。例如紙制品可以鋪在熱滾筒上進(jìn)行干燥。---熱能以對流方式加入物料，產(chǎn)生的蒸氣被干燥介質(zhì)所帶走。----由輻射器產(chǎn)生的輻射能以電磁波形式達(dá)到物料表面，被物料所吸收而重新變?yōu)闊崮埽瑥亩節(jié)穹制?。例如用紅外線干燥法將自行車表面油漆干燥。----將需要干燥的電解質(zhì)物料置于高頻電場中，電能在潮濕的電介質(zhì)中轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，例如微波干燥食品?/p>

本章介紹的內(nèi)容，干燥介質(zhì)以熱空氣、濕分以水為例。4/92第一節(jié)概述干燥法介電加熱干燥 傳導(dǎo)干燥對流干燥輻97/92第二節(jié) 濕空氣的性質(zhì)及濕度圖一．濕空氣的性質(zhì)

（1）水汽分壓pw干空氣水蒸汽本章用到的濕空氣性質(zhì)包括：水的濃度、比熱容、比容（密度）、焓、溫度等。1．濕空氣中水蒸氣含量的表示方法濕空氣---氣體混合物（2）濕度pwpa---又稱濕含量，單位kg水/kg干空氣思考1：H屬于前面介紹的哪一類濃度？質(zhì)量比總壓P思考2：取1kg干空氣作為濕度定義基準(zhǔn)又何好處？干燥過程中干空氣的質(zhì)量不變5/92第二節(jié) 濕空氣的性質(zhì)及濕度圖一．濕空氣的性質(zhì)（1）98/92第二節(jié) 濕空氣的性質(zhì)及濕度圖一．濕空氣的性質(zhì)

1．濕空氣中水蒸氣含量的表示方法（3）相對濕度值愈大，表示空氣的吸濕能力越??；＝1時，飽和。此式只能用于psP情形；當(dāng)ps>P時，＝pw/P。因?yàn)閜w最大只能達(dá)到總壓P。＝1----水汽分壓與其可能達(dá)到的最大值之比。6/92第二節(jié) 濕空氣的性質(zhì)及濕度圖一．濕空氣的性質(zhì)1．濕99/92一．濕空氣的性質(zhì)2．濕比容VH-----1kg干空氣對應(yīng)的濕空氣的體積，單位為m3濕空氣?kg干空氣1kg干空氣？kg水汽濕空氣H比容的一般定義：思考1：為什么取1kg干空氣作為定義基準(zhǔn)？思考2：1kg干空氣對應(yīng)的濕空氣的質(zhì)量為多少kg？體積呢？7/92一．濕空氣的性質(zhì)2．濕比容VH-----1kg干空氣100/92一．濕空氣的性質(zhì)2．濕比容VH8/92一．濕空氣的性質(zhì)2．濕比容VH101/92一．濕空氣的性質(zhì)比熱容的一般定義：kJ/(kgK)3．濕比熱容cH----kJ/(kg干氣K)此時，濕空氣的質(zhì)量＝（1+H）kgca干空氣的比熱，kJ/(kg·K)cw水氣的比熱，kJ/(kg·K)1.01kJ/(kg·K)1.88kJ/(kg·K)9/92一．濕空氣的性質(zhì)比熱容的一般定義：3．濕比熱容cH-102/92一．濕空氣的性質(zhì)焓的一般定義：kJ/kg通常規(guī)定，0℃時絕干空氣及液態(tài)水的焓為零。----kJ/kg干氣此時，濕空氣的質(zhì)量＝（1+H）kg4．濕空氣的焓I0℃時r02500kJ/kg0℃時1kg絕干空氣t℃時1kg絕干空氣ia1kg水的焓為零。t℃時1kg水蒸汽的焓iw0℃時水蒸汽10/92一．濕空氣的性質(zhì)焓的一般定義：----kJ/kg103/92一．濕空氣的性質(zhì)5．干球溫度t----用普通溫度計(jì)測出的空氣溫度，簡稱溫度，是空氣的真實(shí)溫度11/92一．濕空氣的性質(zhì)5．干球溫度t----用普通溫度104/92一．濕空氣的性質(zhì)大量濕球溫度計(jì)6、濕球溫度tw

----用濕球溫度計(jì)測出的空氣溫度開始時，傳質(zhì)速率最大，傳熱速率最小。當(dāng)達(dá)到平衡時，傳質(zhì)所需的熱量速率等于傳熱速率，濕紗布中的水溫達(dá)到穩(wěn)定值（肯定比t低），這一溫度就是濕球溫度，用tw表示。大量、快速流動的空氣（空氣的流速應(yīng)大于5m/s）與少量水接觸；傳質(zhì)----因存在傳質(zhì)推動力，濕紗布中的水汽化進(jìn)入空氣，此過程需要吸熱（水提供），因此水溫下降；傳熱---產(chǎn)生傳熱溫差，熱量將從空

氣傳入濕紗布；傳質(zhì)思考1：為什么酷暑的季節(jié)，在水里比在岸上涼快？t>tw12/92一．濕空氣的性質(zhì)大量濕球溫度計(jì)6、濕球溫度tw105/92一．濕空氣的性質(zhì)動態(tài)平衡思考2：上述傳熱、傳質(zhì)平衡為動態(tài)平衡，為什么？思考3：若空氣（大量）靜止，濕球溫度計(jì)測出的溫度與tw相比高還是低？傳熱、傳質(zhì)終了（即達(dá)到平衡）時，傳熱、傳質(zhì)仍在進(jìn)行。若空氣大量，則測出的溫度就是tw，只不過，達(dá)到tw所需時間要更長，因?yàn)閭鳠岱绞酱藭r以導(dǎo)熱、自然對流為主，比強(qiáng)制對流要小。大量濕球溫度計(jì)傳質(zhì)為了快速、準(zhǔn)確地測出tw。思考4：為什么空氣要大量、快速流動？13/92一．濕空氣的性質(zhì)動態(tài)平衡思考2：上述傳熱、傳質(zhì)平衡106/92一．濕空氣的性質(zhì)6、濕球溫度tw

---是水溫，但是卻由空氣決定，與水無關(guān)?？諝庖詫α鞣绞絺鹘o水的熱量速率＝水分汽化所需的潛熱速率大量濕球溫度計(jì)傳質(zhì)思考5：濕球溫度是水溫，為什么要在

濕空氣性質(zhì)里介紹？可見，tw＝f（t，H），而與水的初始狀態(tài)無關(guān)。14/92一．濕空氣的性質(zhì)6、濕球溫度tw---是水溫107/92一．濕空氣的性質(zhì)思考6：上述濕球溫度測定過程中，濕空氣是等焓的嗎？大量濕球溫度計(jì)傳質(zhì)kH、主要與空氣流速有關(guān)，卻幾乎與流速無關(guān)；對空氣水系統(tǒng)，當(dāng)被測氣體溫度不太高、流速>5m/s時，因空氣t、H不變，故濕空氣為等焓（稱為Lewis規(guī)則）

15/92一．濕空氣的性質(zhì)思考6：上述濕球溫度測定過程中，濕108/92一．濕空氣的性質(zhì)空氣溫度與水溫相等7．絕熱飽和溫度tas少量塔無窮高設(shè)備在絕熱條件下干燥濕物料時思考1：絕熱飽和溫度在什么場合下能遇到？少量空氣與大量水；經(jīng)過無限長時間接觸；飽和空氣---是水溫思考2：上述絕熱塔中，濕空氣等焓嗎？是的。因?yàn)榭諝饨禍胤懦龅娘@熱給了水，但水并沒有升溫，這部分能量又被水蒸汽以潛熱的形式帶回空氣中。思考3：上述傳熱、傳質(zhì)平衡為靜態(tài)平衡，

為什么？塔頂沒有凈的質(zhì)量、熱量傳遞進(jìn)行。16/92一．濕空氣的性質(zhì)空氣溫度與水溫相等7．絕熱飽和溫度109/92一．濕空氣的性質(zhì)7．絕熱飽和溫度tas濕空氣為等焓變化---是水溫塔無窮高飽和空氣假設(shè)但是卻由空氣決定，與水無關(guān)。思考4：絕熱溫度是水溫，為什么要在濕空

氣性質(zhì)里介紹？原因如下：17/92一．濕空氣的性質(zhì)7．絕熱飽和溫度tas濕空氣為等焓110/92一．濕空氣的性質(zhì)濕球溫度tw與絕熱飽和溫度tas的異同：相同之處：濕空氣均為等焓變化、均為空氣狀態(tài)（t、H）的函數(shù)空氣-水體系，有twtas

但對其它體系，例如空氣甲苯系統(tǒng)，/kH=1.8cH,這時tw

與tas就不等了。

18/92一．濕空氣的性質(zhì)濕球溫度tw與絕熱飽和溫度tas的111/92一．濕空氣的性質(zhì)濕球溫度tw與絕熱飽和溫度tas的異同：不同之處：tw----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；屬動態(tài)平衡。tas----少量空氣與大量水經(jīng)過接觸后達(dá)到的穩(wěn)定溫度；空氣增濕、降溫；屬靜態(tài)平衡；19/92一．濕空氣的性質(zhì)濕球溫度tw與絕熱飽和溫度tas的112/92一．濕空氣的性質(zhì)8．露點(diǎn)td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（即達(dá)到飽和狀態(tài)），此時，濕空氣的溫度稱為露點(diǎn)，用td表示。特點(diǎn)：冷卻思考：若已知t、H，如何求td？思考：若已知t、td，如何求H？查飽和蒸汽壓表20/92一．濕空氣的性質(zhì)8．露點(diǎn)td在總壓不變113/92一．濕空氣的性質(zhì)匯總：不飽和濕空氣性質(zhì)：P、H、pw、、cH、I、t、tw、tas、td，共10個只需已知3個變量，其他均可通過上述函數(shù)關(guān)系計(jì)算得到，但有時需試差。若用圖求解就不用試差了。21/92一．濕空氣的性質(zhì)匯總：不飽和濕空氣性質(zhì)：P、H、p114/92二．濕度圖常用的濕度圖：3個獨(dú)立變量取為P、t、H----溫濕圖（t-H圖）

P、I、H----焓濕圖（I-H圖）22/92二．濕度圖常用的濕度圖：115/92濕比熱容線

（P=1atm時）

等線

飽和比容線

干空氣比容線

絕熱飽和線

等焓線

等濕球溫度線

濕度圖濕比熱容線cH,kJ/kgK

23/92濕比熱容線（P=1atm時）等線飽和比容線116/92濕比熱容線

（P=1atm時）

等線

飽和比容線

干空氣比容線

絕熱飽和線

等焓線

等濕球溫度線

三、濕度圖的應(yīng)用1、查濕空氣性質(zhì)例如：已知t、H濕比熱容線cH,kJ/kgK

值需用線性內(nèi)插求

24/92濕比熱容線（P=1atm時）等線飽和比容線117/92三、濕度圖的應(yīng)用2．表示濕空氣的狀態(tài)變化過程（1）加熱過程（2）冷卻過程（3）干燥過程增濕、降溫焓增大等焓焓減小25/92三、濕度圖的應(yīng)用2．表示濕空氣的狀態(tài)變化過程（1）118/92三、濕度圖的應(yīng)用2．表示濕空氣的狀態(tài)變化過程（1）加熱過程（2）冷卻過程（3）干燥過程（4）兩股濕空氣混合----杠桿原則26/92三、濕度圖的應(yīng)用2．表示濕空氣的狀態(tài)變化過程（1）119/92杠桿原則證明：回憶：杠桿原則就是物料衡算由物料衡算可得：L---絕干空氣流量27/92杠桿原則證明：回憶：杠桿原則就是物料衡算由物料衡算120/92杠桿原則證明：由熱量衡算可得：28/92杠桿原則證明：由熱量衡算可得：121/92返回目錄作業(yè)：29/92返回目錄作業(yè)：122/92第三節(jié)

干燥過程的計(jì)算干燥過程流程示意圖：干燥室預(yù)熱室30/92第三節(jié)干燥過程的計(jì)算干燥過程流程示意圖：干燥室123/92第三節(jié)

干燥過程的計(jì)算干燥室預(yù)熱室思考：1、試在濕度圖上畫出干燥全過程2、為什么空氣要預(yù)熱？空氣預(yù)熱有兩個好處：（1）相對濕度下降，吸水能力增強(qiáng)；（2）空氣溫度高，物料溫度就高，水汽化速率就快。31/92第三節(jié)干燥過程的計(jì)算干燥室預(yù)熱室思考：空氣預(yù)熱124/92第三節(jié)

干燥過程的計(jì)算已知：干燥介質(zhì)（空氣）的進(jìn)口條件，如溫度、濕度、壓力等；物料的進(jìn)口條件，如溫度，濕含量，質(zhì)量或質(zhì)量流率；物料的干燥要求（濕含量）。求解：干燥介質(zhì)用量；干燥條件（如進(jìn)干燥室的空氣溫度，出干燥室的空氣溫度和濕度等）；整個設(shè)備的熱能消耗；干燥室尺寸等等。32/92第三節(jié)干燥過程的計(jì)算已知：125/92第三節(jié)

干燥過程的計(jì)算一、濕物料中含水率的表示方法干基含水率濕基含水率----質(zhì)量分率----質(zhì)量比思考：兩種含水率之間的換算關(guān)系？33/92第三節(jié)干燥過程的計(jì)算一、濕物料中含水率的表示方126/92第三節(jié)

干燥過程的計(jì)算-----可解出干燥介質(zhì)用量，蒸發(fā)的水分量等二、物料衡算L蒸發(fā)的水分量絕干空氣用量34/92第三節(jié)干燥過程的計(jì)算-----可解出干燥介質(zhì)用127/92第三節(jié)

干燥過程的計(jì)算l與干燥過程所經(jīng)歷的途徑無關(guān)。35/92第三節(jié)干燥過程的計(jì)算l與干燥過程所經(jīng)128/92第三節(jié)

干燥過程的計(jì)算----可求解整個設(shè)備的熱能消耗三、熱量衡算1、預(yù)熱器的熱量衡算36/92第三節(jié)干燥過程的計(jì)算----可求解整個設(shè)備的熱129/92第三節(jié)

干燥過程的計(jì)算----可求解整個設(shè)備的熱能消耗三、熱量衡算2、干燥室的熱量衡算37/92第三節(jié)干燥過程的計(jì)算----可求解整個設(shè)備的熱130/92三、熱量衡算將以下兩個熱量衡算式相加或?qū)φ麄€干燥流程進(jìn)行熱量衡算：38/92三、熱量衡算將以下兩個熱量衡算式相加或?qū)φ麄€干燥流131/92三、熱量衡算39/92三、熱量衡算132/92三、熱量衡算加入干燥系統(tǒng)的全部能量有四個用途：加熱空氣、蒸發(fā)水分、加熱物料和熱損失物料升溫所耗能量熱損失物料中水分蒸發(fā)所耗的能量新鮮空氣被加熱所耗的能量

供能方

這是干燥的真正目的所在。40/92三、熱量衡算加入干燥系統(tǒng)的全部能量有四個用途：物料133/92三、熱量衡算物料中水分蒸發(fā)所耗的能量3、干燥設(shè)備的熱效率熱效率一般，=30~60%，在應(yīng)用部分廢氣循環(huán)時，=50~70%41/92三、熱量衡算物料中水分蒸發(fā)所耗的能量3、干燥設(shè)備的134/92三、熱量衡算物料升溫所耗能量熱損失物料中水分蒸發(fā)所耗的能量新鮮空氣被加熱所耗的能量

供能方

思考：

1、如何提高熱效率？2、為什么廢氣循環(huán)時熱效率較高？此外，盡量利用廢氣中的熱量，例如用廢氣預(yù)熱冷空氣或濕物料，或?qū)U氣循環(huán)使用，也將有助于熱效率的提高。設(shè)法減少加熱空氣、加熱物料和熱損失所耗熱量，如將H2，則L。如將t2。如將QL，均可提高。42/92三、熱量衡算物料升溫所耗能量熱損失物料中水分蒸發(fā)所135/92三、熱量衡算由于熱量的加入，實(shí)際干燥過程中，空氣的焓可能增大，也可能減小。

焓增大焓減小43/92三、熱量衡算由于熱量的加入，實(shí)際干燥過程中，空136/92三、熱量衡算4、理想干燥過程（又稱等焓或絕熱干燥過程）

Qd=0、QL=0、物料帶進(jìn)、帶出的熱量均可忽略不計(jì)，44/92三、熱量衡算4、理想干燥過程（又稱等焓或絕熱干燥過137/92三、熱量衡算空氣（t1、H1）降溫，但焓不變，這是因?yàn)榭諝獠粩嘣鰸竦木壒剩此╓）將蒸發(fā)水分所需的熱量以汽化潛熱的形式帶回空氣中。所以空氣降溫放出的顯熱＝蒸發(fā)水分所需的熱量返回目錄45/92三、熱量衡算空氣（t1、H1）降溫，但焓不138/92習(xí)題課匯總：物料衡算熱量衡算理想干燥過程（等焓干燥過程）46/92習(xí)題課匯總：物料衡算熱量衡算理想干燥過程（等焓干燥139/92實(shí)際干燥過程舉例【例1】常壓下擬用溫度為20℃、相對濕度為57.5％的空氣干燥某種濕物料?？諝庠陬A(yù)熱器中被加熱到90℃后送入干燥室，離開時的溫度為45℃、濕度為0.022kg水/kg干氣?，F(xiàn)要求每小時將1200kg的濕物料由含水率3%（濕基）干燥至0.2%（濕基），已知物料進(jìn)、出口溫度分別為20℃和60℃，在此溫度范圍內(nèi)，絕干物料的比熱為3.5kJ/(kg·℃)，水的平均比熱為4.19kJ/(kg℃)。干燥設(shè)備熱損失可按預(yù)熱器中加熱量的5%計(jì)算。試求：

(1)新鮮空氣用量，kg/h；

(2)預(yù)熱器的加熱量QP，kW；

(3)干燥室內(nèi)補(bǔ)充的熱量Qd，kW；

(4)熱效率；

(5)畫出濕空氣狀態(tài)變化47/92實(shí)際干燥過程舉例【例1】常壓下擬用溫度為20℃、相140/92（1）新鮮空氣用量，kg/h查圖或計(jì)算得H0＝0.008kg干/kg實(shí)際干燥過程舉例【解】48/92（1）新鮮空氣用量，kg/h查圖或計(jì)算得H0＝0.141/92實(shí)際干燥過程舉例（2）預(yù)熱器的加熱量QP，kW

H0＝0.008kg干/kg49/92實(shí)際干燥過程舉例（2）預(yù)熱器的加熱量QP，kWH142/92實(shí)際干燥過程舉例H0＝0.008kg干/kg（3）干燥室內(nèi)補(bǔ)充的熱量Qd，kW其中：50/92實(shí)際干燥過程舉例H0＝0.008kg干/kg（3）143/92實(shí)際干燥過程舉例H0＝0.008kg干/kg51/92實(shí)際干燥過程舉例H0＝0.008kg干/kg144/92實(shí)際干燥過程舉例H0＝0.008kg干/kg代入式中得：52/92實(shí)際干燥過程舉例H0＝0.008kg干/kg代入式145/92實(shí)際干燥過程舉例H0＝0.008kg干/kg53/92實(shí)際干燥過程舉例H0＝0.008kg干/kg146/92實(shí)際干燥過程舉例H0＝0.008kg干/kg（4）熱效率54/92實(shí)際干燥過程舉例H0＝0.008kg干/kg（4）147/92實(shí)際干燥過程舉例H0＝0.008kg干/kg（5）畫出濕空氣狀態(tài)變化55/92實(shí)際干燥過程舉例H0＝0.008kg干/kg（5）148/92有廢氣循環(huán)的實(shí)際干燥過程【練習(xí)1】現(xiàn)將例1流程改為廢氣循環(huán)流程設(shè)計(jì)，如圖所示。將出口廢氣中的50%引到新鮮空氣處與新鮮空氣混合?；旌蠚饨?jīng)預(yù)熱器仍加熱至90℃后，再送入干燥室，出干燥室的廢氣溫度仍為45℃，干燥室加熱量Qd不變，仍為40.32kW，被干燥的物料及干燥要求不變，熱損失仍可取為Qp的5%。試計(jì)算：（1）畫出濕空氣狀態(tài)變化，并與例1對比。（2）新鮮空氣的用量，kg/h；（3）預(yù)熱器的加熱量Qp，kW；（4）熱效率L2L56/92有廢氣循環(huán)的實(shí)際干燥過程【練習(xí)1】現(xiàn)將例1流程改為149/92結(jié)論：

在完成同樣的生產(chǎn)任務(wù)條件下，若采用廢氣循環(huán)流程，新鮮干空氣用量減少，預(yù)熱器熱負(fù)荷減小，干燥效率提高，但出口廢氣濕度增大，故干燥過程速率下降，干燥設(shè)備將變大。試定性解釋為什么？57/92結(jié)論：150/92練習(xí)【練習(xí)2】現(xiàn)將例1流程改為廢氣循環(huán)流程設(shè)計(jì)，如圖所示。將出口廢氣中的50%引到新鮮空氣處與新鮮空氣混合?；旌蠚饨?jīng)預(yù)熱器仍加熱至90℃后，再送入干燥室，出干燥室的廢氣溫度仍為45℃，濕度仍為0.022kg水/kg干氣，被干燥的物料及干燥要求不變，熱損失仍可取為Qp的5%。試計(jì)算：（1）畫出濕空氣狀態(tài)變化，并與例2對比（2）新鮮空氣的用量，kg/h；（3）QP、Qd，kW；（4）熱效率；。58/92練習(xí)【練習(xí)2】現(xiàn)將例1流程改為廢氣循環(huán)流程設(shè)計(jì)，如151/92返回目錄作業(yè)：59/92返回目錄作業(yè)：152/92第四節(jié)

干燥速率和干燥時間干燥動力學(xué)可以解決干燥室尺寸問題----干燥動力學(xué)求解：干燥介質(zhì)用量；干燥條件（如進(jìn)干燥室的空氣溫度，出干燥室的空氣溫度和濕度等）；整個設(shè)備的熱能消耗；干燥室尺寸60/92第四節(jié)干燥速率和干燥時間干燥動力學(xué)可以解決干燥153/92第四節(jié)

干燥速率和干燥時間單位時間、單位干燥表面所汽化的水分量，稱為~，單位kg/m2s。就是第八章提到的傳質(zhì)速率。A、Gc、Xd、dX水分N一、干燥速率其中Gc絕干物料質(zhì)量，kg；A干燥面積，m2；X物料中干基含水率，kg水/kg干料。61/92第四節(jié)干燥速率和干燥時間單位時間、154/92二、物料中的幾種水分水固相1、

結(jié)合水分與非結(jié)合水分非結(jié)合水-------機(jī)械地附著在物料表面的水分，或物料堆積層

中大空隙中的水分結(jié)合水-------結(jié)晶水、小毛細(xì)管內(nèi)的水分、

細(xì)胞內(nèi)的水分等。特點(diǎn)：與固體相互結(jié)合力較弱，較易去除；

性質(zhì)與純水的相同；特點(diǎn)：結(jié)合水的蒸氣壓低于同

溫下水的飽和蒸氣壓;

借化學(xué)力或物理化學(xué)力

與固體相結(jié)合，較難去

除。----取決于物料本身的性質(zhì)，與空氣狀況無關(guān)。

大孔道小孔道62/92二、物料中的幾種水分水固相1、結(jié)合水分與非結(jié)合水155/92二、物料中的幾種水分t，H，pw什么是平衡水分？-------在一定空氣狀態(tài)下的干燥極限物料總水分中，除了平衡水分以外的那部分水，稱為~。2、平衡水分與自由水分

---取決于物料本身的性質(zhì)及空氣狀態(tài)。

什么是自由水分？水固相水固相ps水固相在一定空氣狀態(tài)下，濕物料中的恒定含水量稱為該物料的~。也就是在一定空氣狀態(tài)下物料中不能除去的水分。用X*表示，單位kg水/kg干料。ps>pw63/92二、物料中的幾種水分t，H，pw什么是平衡水分？-156/92二、物料中的幾種水分思考：“在一定空氣狀態(tài)下物料中不能除去的水分”這句話是否意味著這部分水再也無法除去了？例如：曬衣服，下雨天和晴天64/92二、物料中的幾種水分思考：“在一定空氣狀態(tài)下物料中157/92自由水分平衡水分總水分非結(jié)合水分結(jié)合水分Why？某些物料的平衡水分（25℃）65/92自由水分平衡水分總水分非結(jié)合水分結(jié)合水分Why？某158/92三、干燥過程及機(jī)理恒定干燥條件------濕空氣的狀態(tài)（溫度、濕度）不變、

空氣流速不變、

與物料的接觸方式不變

前提：濕空氣tHu濕空氣tHu66/92三、干燥過程及機(jī)理恒定干燥條件------濕空氣的159/92三、干燥過程及機(jī)理t，H，pw水固相psX，kg水/kg絕干料干燥時間物料溫度所經(jīng)歷的時間很短，通?？珊雎圆挥?jì)。

非結(jié)合水預(yù)熱段恒速干燥階段t，H，pw思考：恒速段除去的是什么水？水固相pst0tw67/92三、干燥過程及機(jī)理t，H，pw水固相psX，kg水160/92三、干燥過程及機(jī)理t，H，pw水固相pst，H，pw水固相pst0tw空氣條件表面氣化控制思考：影響恒速階段干燥速率的因素？恒速段干燥機(jī)理：68/92三、干燥過程及機(jī)理t，H，pw水固相pst，H，p161/92三、干燥過程及機(jī)理干燥速率N,kg/（m2·s）X，kg水/kg絕干料干燥時間物料溫度所經(jīng)歷的時間很短，通?？珊雎圆挥?jì)。

恒速段干燥速率曲線：69/92三、干燥過程及機(jī)理干燥速率N,kg/（m2·s）X162/92三、干燥過程及機(jī)理降速干燥階段t，H，pX，kg水/kg絕干料干燥時間物料溫度降速第一階段tw水固相ps非結(jié)合水和部分結(jié)合水降速第二階段預(yù)熱段恒速干燥階段思考：降速階段除去的是什么水？整個干燥過程可分為三個階段：從物料表面剛出現(xiàn)干區(qū)，至全部表面為干區(qū)階段70/92三、干燥過程及機(jī)理降速干燥階段t，H，pX，kg水163/92三、干燥過程及機(jī)理t，H，ptw水固相ps物料內(nèi)部水分遷移控制降速段干燥機(jī)理：71/92三、干燥過程及機(jī)理t，H，ptw水固相ps物料內(nèi)部164/92三、干燥過程及機(jī)理X，kg水/kg絕干料干燥時間

物料溫度降速第一階段降速第二階段干燥速率N,kg/（m2·s）降速第一階段降速第二階段X*降速段干燥速