第12章固體干燥

第14章固體干燥

SolidDryness2/3/2023114.1概述除濕方法：(1)機(jī)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?。濕物料濕分：水分或其它液體2/3/20232西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院1．濕空氣中水分含量的表示方法

（1）水氣分壓p和露點(diǎn)td總壓一定時，空氣在露點(diǎn)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(diǎn)14.2干燥靜力學(xué)14.2.1濕空氣的狀態(tài)參數(shù)

2/3/20233西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)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(xué)化學(xué)化工學(xué)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(dá)25℃時，相對濕度控制在40%—50％為宜；室溫達(dá)18℃時，相對濕度應(yīng)控制在30%—40％。2/3/20235西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院2/3/20236西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院3．濕比熱cH2/3/20237西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院4．濕空氣的焓IH2/3/20238西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院5．干球溫度t和濕球溫度tw

2/3/20239西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院kH、主要與空氣流速有關(guān)，但

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，為一常數(shù)，且與cH近似相等，其值約為1.09kJ/(kg·K)。2/3/202310西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院在與外界絕熱情況下，空氣與大量水經(jīng)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(xué)化學(xué)化工學(xué)院2/3/202312西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)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(xué)化學(xué)化工學(xué)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(jīng)過接觸后達(dá)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(xué)化學(xué)化工學(xué)院（2）、濕球溫度：傳質(zhì)、傳熱仍在進(jìn)行，因此屬動態(tài)平衡范疇。絕熱飽和溫度：沒有凈的質(zhì)量、熱量傳遞進(jìn)行，因此屬靜態(tài)平衡范疇。2/3/202315西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院7．各參數(shù)之間的關(guān)系2/3/202316西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院2/3/202317西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院溫濕圖14.2.2濕度圖2/3/202318西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院tdIcH2/3/202319西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院2．表示濕空氣的狀態(tài)變化過程2/3/202320西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院2/3/202321西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院四種水0XpTPs平衡水自由水結(jié)合水非結(jié)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(xué)化學(xué)化工學(xué)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(jié)合水:機(jī)械地附著在物料表面,產(chǎn)生的蒸汽壓與純水無異;結(jié)合水:與物料之間有物理化學(xué)作用,因而產(chǎn)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(xué)化學(xué)化工學(xué)院X-圖四種水如何表示?0

X*2/3/202324西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院14.3干燥過程的計(jì)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(guān)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(guān)系曲線。ABCDEX表面溫度干燥時間τABCDEABCDEXUXc2/3/202325西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院2干燥分類恒速干燥階段（CB)：除去的水分是非結(jié)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(zhì)，而與濕物料的性質(zhì)關(guān)系很小。2/3/202326西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院降速干燥階段臨界含水量：Xc越大，則會過早的轉(zhuǎn)入降速干燥階段，使在相同的干燥任務(wù)下所需的干燥時間加長。臨界含水量與物料的性質(zhì)、厚度、干燥速率有關(guān)。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(jié)構(gòu)、形狀和大小等。而與空氣的性質(zhì)關(guān)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(xué)化學(xué)化工學(xué)院NA3干燥時間的計(jì)算(1)、恒速干燥階段干燥時間1的計(jì)算水固相twt，H，p2/3/202328西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院NA(2)、降速階段干燥時間2的計(jì)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(xué)化學(xué)化工學(xué)院14.4干燥器2/3/202330西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)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(shè)備。優(yōu)點(diǎn)：對物料的適應(yīng)性強(qiáng)。缺點(diǎn)：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。適用場合：任何形狀的物料

2/3/202331西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院氣流干燥器優(yōu)點(diǎn)：對流傳熱系數(shù)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(shè)備緊湊，結(jié)構(gòu)簡單；可以完全自動控制。缺點(diǎn)：氣流在系統(tǒng)中壓降較大；干燥管長；在干燥過程中存在摩擦，易將產(chǎn)品磨碎；分離器的負(fù)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(jìn)行干燥。2/3/202332西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院濕物料氣流式干燥系統(tǒng)干燥管干物料旋風(fēng)分離器蒸汽冷凝水冷空氣熱空氣板式換熱器廢氣風(fēng)機(jī)2/3/202333西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院沸騰床干燥器（流化床干燥）工作原理：散粒狀物料由床側(cè)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(nèi)形成流化，顆粒在熱氣流中上下翻動與碰撞，與熱氣流進(jìn)行傳熱和傳質(zhì)而達(dá)到干燥的目的。當(dāng)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(jīng)干燥之后的顆粒由床側(cè)出料管卸出，氣流由頂部排出，并經(jīng)旋風(fēng)分離器回收其中夾帶的粉塵。優(yōu)點(diǎn)：顆粒在干燥器內(nèi)的停留時間可任意調(diào)節(jié)；氣流速度小，物料與設(shè)備的磨損較輕，壓降??；傳熱面大，物料的最終含水量低；結(jié)構(gòu)簡單、緊湊。缺點(diǎn)：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(nèi)的停留時間不均勻。2/3/202334西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院流化床式干燥器2/3/202335西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院多室式流化床干燥器2/3/202336西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院噴動床干燥器原理及流程：物料從窄截面處加入，被進(jìn)口氣體夾帶并進(jìn)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(yùn)動。在干燥器的擴(kuò)大部分物料呈沸騰狀態(tài)2/3/202337西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院噴動床干燥器干物料干物料廢氣風(fēng)機(jī)旋風(fēng)分離器噴動床干燥器濕物料2/3/202338西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院噴霧干燥器（spraydryer）原理：用噴霧器將稀料液噴成細(xì)霧滴分散于熱氣流中，使水分迅速蒸發(fā)而達(dá)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(diǎn)：干燥時間短，適于熱敏性物料；所得產(chǎn)品為空心顆粒，溶解性好，質(zhì)量高；操作穩(wěn)定；能連續(xù)、自動化生產(chǎn)；由料液直接獲得粉末產(chǎn)品，省去了蒸發(fā)、結(jié)晶、分離和粉碎操作。缺點(diǎn)：體積傳熱系數(shù)低；設(shè)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(xué)化學(xué)化工學(xué)院廢氣干物料旋風(fēng)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(xué)化學(xué)化工學(xué)院轉(zhuǎn)筒干燥器主要部件：轉(zhuǎn)筒：呈傾斜狀，在旋轉(zhuǎn)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(jìn)物料向前運(yùn)動。優(yōu)點(diǎn)：處理量大，適應(yīng)性強(qiáng)