化工原理B干燥7.ppt

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1、第七章干燥Chapter7Drying第一节概述（Introduction）化学工业生产的固态产品或半成品往往含有过多的水分或有机溶剂，制得合格产品需要除去固体物料多余的湿份。例如：制盐工业中，在过饱和的氯化钠溶液中生成的食盐晶粒；塑料工业中，氯乙烯单体在水相中聚合制成的塑料颗粒。除湿方法：先采用机械方法把固体所含的绝大部分湿份除去；然后再通过加热把机械方法无法脱除的湿份汽化干燥掉。干燥方法分类：传导干燥；对流干燥；红外线辐射干燥;微波加热干燥;冷冻干燥;化工生产中最常用的是对流干燥。对流干燥过程举例典型的对流干燥器－气流干燥器空气通过送风机吹入

2、空气预热器，预热后的热空气送入气流干燥管，湿料由螺旋加料器推入干燥器并分散于热气流中，受气流的输送并进行干燥，干燥产品通过旋风分离器从气流中分离出来，湿废气体由引风机抽出排空。1-鼓风机；2-预热器；3-气流干燥管；4-加料斗；5-螺旋加料器；6-旋风分离器；7-卸料阀；8-引风机。干燥介质：用来传递热量（载热体）和湿份（载湿体）的介质。由于温差的存在，气体以对流方式向固体物料传热，使湿份汽化；在分压差的作用下，湿份由物料表面向气流主体扩散，并被气流带走。对流干燥过程原理温度为t、湿份分压为p的湿热气体流过湿物料的表面，物料表面温度θ低于气体温度

3、t。注意：只要物料表面的湿份分压高于气体中湿份分压，干燥即可进行，与气体的温度无关。气体预热并不是干燥的充要条件，其目的在于加快湿份汽化和物料干燥的速度，达到一定的生产能力。HtQWθpvpwM干燥是热、质同时传递的过程干燥过程热空气流过湿物料表面热量传递到湿物料表面湿物料表面水分汽化并被带走表面与内部出现水分浓度差内部水分扩散到表面传热过程传质过程传质过程干燥过程推动力传质推动力：物料表面水分压P表水>热空气中的水分压P空水传热推动力：热空气的温度t空气>物料表面的温度t物表对流干燥过程实质除水分量空气消耗量干燥产品量热量消耗干燥时间物料衡

4、算能量衡算涉及干燥速率和水在气固相的平衡关系涉及湿空气的性质干燥过程基本问题解决这些问题需要掌握的基本知识有：(1)湿分在气固两相间的传递规律；(2)湿气体的性质及在干燥过程中的状态变化；(3)物料的含水类型及在干燥过程中的一般特征；(4)干燥过程中物料衡算关系、热量衡算关系和速率关系。本章主要介绍运用上述基本知识解决工程中物料干燥的基本问题，介绍的范围主要针对连续稳态的干燥过程。第二节湿气体的热力学性质湿空气：指绝干空气与水蒸汽的混合物。在干燥过程中，随着湿物料中水份的汽化，湿空气中水份含量不断增加，但绝干空气的质量保持不变。因此，湿空气性质一

5、般都以1kg绝干空气为基准。操作压强不太高时，空气可视为理想气体。系统总压P：湿空气的总压（kN/m2），即Pv与Pg之和。干燥过程中系统总压基本上恒定不变。且P=Pv+Pg干燥操作通常在常压下进行，常压干燥的系统总压接近大气压力，热敏性物料的干燥一般在减压下操作。1.湿份的表示方法对于空气-水蒸气系统：Mv=18.02kg/kmol，Mg=28.96kg/kmol湿空气中水气的质量与绝干空气的质量之比。若湿份蒸汽和绝干空气的摩尔数(nv,ng)和摩尔质量(Mv,Mg)绝对湿度(湿度)H（Humidity）总压一定时，湿空气的湿度只与水蒸汽的分压

6、有关。Kg水蒸汽/kg绝干空气当p=ps时，湿度称为饱和湿度，以Hs表示。相对湿度（Relativehumidity）湿度只表示湿空气中所含水份的绝对数，不能反映空气偏离饱和状态的程度（即气体的吸湿能力）。值说明湿空气偏离饱和空气或绝干空气的程度，值越小吸湿能力越大；=0，p=0时，表示湿空气中不含水分，为绝干空气。=1，p=ps时，表示湿空气被水汽所饱和，不能再吸湿。相对湿度：在总压和温度一定时，湿空气中水汽的分压pv与系统温度下水的饱和蒸汽压ps之比的百分数。相对湿度（Relativehumidity）ps随温度的升高而增加，H不变。

7、提高t，，气体的吸湿能力增加，故空气用作干燥介质应先预热。H不变而降低t，，空气趋近饱和状态。当空气达到饱和状态而继续冷却时，空气中的水份将呈液态析出。对于空气-水系统：=f(H,t)2.比体积H(Humidvolume)或湿比容(m3/kg绝干气体)比容：1kg绝干空气和相应Hkg水汽体积之和。3.比热cH(Humidheat)或比热容KJ/(kg·℃)比热：1kg绝干空气及相应Hkg水汽温度升高1℃所需要的热量式中：cg—绝干空气的比热，KJ/(kg·℃)；cv—水汽的比热，KJ/(kg·℃)。对于空气-水系统：cg=1.01kJ

8、/(kg·℃)，cv=1.88kJ/(kg·℃)4.焓I(Totalenthalpy)焓：1kg绝干空气的焓与相应Hkg水汽的焓之和。由