热力学工程与设备 第四章 干燥过程与设备.ppt

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1、干燥过程：用加热蒸发的方法除去物料中的部分物理水分的过程湿物料置于空气中时，若其表面的水蒸气分压大于空气中水蒸气的分压，则物料表面的水蒸气就会向空气中扩散——外扩散。物料表面的水蒸气向空气中扩散后，物料内部与表面的水分浓度出现差别（内>外），则内水分向表面扩散——内扩散。第一节概述干燥方法分类特点干燥方法自然干燥人工干燥外热源法传导加热、对流加热、辐射加热、对流—辐射加热表面温度>内部温度，热量传递方向与水分内扩散方向相反。内热源法工频干燥、交变电磁场、焦尔热效应、高频干燥表面温度<内部温度，热量传递方向与水分内扩散方向相同。在硅酸盐工业中，常用对流加热，加热介质为热空气或热烟气。第二节湿空气

2、的性质用热空气或热烟气干燥湿物料时，湿物料表面蒸发的水蒸气进入热空气或热烟气中；热空气中含有水蒸气而成为湿空气。因而湿空气的性质对干燥有很大的影响，因此，研究干燥必须研究湿空气的性质。一、干空气和水蒸气的分压湿空气是干空气和水蒸气的混合物。湿空气的总压力为p=干空气pa+水蒸气的分压为pw而：pa=ρaRaTpw=ρwRwTRa=287.1kJ/kg.K，Rw=462kJ/kg.K。二、空气的湿度——湿空气中水蒸气的含量。三种表示方法空气中水蒸气的含量不可能无限多，当ρah超过某一限度时，便有部分水蒸气凝结成水而析出。含有最大水蒸气量的空气称为饱和空气，相应的水蒸气分压力称为饱和蒸气压，用Ps

3、w表示，饱和空气的绝对湿度用ρsw表示，则1、绝对湿度（ρah）：定义：单位体积的湿空气中所含有的水蒸气的质量。单位：kg/m3湿空气。表达式：Psw值在书上p338表6-12、相对湿度（φ）：定义：湿空气的绝对湿度与同温度同总压下饱和空气的绝对湿度之比。相对湿度表示湿空气的饱和程度，它反映空气作为干燥介质时所具有的干燥能力φ=0，为干空气；φ=100%，为饱和湿空气。φ越大，表示湿空气的吸湿能力越小。表达式：3、湿含量(x或H）定义：1kg干空气中所含的水蒸气质量称为湿空气的湿含量。单位：kg水蒸气/kg干空气物料在空气中干燥时，空气的湿度逐渐增大，水分逐渐增多，但干空气的质量却保持不变，因

4、此，在干燥过程中，常用1kg干空气作为计算基准。三、湿空气的密度和比容：单位质量湿空气的体积。密度比容：单位质量湿空气的体积。四、湿空气的焓（热含量）（I）定义：湿空气中的干空气的热含量与水蒸气的热含量之和基准：1kg干空气，0℃。每千克干空气热含量：Ia=cat（kJ/kg干空气）每千克水蒸气热含量：Iw=cwt+2490（kJ/kg水蒸气）湿空气的焓:I=cat+（cwt+2490）x=（ca+cwx）t+2490x（kJ/kg干空气）其中:200℃以下：Ca≈1.01kJ/kg℃,cw=1.88kJ/kg℃2490（kJ/kg水蒸气）为水在0℃时的汽化潜热。在干燥过程中，通常是利用湿空气

5、的显热部分。2.湿球温度(tw):在温度计的温包上裹以湿纱布，纱布的一端浸入水中，平衡状态下该温度计所指示的温度。干湿球温度计工作原理：湿纱布表面处的空气湿度xw比空气主流中的湿度x大，则水汽由纱布向空气中扩散，导致湿纱布表面的水分不断汽化。汽化水分所需要的汽化潜热，首先来自湿纱布，使其温度下降（即湿球温度计的读数下降），从而使气流与纱布之间产生温差，纱布将从空气中获得热量供水份蒸发。当空气向湿纱布的传热速率等于水分汽化耗热的速率时，湿球温度计的读数维持不变，此时的温度为湿球温度tw。五、湿空气的温度参数——四个温度参数1.干球温度(t):湿空气的实际温度相对湿度通常用干湿球温度计来衡量3、露

6、点（td）：定义：未饱和的湿空气在湿含量H不变的情况下，冷却达到饱和状态时的温度。若露点时的饱和蒸汽压为pd，即此时湿空气中蒸汽压为pd则空气中的湿含量为：即：4、绝热饱和温度（tac）——理论湿球温度定义：在绝热的条件下，空气达到饱和时所显示的温度。实验证明，对于水—空气系统，在一定温度和湿度下，tas=tw表明绝热饱和温度是空气在焓不变的情况下增湿冷却而达到的饱和温度未饱和饱和不饱和空气进入到饱和绝热容器内，容器内的水分蒸发到不饱和气体中，不饱和气体的湿含量增加（xac>x)水分蒸发需要热量来源于不饱和气体，使其温度降低到饱和水的温度tac（tac

7、入饱和气体，所以该过程近似为等热焓过程(Iac=I）几点说明：若空气为饱和湿空气（φ=1），则t=tw=td；若空气为不饱和湿空气（φ<1），则t>tw>td。φ越小，离饱和状态越远，空气流经湿布时的汽化水分越多，则空气与水之间温差越大，即tw越低。φ与空气的温度有关，即：φ=f（t，tw）若已知t，tw，则可以查表求取φ。第三节　湿空气的湿度图（I-x图）及应用在坐标图上表征湿空气性质的各参数间