第五章干燥操作技術(shù)

知識(shí)目標(biāo)：●了解各類型干燥器的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及應(yīng)用；

●理解干燥的基本方式、機(jī)理、特點(diǎn)及影響因素；

●掌握對(duì)流干燥的計(jì)算；

第五章干燥操作技術(shù)

知識(shí)目標(biāo)能力目標(biāo)

能力目標(biāo)：

●能操作干燥器；

●能進(jìn)行干燥器的選型計(jì)算；

第五章干燥操作技術(shù)

第五章干燥操作技術(shù)第一節(jié)干燥器的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用

第二節(jié)干燥的基本知識(shí)

第三節(jié)干燥器的計(jì)算

第四節(jié)干燥日常運(yùn)行與操作

能力目標(biāo)：

●能操作干燥器；

●能進(jìn)行干燥器的選型計(jì)算；

知識(shí)目標(biāo)能力目標(biāo)第五章干燥操作技術(shù)第一節(jié)

干燥器的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用

一、干燥器的結(jié)構(gòu)二、干燥器的應(yīng)用第五章干燥操作技術(shù)第一節(jié)干燥器的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用

由于被干燥物料的形狀和性質(zhì)不同，生產(chǎn)規(guī)模或生產(chǎn)能力也相差較大，對(duì)干燥產(chǎn)品的要求也不盡相同，因此，所采用干燥器的型式也是多種多樣的。（一）常見的對(duì)流干燥器

第五章干燥操作技術(shù)第一節(jié)干燥器的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用第五章干燥操作技術(shù)第一節(jié)干燥器的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用（1）箱式干燥器第五章干燥操作技術(shù)第一節(jié)干燥器的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用(2)洞道式干燥器

第五章干燥操作技術(shù)第一節(jié)干燥器的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用（3）轉(zhuǎn)筒干燥器第五章干燥操作技術(shù)第一節(jié)干燥器的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用（4）氣流干燥器第五章干燥操作技術(shù)第一節(jié)干燥器的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用（5）噴霧干燥器第五章干燥操作技術(shù)第一節(jié)干燥器的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用（6）流化床干燥器第五章干燥操作技術(shù)第一節(jié)干燥器的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用（7）耙式真空干燥器干燥器的性能特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合類型構(gòu)造及原理性能特點(diǎn)應(yīng)用場(chǎng)合廂式干燥器多層長(zhǎng)方形淺盤疊置在框架上，濕物料在淺盤中,厚度通常為10～100mm，般淺盤的面積約為0.3～1。新鮮空氣由風(fēng)機(jī)抽入，經(jīng)加熱后沿檔板均勻地進(jìn)入各層之間，平行流過濕物料表面，帶走物料中的濕分。構(gòu)造簡(jiǎn)單，設(shè)備投資少，適應(yīng)性強(qiáng)，物料損失小，盤易清洗。但物料得不到分散，干燥時(shí)間長(zhǎng)，熱利用率低，產(chǎn)品質(zhì)量不均勻，裝卸物料的勞動(dòng)強(qiáng)度大。多應(yīng)用在小規(guī)模、多品種、干燥條件變動(dòng)大，干燥時(shí)間長(zhǎng)的場(chǎng)合。如實(shí)驗(yàn)室或中間試的干燥裝置。圖5-1廂式干燥器1-空氣入口2-空氣出口3-風(fēng)扇4-電動(dòng)機(jī)5-加熱器6-擋板7-盤架8-移動(dòng)輪類型構(gòu)造及原理性能特點(diǎn)應(yīng)用場(chǎng)合洞道式干燥器干燥器為一較長(zhǎng)的通道，被干燥物料放置在小車內(nèi)、運(yùn)輸帶上、架子上或自由地堆置在運(yùn)輸設(shè)備上，沿通道向前移動(dòng)，并一次通過通道?？諝膺B續(xù)地在洞道內(nèi)被加熱并強(qiáng)制地流過物料。可進(jìn)行連續(xù)或半連續(xù)操作；制造和操作都比較簡(jiǎn)單，能量的消耗也不大。適用于具有一定形狀的比較大的物料，如皮革、木材、陶瓷等的干燥。圖5-2洞道式干燥器示意圖1一加熱器2風(fēng)扇3一裝料車4排氣口類型構(gòu)造及原理性能特點(diǎn)應(yīng)用場(chǎng)合轉(zhuǎn)筒式干燥器濕物料從干燥機(jī)一端投入后，在筒內(nèi)抄板器的翻動(dòng)下，物料在干燥器內(nèi)均勻分布與分散，并與并流（逆流）的熱空氣充分接觸。在干燥過程中，物料在帶有傾斜度的抄板和熱氣流的作用下，可調(diào)控地運(yùn)動(dòng)至干燥機(jī)另一段星形卸料閥排出成品。生產(chǎn)能力大，操作穩(wěn)定可靠，對(duì)不同物料的適應(yīng)性強(qiáng)，操作彈性大，機(jī)械化程度較高。但設(shè)備笨重，一次性投資大；結(jié)構(gòu)復(fù)雜，傳動(dòng)部分需經(jīng)常維修，拆卸困難；物料在干燥器內(nèi)停留時(shí)間長(zhǎng)，且物料顆粒之間的停留時(shí)間差異較大。主要用于處理散粒狀物料，亦可處理含水量很高的物料或膏糊狀物料，也可以干燥溶液、懸浮液、膠體溶液等流動(dòng)性物料。類型構(gòu)造及原理性能特點(diǎn)應(yīng)用場(chǎng)合氣流式干燥器直立圓筒形的干燥管，其長(zhǎng)度一般為10～20m，熱空氣（或煙道氣）進(jìn)入干燥管底部，將加料器連續(xù)送入的濕物料吹散，并懸浮在其中。一般物料在干燥管中的停留時(shí)間約為0.5～3秒，干燥后的物料隨氣流進(jìn)入旋風(fēng)分離器，產(chǎn)品由下部收集。干燥速率大，接觸時(shí)間短，熱效率高；操作穩(wěn)定，成品質(zhì)量穩(wěn)定；結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，易于維修，成本費(fèi)用低。但對(duì)除成塵設(shè)備要求嚴(yán)格，系統(tǒng)流動(dòng)阻力大，對(duì)廠房要求有一定的高度。適宜于干燥熱敏性物料或臨界含水量低的細(xì)?；蚍勰┪锪稀ｎ愋蜆?gòu)造及原理性能特點(diǎn)應(yīng)用場(chǎng)合流化床干燥器濕物料由床層的一側(cè)加入，由另一側(cè)導(dǎo)出。熱氣流由下方通過多孔分布板均勻地吹入床層，與固體顆粒充分接觸后，由頂部導(dǎo)出，經(jīng)旋風(fēng)器回收其中夾帶的粉塵后排出。顆粒在熱氣流中上下翻動(dòng)，彼此碰撞和混合，氣、固間進(jìn)行傳熱、傳質(zhì)，以達(dá)到干燥目的。傳熱、傳質(zhì)速率高，設(shè)備簡(jiǎn)單，成本費(fèi)用低，操作控制容易。但操作控制要求高。而且由于顆粒在床中高度混合，可能引起物料的反混和短路，從而造成物料干燥不充分。適用于處理粉粒狀物料，而且粒徑最好在30-60μm范圍。類型構(gòu)造及原理性能特點(diǎn)應(yīng)用場(chǎng)合噴霧干燥器熱空氣與噴霧液滴都由干燥器頂部加入，氣流作螺旋形流動(dòng)旋轉(zhuǎn)下降，液滴在接觸干燥室內(nèi)壁前已完成干燥過程，大顆粒收集到干燥器底部后排出，細(xì)粉隨氣體進(jìn)入旋風(fēng)器分出。廢氣在排空前經(jīng)濕法洗滌塔（或其他除塵器）以提高回收率，并防止污染。干燥過程極快，可直接獲得干燥產(chǎn)品，因而可省去蒸發(fā)、結(jié)晶、過濾、粉碎等工序；能得到速溶的粉末或空心細(xì)顆粒；易于連續(xù)化、自動(dòng)化操作。但熱效率低，設(shè)備占地面積大，設(shè)備成本費(fèi)高,粉塵回收麻煩。適用于士林藍(lán)及士林黃染料等。圖5-6噴霧干燥流程1-高位槽2-隔膜泵3-空氣過濾器4-送風(fēng)機(jī)5-蒸氣加熱器6-電加熱器5-噴嘴8-干燥塔9-旋風(fēng)分離器10-引風(fēng)機(jī)11-尾氣過過濾器12-高壓風(fēng)機(jī)13-空氣過濾器（1）被干燥物料的性質(zhì)

（2）濕物料的干燥特性

（3）處理量第五章干燥操作技術(shù)第一節(jié)干燥器的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用（4）回收問題

（5）能源價(jià)格、安全操作和環(huán)境因素

（1）被干燥物料的性質(zhì)

選擇干燥器的最初方式是以被干燥物料的性質(zhì)為基礎(chǔ)的。選擇干燥器時(shí)，首先應(yīng)考慮被干燥物料的形態(tài)，物料的形態(tài)不同，處理這些物料的干燥器也不同。

第五章干燥操作技術(shù)第一節(jié)干燥器的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用

（2）濕物料的干燥特性

濕物料不同，其干燥特性曲線或臨界含水量也不同，所需的干燥時(shí)間可能相差懸殊，應(yīng)選擇不同類型的干燥器。故應(yīng)針對(duì)濕物料的①濕分的類型（結(jié)合水、非結(jié)合水或二者兼有）；②初始和最終濕含量；③允許的最高干燥溫度；④產(chǎn)品的粒度分布；⑤產(chǎn)品的形態(tài)、色、光澤、味等的不同而選擇不同類型的干燥器。

第五章干燥操作技術(shù)第一節(jié)干燥器的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用

（3）處理量

被干燥濕物料的量也是選擇干燥器時(shí)需要考慮的主要問題之一。一般來說，處理量小，宜選用廂式干燥器等間歇操作的干燥器，處理量大的，連續(xù)操作的干燥器更適宜些。當(dāng)然，操作方式并不是生產(chǎn)能力的唯一因素。

第五章干燥操作技術(shù)第一節(jié)干燥器的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用

（4）回收問題

干燥過程的回收問題主要是指：

①粉塵回收；

②溶劑回收。第五章干燥操作技術(shù)第一節(jié)干燥器的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用（5）能源價(jià)格、安全操作和環(huán)境因素

為節(jié)約能源，在滿足干燥的基本條件下，應(yīng)盡可能地選擇熱效率高的干燥器。若排出的廢氣中含有污染環(huán)境的粉塵或有毒物質(zhì)，應(yīng)選擇合適的干燥器來減少排出的廢氣量，或?qū)ε懦龅膹U氣能加以處理。此外，在選擇干燥器時(shí)，還必須考慮噪音問題。干燥器的最終選擇通常將在設(shè)備價(jià)格、操作費(fèi)用、產(chǎn)品質(zhì)量、安全及便于安裝等方面提出一個(gè)折衷方案。

第五章干燥操作技術(shù)第一節(jié)干燥器的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用第五章干燥操作技術(shù)第二節(jié)干燥的基本知識(shí)第二節(jié)干燥的基本知識(shí)一、對(duì)流干燥的方法

二、空氣的性質(zhì)

三、物料中所含水分的性質(zhì)

四、物料中含水量的表示方法

第五章干燥操作技術(shù)

濕空氣經(jīng)加熱后進(jìn)入干燥器，氣流與濕物料直接接觸，沿空氣行程其溫度降低，濕含量增加，廢氣自干燥器另一端排出。第二節(jié)干燥的基本知識(shí)化工單元操作技術(shù)對(duì)流干燥的方法項(xiàng)目五干燥操作技術(shù)一、對(duì)流干燥的原理第五章干燥操作技術(shù)

物料表面溫度θi低于氣相主體溫度t，因此熱量以對(duì)流方式從氣相傳遞到固體表面，再由表面向內(nèi)部傳遞，這是個(gè)傳熱過程；固體表面處水氣壓Pi高于氣相主體中水氣分壓，因此水氣由固體表面向氣相擴(kuò)散，這是一個(gè)傳質(zhì)過程。可見對(duì)流干燥過程是傳質(zhì)和傳熱同時(shí)進(jìn)行的過程。第二節(jié)干燥的基本知識(shí)化工單元操作技術(shù)對(duì)流干燥的原理項(xiàng)目五干燥操作技術(shù)第五章干燥操作技術(shù)

干燥過程中壓差(pi-p水汽)越大，溫差(t-θi)越高，干燥過程進(jìn)行的越快，因此干燥介質(zhì)需及時(shí)將汽化的水汽帶走，以維持一定的擴(kuò)散推動(dòng)力。

第二節(jié)干燥的基本知識(shí)Θi--物料表面溫度T--氣相主體溫度Pi--表面處水氣壓pi-p水汽--氣相主體中水氣分壓第五章干燥操作技術(shù)二、空氣的性質(zhì)

1.濕度H濕度H是濕空氣中所含水蒸汽v的質(zhì)量與絕干空氣質(zhì)量a之比。（1）定義式

（2）以分壓比表示

第二節(jié)干燥的基本知識(shí)第五章干燥操作技術(shù)（3）飽和濕度Hs若濕空氣中水蒸汽分壓恰好等于該溫度下水的飽和蒸汽壓Ps，此時(shí)的濕度為在該溫度下空氣的最大濕度,稱為飽和濕度，以Hs表示。

由于水的飽和蒸汽壓只與溫度有關(guān)，故飽和濕度是濕空氣總壓和溫度的函數(shù)。

第二節(jié)干燥的基本知識(shí)第五章干燥操作技術(shù)2.相對(duì)濕度φ當(dāng)總壓一定時(shí),濕空氣中水蒸汽分壓pv與一定總壓下空氣中水汽分壓可能達(dá)到的最大值之比的百分?jǐn)?shù),稱為相對(duì)濕度。

⑴定義式:

φ=1（或100%），表示空氣已被水蒸汽飽和,已無干燥能力。第二節(jié)干燥的基本知識(shí)第五章干燥操作技術(shù)⑶H、φ、t之間的函數(shù)關(guān)系：

可見，對(duì)水蒸汽分壓相同，而溫度不同的濕空氣，若溫度愈高，則Ps值愈大，φ值愈小，干燥能力愈大。

⑵意義：相對(duì)濕度表明了濕空氣的不飽和程度，反映濕空氣吸收水汽的能力。第二節(jié)干燥的基本知識(shí)第五章干燥操作技術(shù)3.濕比熱CH定義：將1kg干空氣和其所帶的Hkg水蒸氣的溫度升高1℃所需的熱量。簡(jiǎn)稱濕熱。CH=Ca+CvH=1.01+1.88HkJ/kg干空氣·℃4.焓h濕空氣的焓為單位質(zhì)量干空氣的焓和其所帶Hkg水蒸汽的焓之和。計(jì)算基準(zhǔn)：0℃時(shí)干空氣與液態(tài)水的焓等于零。

kJ/kg干空氣

第二節(jié)干燥的基本知識(shí)第五章干燥操作技術(shù)5.濕空氣比容H定義：每單位質(zhì)量絕干空氣中所具有的空氣和水蒸汽的總體積。

由上式可見,濕比容隨其溫度和濕度的增加而增大。

6.露點(diǎn)td(1)定義：一定壓力下，將不飽和空氣等濕降溫至飽和，出現(xiàn)第一滴露珠時(shí)的溫度。

第二節(jié)干燥的基本知識(shí)套管換熱器

第五章干燥操作技術(shù)（2）計(jì)算

計(jì)算得到

，查其相對(duì)應(yīng)的飽和溫度，即為該濕含量H和總壓P時(shí)的露點(diǎn)。第二節(jié)干燥的基本知識(shí)第五章干燥操作技術(shù)7.干溫度t、濕球溫度tW（1）干球溫度t：在空氣流中放置一支普通溫度計(jì)，所測(cè)得空氣的溫度為t，相對(duì)于濕球溫度而言，此溫度稱為空氣的干球溫度。（2）濕球溫度tW：如圖5-9所示，用水潤(rùn)濕紗布包裹溫度計(jì)的感濕球，即成為一濕球溫度計(jì)。將它置于一定溫度和濕度的流動(dòng)的空氣中，達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)所測(cè)得的溫度稱為空氣的濕球溫度，以tW表示。

第二節(jié)干燥的基本知識(shí)第五章干燥操作技術(shù)

當(dāng)不飽和空氣流過濕球表面時(shí)，由于濕紗布表面的飽和蒸汽壓大于空氣中的水蒸汽分壓，在濕紗布表面和氣體之間存在著濕度差，這一濕度差使?jié)窦啿急砻娴乃制粴饬鲙ё?，水分汽化所需潛熱，首先取自濕紗布的顯熱，使其表面降溫，于是在濕紗布表面與氣流之間又形成了溫度差，這一溫度差將引起空氣向濕紗布傳遞熱量。

第二節(jié)干燥的基本知識(shí)沉浸式蛇管第五章干燥操作技術(shù)一穩(wěn)態(tài)溫度，即濕球溫度。經(jīng)推導(dǎo)得：

實(shí)驗(yàn)表明：當(dāng)流速足夠大時(shí)，熱、質(zhì)傳遞均以對(duì)流為主，且kH及α都與空氣速度的0.8次冪成正比，一般在氣速為3.8～10.2m/s的范圍內(nèi)，比值α/kH近似為一常數(shù)(對(duì)水蒸汽與空氣的系統(tǒng)，α/kH=0.96～1.005)。此時(shí)，濕球溫度tWw為濕空氣溫度t和濕度H的函數(shù)。

注意：a．濕球溫度不是狀態(tài)函數(shù)；b．在測(cè)量濕球溫度時(shí)，空氣速度一般需大于5m/s，使對(duì)流傳熱起主要作用，相應(yīng)減少熱輻射和傳導(dǎo)的影響，使測(cè)量較為精確。

第二節(jié)干燥的基本知識(shí)沉浸式蛇管（1）定義：絕熱飽和過程中，氣、液兩相最終達(dá)到的平衡溫度稱為絕熱飽和溫度。

8.絕熱飽和溫度tas

不飽和空氣在與外界絕熱的條件下和大量的水接觸，若時(shí)間足夠長(zhǎng)，使傳熱、傳質(zhì)趨于平衡，則最終空氣被水蒸汽所飽和，空氣與水溫度相等，即為該空氣的絕熱飽和溫度。第五章干燥操作技術(shù)第五章干燥操作技術(shù)第二節(jié)干燥的基本知識(shí)

（2）計(jì)算：此時(shí)氣體的濕度為tas下的飽和濕度Has。以單位質(zhì)量的干空氣為基準(zhǔn)，在穩(wěn)態(tài)下對(duì)全塔作熱量衡算:

或

上式表明，空氣的絕熱飽和溫度tas是空氣濕度H和溫度t的函數(shù),是濕空氣的狀態(tài)參數(shù)，也是濕空氣的性質(zhì)。當(dāng)t、tas已知時(shí)，可用上式來確定空氣的濕度H。

第五章干燥操作技術(shù)第二節(jié)干燥的基本知識(shí)

比較干球溫度t、濕球溫度tw、絕熱飽和溫度tas及露點(diǎn)td可以得出：

不飽和濕空氣：t>tw（tas）>td飽和濕空氣：t＝tw（tas）＝td第五章干燥操作技術(shù)第二節(jié)干燥的基本知識(shí)例5-1已知濕空氣的總壓為101.3kN/㎡，相對(duì)濕度為50%，干球溫度為20oC。試求：(a)濕度Ｈ；(b)水蒸汽分壓p；（c)露點(diǎn)td；(d)焓Ｉ。(e)如將500kg/h干空氣預(yù)熱至117oC，求所需熱量Ｑ；(f)每小時(shí)送入預(yù)熱器的濕空氣體積Ｖ。解P=101.3kN/㎡，＝50%，t=20oC，由飽和水蒸汽表查得，水在20oC時(shí)之飽和蒸汽壓為ps=2.34kN/m(a)濕度Ｈ

第五章干燥操作技術(shù)第二節(jié)干燥的基本知識(shí)(b)水蒸汽分壓

(c)露點(diǎn)td

露點(diǎn)是空氣在濕度Ｈ或水蒸汽分壓p不變的情況下，冷卻達(dá)到飽和時(shí)的溫度。所以可由p=1.17kn/㎡查飽和水蒸汽表，得到對(duì)應(yīng)的飽和溫度td=9OC。(d)焓Ｉ

第五章干燥操作技術(shù)第二節(jié)干燥的基本知識(shí)(e)熱量Ｑ

(f)濕空氣體積Ｖ

第五章干燥操作技術(shù)第二節(jié)干燥的基本知識(shí)第五章干燥操作技術(shù)第二節(jié)干燥的基本知識(shí)三、物料中所含水分的性質(zhì)1、結(jié)合水分與非結(jié)合水分

結(jié)合水分

包括物料細(xì)胞壁內(nèi)的水分、物料內(nèi)毛細(xì)管中的水分、及以結(jié)晶水的形態(tài)存在于固體物料之中的水分等。這種水分是籍化學(xué)力或物理化學(xué)力與物料相結(jié)合的，由于結(jié)合力強(qiáng)，其蒸汽壓低于同溫度下純水的飽和蒸汽壓，致使干燥過程的傳質(zhì)推動(dòng)力降低，故除去結(jié)合水分較困難。

非結(jié)合水分包括機(jī)械地附著于固體表面的水分，如物料表面的吸附水分、較大孔隙中的水分等。第五章干燥操作技術(shù)第二節(jié)干燥的基本知識(shí)在一定溫度下，由實(shí)驗(yàn)測(cè)定的某物料的平衡曲線，將該平衡曲線延長(zhǎng)與=100%的縱軸相交，交點(diǎn)以下的水分為該物料的結(jié)合水分，因其蒸汽壓低于同溫下純水的飽和蒸汽壓。交點(diǎn)以上的水分為非結(jié)合水分。第五章干燥操作技術(shù)第二節(jié)干燥的基本知識(shí)2、平衡水分與自由水分

平衡水分物料中所含有的不因和空氣接觸時(shí)間的延長(zhǎng)而改變的水分，這種恒定的含水量稱為該物料在一定空氣狀態(tài)下的平衡水分，用X*表示。

自由水分物料中超過平衡水分的那一部分水分，稱為該物料在一定空氣狀態(tài)下的自由水分。若平衡水分用X*表示，則自由水分為（X-X*）。

第五章干燥操作技術(shù)第二節(jié)干燥的基本知識(shí)四、物料中含水量的表示方法

2.干基含水量

不含水分的物料通常稱為絕對(duì)干料.濕物料中的水分的質(zhì)量與絕對(duì)干料質(zhì)量之比,稱為濕物料的干基含水量。

kg/kg濕物料kg/kg干物料1.濕基含水量濕物料中所含水分的質(zhì)量分率稱為濕物料的濕基含水量。兩者的關(guān)系：第五章干燥操作技術(shù)第三節(jié)干燥器的計(jì)算一、干燥過程的物料衡算二、干燥過程的熱量衡算三、干燥速率和干燥時(shí)間第三節(jié)干燥器的計(jì)算第五章干燥操作技術(shù)第三節(jié)干燥器的計(jì)算一、干燥過程的物料衡算1.水分蒸發(fā)量

若不計(jì)干燥過程中物料損失量，則在干燥前后物料中絕對(duì)干料的質(zhì)量不變，即干燥器的總物料衡算為

干燥器物料衡算水分蒸發(fā)量可用下式計(jì)算，也可得出：

第五章干燥操作技術(shù)第三節(jié)干燥器的計(jì)算2.干空氣消耗量

如果以H0表示空氣預(yù)熱前的濕度,而空氣經(jīng)預(yù)熱器后,其濕度不變,故H0＝H1,則有由上可見,單位空氣消耗量?jī)H與H2、H0有關(guān)，與路徑無關(guān)。

蒸發(fā)1Kg水分所消耗的干空氣量,稱為單位空氣消耗量,其單位為Kg絕干空氣/Kg水分,用L表示,則第五章干燥操作技術(shù)第三節(jié)干燥器的計(jì)算例5-2今有一干燥器，處理濕物料量為800kg/h。要求物料干燥后含水量由30%減至4%（均為濕基）。干燥介質(zhì)為空氣，初溫為150C，相對(duì)濕度為50%，經(jīng)預(yù)熱器加熱至1200C，試求：(a)水分蒸發(fā)量Ｗ；(b)空氣消耗量Ｌ、單位消耗量l；(c)如鼓風(fēng)機(jī)裝在進(jìn)口處，求鼓風(fēng)機(jī)之風(fēng)量Ｖ。解：(a)水分蒸發(fā)量qm,w

第五章干燥操作技術(shù)第三節(jié)干燥器的計(jì)算(b)空氣消耗量qm,Ｌ、單位空氣消耗量l

由h-H圖查得，空氣在t0＝150C,＝50%時(shí)的濕度為Ｈ0＝0.005kg水/kg干空氣；在t2=450C，＝80%時(shí)的濕度為Ｈ2＝0.052kg水/kg干空氣，見化工原理365頁

(b)空氣消耗量qm,Ｌ、單位空氣消耗量l

P=101.3kN/㎡，＝50%，t0=15oC，由236頁飽和水蒸汽表查得，水在15oC時(shí)之飽和蒸汽壓為ps=1.707kN/m2。t2=45oC，ps=9.584kN/m2

第五章干燥操作技術(shù)第二節(jié)干燥的基本知識(shí)空氣通過預(yù)熱器濕度不變，即第五章干燥操作技術(shù)第三節(jié)干燥器的計(jì)算(c)風(fēng)量qv

第五章干燥操作技術(shù)第三節(jié)干燥器的計(jì)算二、干燥過程的熱量衡算干燥器的熱量衡算

（一）熱量衡算的基本方程若忽略預(yù)熱器的熱損失，對(duì)上圖預(yù)熱器列焓衡算，得：

第五章干燥操作技術(shù)第三節(jié)干燥器的計(jì)算故單位時(shí)間內(nèi)預(yù)熱器消耗的熱量為：

再對(duì)上圖的干燥器列焓衡算，

故單位時(shí)間內(nèi)向干燥器補(bǔ)充的熱量為：聯(lián)立(5-20)、(5-21)得：(5-20)(5-21)新鮮空氣中水氣的焓等于離開干燥器廢氣中水氣的焓，即：2.濕物料進(jìn)出干燥器時(shí)的比熱取平均值根據(jù)焓的定義，可寫出濕空氣進(jìn)出干燥系統(tǒng)的焓為：

同理：上兩式相減并將假設(shè)（1）代入，為了簡(jiǎn)化起見,取濕空氣的焓為濕物料進(jìn)出干燥器的焓分別為：,故或(5-23)（焓以為基準(zhǔn)溫度，物料基準(zhǔn)狀態(tài)—絕干物料）

第五章干燥操作技術(shù)第三節(jié)干燥器的計(jì)算化簡(jiǎn)后可得：

向干燥系統(tǒng)輸入的熱量用于：（1）加熱空氣（2）蒸發(fā)水分（3）加熱物料（4）熱損失。濕物料比熱可由絕干物料比熱及純水的比熱求得：即：第五章干燥操作技術(shù)第三節(jié)干燥器的計(jì)算（二）空氣通過干燥器時(shí)的狀態(tài)變化

1、等焓干燥過程

等焓干燥過程又稱絕熱干燥過程，等焓干燥條件：（1）不向干燥器中補(bǔ)充熱量；（2）忽略干燥器的熱損失；（3）物料進(jìn)出干燥器的焓值相等。

即：

2、非等焓干燥器過程非等焓干燥器過程又稱為實(shí)際干燥過程。由于實(shí)際干燥過程不具備等焓干燥條件則

即：

【例5-3】用連續(xù)干燥器干燥含水1.5%的物料9200kg/h，物料進(jìn)口溫度25℃，產(chǎn)品出口溫度34.4℃，含水0.2%（均為濕基），其比熱為1.84kJ/（kg·℃），空氣的干球溫度為26℃，濕球溫度為23℃，在預(yù)熱器加熱到95℃后進(jìn)入干燥器，空氣離開干燥器的溫度為65℃，干燥器的熱損失為71900kJ/h。試求：（1）產(chǎn)品量；（2）空氣用量；（3）預(yù)熱器所需熱量。[解]（1）產(chǎn)品量

則產(chǎn)品量為：第五章干燥操作技術(shù)第三節(jié)干燥器的計(jì)算空氣消耗量

t0

＝260C

tw,0＝230C

由I-H圖查得，Ｈ0＝H1=0.017

其中，每蒸發(fā)1Kg水分濕料所需要的熱量:在入口溫度θ1=25℃時(shí)，水的比熱cw=4.18kJ/kg·℃，于是，

已知，每蒸發(fā)1Kg水分干燥器的熱損失:水的汽化潛熱損失（3）

預(yù)熱器需要加入的熱量第五章干燥操作技術(shù)第三節(jié)干燥器的計(jì)算（三）干燥系統(tǒng)的熱效率

干燥過程中，蒸發(fā)水分所消耗的熱量與從外熱源所獲得的熱量之比為干燥器的熱效率。即

式中，蒸發(fā)水分所需的熱量Q汽化可用下式計(jì)算:

從外熱源獲得的熱量

如干燥器中空氣所放出的熱量全部用來汽化濕物料中的水分，即空氣沿絕熱冷卻線變化，則：

第五章干燥操作技術(shù)第三節(jié)干燥器的計(jì)算

若干燥器中無補(bǔ)充熱量，，

則

若忽略濕比熱的變化，則干燥過程的熱效率可表示為：

熱效率越高表示熱利用率愈好，若空氣離開干燥器的溫度較低，而濕度較高，則干燥操作的熱效率高。

但空氣濕度增加，使物料與空氣間的推動(dòng)力下降。

第五章干燥操作技術(shù)第三節(jié)干燥器的計(jì)算

一般來說，對(duì)于吸水性物料的干燥，空氣出口溫度應(yīng)高些，而濕度應(yīng)低些，即相對(duì)濕度要低些。在實(shí)際干燥操作中，空氣離開干燥器的溫度需比進(jìn)入干燥器時(shí)的絕熱飽和溫度高，這樣才能保證在干燥系統(tǒng)后面的設(shè)備內(nèi)不致析出水滴，否則可能使干燥產(chǎn)品返潮，且易造成管路的堵塞和設(shè)備材料的腐蝕。

第五章干燥操作技術(shù)第三節(jié)干燥器的計(jì)算三、干燥速率和干燥時(shí)間

（一）干燥速率

干燥速率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)在單位干燥面積上汽化的水分量，如用微分式表示則為

而

所以

式中U——干燥速率,kg/m2·h；mW——汽化水分量,kgA——干燥面積,m2

τ——干燥所需時(shí)間,hmc——濕物料中絕對(duì)干料的量，kgX——干基的含水量，kg水/kg干物料負(fù)號(hào)表示物料含水隨著干燥時(shí)間的增加而減少第五章干燥操作技術(shù)第三節(jié)干燥器的計(jì)算（二）干燥曲線與干燥速率曲線

實(shí)驗(yàn)測(cè)定在恒定條件下干燥曲線如圖所示：干燥過程中物料含水量X與干燥時(shí)間τ的關(guān)系曲線。

1、干燥曲線第五章干燥操作技術(shù)第三節(jié)干燥器的計(jì)算

如圖所示，實(shí)驗(yàn)測(cè)定的恒定條件下的干燥速率曲線，即物料干燥u與物料含水量X關(guān)系曲線。

2、干燥速率曲線第五章干燥操作技術(shù)第三節(jié)干燥器的計(jì)算由干燥速率曲線可以看出，干燥過程分為恒速干燥和降速干燥兩個(gè)階段。

（1）恒速干燥階段

此階段的干燥速率如圖中BC段所示。這一階段中，物料表面充滿著非結(jié)合水分，其性質(zhì)與液態(tài)純水相同。在恒定干燥條件下，物料的干燥速率保持恒定，其值不隨物料含水量多少而變。第五章干燥操作技術(shù)第三節(jié)干燥器的計(jì)算（2）降速干燥階段

如圖所示，干燥速率曲線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)（C點(diǎn)）稱為臨界點(diǎn)，該點(diǎn)的干燥速率Uc。仍等于等速階段的干燥速率，與該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的物料含水量，稱為臨界Xc。當(dāng)物料的含水量降到臨界含水量以下時(shí)，物料的干燥速率亦逐漸降低。

第五章干燥操作技術(shù)第三節(jié)干燥器的計(jì)算（三）恒定干燥條件下干燥時(shí)間的計(jì)算

1．恒速干燥階段

設(shè)恒速干燥階段的干燥速率為UC，根據(jù)干燥速率定義，有2．降速干燥階段

在此階段中，物料的干燥速率U隨著物料中自由水分含量（X-X*）的變化而變化，可將從實(shí)驗(yàn)測(cè)得的干燥速率曲線表示成如下的函數(shù)形式

第五章干燥操作技術(shù)第三節(jié)干燥器的計(jì)算τ2近似計(jì)算法

：

在降速階段中干燥速率與物料中的自由水分含量(X-X*)近似成正比，即用臨界點(diǎn)C與平衡水分點(diǎn)E所連結(jié)的直線CE代替降速干燥階段的干燥速率曲線。

于是，降速干燥階段所需的干燥時(shí)間τ２為

第五章干燥操作技術(shù)第三節(jié)干燥器的計(jì)算例5-4用一間歇干燥器將一批濕物料從含水量干燥到（均為濕基），濕物料的質(zhì)量為200kg，干燥面積為0.025m2/kg干物料，裝卸時(shí)間，試確定每批物料的干燥周期。（從該物料的干燥速率曲線可知Xc=0.2X*=0.05Uc=1.5kg/(m2.h)）解：絕對(duì)干物料量:干燥總面積:

第五章干燥操作技術(shù)第三節(jié)干燥器的計(jì)算恒速階段

由X1=0.37至Xc=0.2降速階段

由Xc=0.2至X*=0.05每批物料的干燥周期：

第五章干燥操作技術(shù)第四節(jié)干燥日常運(yùn)行與操作一、干燥操作條件的確定二、典型干燥器的操作

第四節(jié)干燥日常運(yùn)行與操作第五章干燥操作技術(shù)第四節(jié)干燥日常運(yùn)行與操作一、干燥操作條件的確定

干燥器操作條件的確定，通常需由實(shí)驗(yàn)測(cè)定或可按下述一般選擇原則考慮。

1.干燥介質(zhì)的選擇

2.流動(dòng)方式的選擇

3.干燥介質(zhì)進(jìn)入干燥器時(shí)的溫度

4.干燥介質(zhì)離開干燥器時(shí)的相對(duì)濕度和溫度

5.物料離開干燥器時(shí)的溫度

第四節(jié)干燥日常運(yùn)行與操作第五章干燥操作技術(shù)1.干燥介質(zhì)的選擇

干燥介質(zhì)的選擇，決定于干燥過程的工藝及可利用的熱源。基本的熱源有飽和水蒸氣、液態(tài)或氣態(tài)的燃料和電能。在對(duì)流干燥介質(zhì)可采用空氣、惰性氣體、煙道氣和過熱蒸汽。

當(dāng)干燥操作溫度不太高、且氧氣的存在不影響被干燥物料的性能時(shí)，可采用熱空氣作為干燥介質(zhì)。對(duì)某些易氧化的物料，或從物料中蒸發(fā)出易爆的氣體時(shí)，則宜采用惰性氣體作為干燥介質(zhì)。煙道氣適用于高溫干燥，但要求被干燥的物料不怕污染，而且不與煙氣中的SO2和CO2等氣體發(fā)生作用。

第四節(jié)干燥日常運(yùn)行與操作第五章干燥操作技術(shù)第四節(jié)干燥日常運(yùn)行與操作2.流動(dòng)方式的選擇

在逆流操作中，物料移動(dòng)方向和介質(zhì)的流動(dòng)方向相反，整個(gè)干燥過程中的干燥推動(dòng)力較均勻，適用于：（1）物料含水量高時(shí)，不允許采用快速干燥的場(chǎng)合；（2）耐高溫的物料；（3）要求干燥產(chǎn)品的含水量很低時(shí)。

在錯(cuò)流操作中，干燥介質(zhì)與物料間運(yùn)動(dòng)方向互相垂直。各個(gè)位置上的物料都與高溫、低濕的介質(zhì)相接觸，因此干燥推動(dòng)力比較大，又可采用較高的氣體速度，所以干燥速度很高，適用于：（1）無論在高或低的含水量時(shí)，都可以進(jìn)行快速干燥的場(chǎng)合；（2）耐高溫的物料；（3）因阻力大或干燥器構(gòu)造的要求不適宜采用并流或逆流操作的場(chǎng)合。

第五章干燥操作技術(shù)第四節(jié)干燥日常運(yùn)行與操作3.干燥介質(zhì)進(jìn)入干燥器時(shí)的溫度

為了強(qiáng)化干燥過程和提高經(jīng)濟(jì)效益，干燥介質(zhì)的進(jìn)口溫度宜保持在物料允許的最高溫度范圍內(nèi)，但也應(yīng)考慮避免物料發(fā)生變色、分解等理化變化。對(duì)于同一種物料，允許的介質(zhì)進(jìn)口溫度隨干燥器型式不同而異。例如，在廂式干燥器中，由于物料是靜止的，因此應(yīng)選用較低的介質(zhì)進(jìn)口溫度；在轉(zhuǎn)筒、沸騰、氣流等干燥器中，由于物料不斷地翻動(dòng)，致使干燥溫度較高、較均勻、速度快、時(shí)間短，因此介質(zhì)進(jìn)口溫度可高些。

第五章干燥操作技術(shù)第四節(jié)干燥日常運(yùn)行與操作4.干燥介質(zhì)離開干燥器時(shí)的相對(duì)濕度和溫度