第八章干燥
喷雾干燥设备的原理技术
特点：载热体在系统中组成一个封闭的循环回路， 有利于节约载体热。
回收有机溶剂，防止污染大气，载热体大多使用 惰性气体（如N2,CO2等）。 流程：从干燥塔排除的废气，经旋风除尘器除去 微细粒子，然后进入冷凝器。
冷凝器的作用:是将废气中的溶剂（或水分）冷凝 下来，除湿后的尾气经鼓风机升压，进入一个间 接式加热器后又变为热风，如此往复循环使用。
由于高温热风进入干燥室立即与（含水多的 物料）喷雾液滴接触，室内温度急降，不会 使干燥的物料受热过度，料温升高较小，因 此适宜于热敏性物料的干燥。风与物料接触 不充分，越到底部，传热温差小，传热速率 小。
在并流系统中，最热的干燥空气与水分含量最 大的液滴接触，因而迅速蒸发，液滴表面温度 接近于空气的湿球温度，同时空气的温度也随 着降低，因此，从液滴到干燥成品的整个过程 中，物料的温度不高，这对于热性物料的干燥 是特别有利的。这时，由于蒸发速度快，液滴 膨胀甚至破裂，因此并流操作时所得产品常为 非球形的多孔颗粒，具有较低的视密度。
自惰就是指系统中有一个自制惰性气体的装置。 在这个装置中，引入空气和可燃性气体进行燃烧， 将空气中的氧气烧掉，剩下氮气和二氧化碳作为 干燥介质。
为使系统中气体压力平衡，在鼓风机出口处安装 一个放气减压装置，部分空气可排放到大气中。
适用于：有臭气发出，产品有高度爆炸性，着火 危险，通过燃烧消除掉臭气和产品粉末。
常用于压力喷雾。
对于逆流操作系统中，在塔顶， 喷出的雾滴与塔底上来的热空 气相接触，因此，蒸发速度较 并流的慢。在塔底，最热的干 燥空气与最干的颗粒接触，物 料易过热.
若干燥产品能经受高温，需要 较高的视密度时，则用逆流系 统最合适。
逆流过程中，平均温度差和分 压差较大，停留时间较长，有 利于传质和传热，热的利用率 也高。
第八章 干燥
一、影响干燥速度的因素 二、确定干燥介质参数的依据
一、影响干燥速度的因素 1、影响内扩散的因素 、
热湿传导：温度差引起的水分沿温度梯度方向扩散。 热湿传导：温度差引起的水分沿温度梯度方向扩散。 热端 冷端 内扩散形式 湿传导：湿度差引起的水分沿湿度方向的扩散。 湿传导：湿度差引起的水分沿湿度方向的扩散。 湿端 干端
第八章
8.1 干燥过程
坯体的干燥
8.2 干燥制度的确定 8.3 干燥方法
干燥的目的：排除坯体中的水分， 干燥的目的：排除坯体中的水分，同时赋予坯体一 定的干燥强度， 定的干燥强度，满足搬运以及后续工 修坯、粘结、施釉）的要求。 序（修坯、粘结、施釉）的要求。
8.1 干燥作用与干燥过程
一、坯体中水分的类型及结合形式
四、 坯体干后性质的影响因素
1）与后续工序的关系 ） 要求干坯强度高 最终含水率一定程度上决定坯体的气体率和干坯强度 水分过高会降低生坯强度，窑炉效率， ①水分过高会降低生坯强度，窑炉效率，施釉后难以达 到要求的釉层厚度。 到要求的釉层厚度。 ②水分过低则会在大气中吸湿，产生表面裂纹， 浪费干 水分过低则会在大气中吸湿，产生表面裂纹， 燥能量。 燥能量。 一定的气孔率可保证釉料能粘在坯体上 渗透性则保证施釉后坯体内外成分均匀
2、 影响外扩散的因素 、
表面水分汽化，向介质扩散。 表面水分汽化，向介质扩散。 表面水蒸气分压与介质分压差） （表面水蒸气分压与介质分压差） 相关因素：干燥介质、生坯的温度； 相关因素：干燥介质、生坯的温度； 干燥介质的流速、方向。 干燥介质的流速、方向。
3、其它因素 、
1）干燥方式； ）干燥方式； 2）坯体厚度和形状 ） 3）干燥设备的结构以及坯体放置位置是否合理。 ）干燥设备的结构以及坯体放置位置是否合理。
第八章干燥二、湿空气的性质(二)
主讲教师:沈吉林
8
化工原理
0.16
H
0.14
0.12
0.10
0.08
绝热饱和线 等焓线
等湿球温度线
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 120
温度/℃
主讲教师:沈吉林 湿空气的湿度-温度图
湿度/kg.(kg干空气)-1
主讲教师:沈吉林
4
化工原理
0.16
H
0.14
等湿线
湿度/kg.(kg干空气)-1
0.12
0.10
0.08
0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
温度/℃
主讲教师:沈吉林 湿空气的湿度-温度图
5
化工原理
湿空气的湿度图及其应用 一、湿空气的湿度图（t-H图） 3、 等相对湿度线（等φ线） ： 它是一组从左下角发出的曲线，在同一条相对湿度 线上都具有相同的相对湿度。φ=100%的曲线称为饱和空 气线，这时空气完全被水蒸气所饱和。饱和空气线的左 上方是过饱和区域，这时湿空气成雾状，故称雾区，不 能用来干燥物料。饱和空气线的右下方是不饱和空气区 域，这个区域中的空气可以作为干燥介质。由图中可以 看出，当湿空气的湿度一定时，温度越高，则相对湿度 百分数越低，其吸水能力越强。因此，对于干燥操作有 意义的是φ=100%饱和空气线的右下方不饱和区域。
主讲教35 1.25 1.00 2490 2460 1.35 2430 1.05
湿热/kJ.(kg干空气.℃)-1
第八章干燥四、干燥的能量衡算
干燥过程的能量衡算
热量衡算:
预热器提供的热量QP
干燥器输入的热量QD 整个干燥系统的总传热量Q 干燥器的热效率和干燥效率 空气通过干燥器时的状态变化
主讲教师:沈吉林
1
化工原理
热量衡算:
连续干燥过程的热量衡算示意图 主讲教师:沈吉林
2
化工原理
热量衡算:
主讲教师:沈吉林
3
化工原理
热量衡算:
上式称为连续干燥系统热量衡算基本方程式
主讲教师:沈吉林
8
化工原理
热量衡算: 分析
加热干燥系统的总热量Q主要用于
加热空气 加热并汽化水分
L 1.01 1.88H 0 (t2 t0 )
W (2490 1.88t2 4.1871 )
加热湿物料
热损失 主讲教师:沈吉林
GCm (2 1 )
主讲教师:沈吉林
6
化工原理
热量衡算: 湿物料的焓的表示:
以0℃液态湿分及固体的焓为0，则以1kg 绝干物料为基准的焓：
I ' (Cs XCw ) ; C s : 绝干物料的比热 ;
C w : 水分的比热 ; Cm : 湿物料的比热 ;
' LI1 G I1' QD LI 2 G I 2 QL
干燥器
t0=20℃ W2=0.2%,θ2=60℃ Cs=3.5kJ/kg.℃
QD
解:（1）新鲜空气用量，kg/h；
X1 w1 0.03 0.03093 1 w1 1 0.03 X2 w2 0.002 0.002 1 w2 1 0.002
G G1 (1 w1 ) 1200 (1 0.03) 1164 kg / h
第八章 干燥技术
非结合水分：与物料机械形式的结合，附着在物料表面的水，具有和独立存
在的水相同的蒸汽压和汽化能力。 结合水分：与物料存在某种形式的结合，其汽化能力比独立存在的水要低， 蒸汽压或汽化能力与水分和物料结合力的强弱有关。
热干燥过程的基本流程
新鲜空气 过滤器 鼓风机 加热器
中多余的湿份。
除湿方法
机械除湿——如离心分离、沉降、过滤。 物理化学除湿——加干燥剂如硅胶、无水氯化钙、石灰等 干燥 ——利用热能使湿物料中的湿份汽化。除湿程
度高，但能耗大。
惯用做法：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干燥掉，以降低
除湿的成本。
干燥分类
因此，干燥速率也是一个定值；
实际上，该阶段的干燥速率决定于物料表面水分汽化的速率、决 定于水蒸气通过干燥表面扩散到气相主体的速率。因此，又称为 表面汽化控制阶段。 此时的干燥速率几乎等于纯水的汽化速度，和物料湿含量、物料 类别无关； 影响因子主要有：空气流速、空气湿度、空气温度等外部条件。
热空 气流 过湿 物料 表面
热量 传递 到湿 物料 表面 传热过程
内部 水分 扩散 到表 面 传质过程
传热推动力：热空气的温度t空气 >物料表面的温度t物表
干燥曲线和干燥速率曲线
干燥速率曲线：干燥速率 U 或干燥速度 N 与湿含量 X 的关系曲线。 干燥过程的特征在干燥速率曲线上更为直观。
干速率 U 或 N C
喷雾干燥设备
采用雾化器，将料液分散成细小雾滴，在喷雾干燥器内 直接进行干燥，并采用旋风分离器对干燥后的物料进行 回收；
内科学(第9版)第八篇 风湿性疾病 第八章 干燥综合征
内科学（第9版）
三、干燥综合征的病理
唾液腺和泪腺为代表的外分泌腺受累，表现为腺体导管扩张、狭窄及腺体间质大量淋巴细胞浸 润、小唾液腺上皮细胞破坏和萎缩。
其他外分泌腺体也出现类似表现 ➢ 如皮肤、呼吸道和阴道黏膜 ➢ 胃肠道胆小管、胰腺导管 ➢ 肾小管
内科学（第9版）
四、干燥综合征的临床表现
局部表现： ➢ 口腔干燥症： 口干、频繁饮水、进干食需水送服 猖獗龋齿、牙齿变黑及片状脱落， 唾液腺炎、腮腺炎 舌痛、干裂、舌乳头萎缩、呈“镜面舌” ➢ 干燥性角结膜炎： 眼干涩、异物感、磨砂感、 少泪，泪腺肿大、眼睑肿胀 角膜溃疡
内科学（第9版）
一、概述
（一）概念
原发性干燥综合征（primary Sjogren’s syndrome，pSS）是一种以侵犯泪腺、唾液腺等外分泌腺 体、B淋巴细胞异常增殖、组织淋巴细胞浸润为特征的弥漫性结缔组织病。临床上主要表现为干 燥性角结膜炎和口腔干燥症，还可累及内脏器官。
（二）流行病学
估测我国pSS的患病率为0.29％～0.77％，好发年龄为30～60岁 老年人的患病率为2％～4.8％ 女性多见，男女比为1∶9~1：10
第八章
干燥综合征
作者 : 田新平
单位 : 中国医学科学院北京协和医学院 北京协和医院
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
重点难点
掌握 干燥综合征的临床表现和分类标准
熟悉 干燥综合征的相关辅助检查和治疗要点
了解 干燥综合征的病理、病因和发病机制
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内科学（第9版） 系统表现：
第八章干燥五、干燥过程的机理
主讲教师:沈吉林
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化工原理
三、固体物料的干燥机理
干燥过程：当湿物料与不饱和空气接触 时，X 向 X* 接近，干燥过程的极限为 X*。
吸湿过程：若 X<Xh ，则物料将吸收饱 和气体中的水分使湿含量增加至湿含量 Xh，即 最大吸湿湿含量，物料不可能通过吸收饱和气 体中的湿份使湿含量超过 Xh。
主讲教师:沈吉林
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主讲教师:沈吉林
14
化工原理
例题分析 在常压25℃下，水分在ZnO与空气间的平衡关 系为：相对湿度 ＝100%，平衡含水量X*＝ 0.02 kg水/kg干料；相对湿度 ＝40%，平衡 含水量X*＝0.007 kg水/kg干料；现ZnO的含水 量为0.25 kg水/kg干料，令其与25℃， ＝
化工原理
在干燥时，当湿物料中的含水量大于该 条件下的平衡含水量，与湿空气接触，湿物料 表面水分汽化，向湿空气中扩散，同时湿物料 内部的水分借扩散作用向表面移动并汽化；也 就是说干燥过程中，同时进行内部扩散和表面 汽化；实际上，在干燥干燥时，物料表面水分 汽化速率大于内部扩散速率，则称为内部扩散 控制，反之，则为表面汽化控制。
二、结合水分与非结合水分 一定干燥条件下，水分除去的难易， 分为结合水与非结合水。
1、非结合水分：
⑴与物料机械形式的结合，附着在物料表面的水； ⑵具有和独立存在的纯水相同的蒸汽压和汽化工原理
化工原理 第八章 固体干燥.
第八章固体干燥第一节概述§8.1.1、固体去湿方法和干燥过程在化学工业,制药工业,轻工,食品工业等有关工业中,常常需要从湿固体物料中除去湿分(水或其他液体),这种操作称为”去湿”.例如:药物,食品中去湿,以防失效变质,中药冲剂,片剂,糖,咖啡等去湿(干燥) 塑料颗粒若含水超过规定,则在以后的注塑加工中会产生气泡,影响产品的品质. 其他如木材的干燥,纸的干燥.一、物料的去湿方法1、机械去湿：压榨，过滤或离心分离的方法去除湿分，能耗底，但湿分的除去不完全。
2、吸附去湿：用某种平衡水汽分压很低的干燥剂（如CaCl2，硅胶，沸石吸附剂等）与湿物料并存，使物料中水分相续经气相转入到干燥剂内。
如实验室中干燥剂中保有干物料；能耗几乎为零，且能达到较为完全的去湿程度，但干燥剂的成本高，干燥速率慢。
3、供热干燥：向物料供热以汽化其中的水分，并将产生的蒸汽排走。
干燥过程的实质是被除去的湿分从固相转移到气相中，固相为被干燥的物料，气相为干燥介质。
工业干燥操作多半是用热空气或其他高温气体作干燥介质（如过热蒸汽，烟道气）能量消耗大，所以工业生产中湿物料若含水较多则可先采用机械去湿，然后在进行供热干燥来制得合格的干品。
二、干燥操作的分类1、按操作压强来分：1）、常压干燥：多数物料的干燥采用常压干燥2）、真空干燥：适用于处理热敏性，易氯化或要求产品含湿量很低的物料2、按操作方式来分：1）、连续式：湿物料从干燥设备中连续投入，干品连续排出特点：生产能力大，产品质量均匀，热效率高和劳动条件好。
2）、间歇式：湿物料分批加入干燥设备中，干燥完毕后卸下干品再加料如烘房，适用于小批量，多品种或要求干燥时间较长的物料的干燥。
3、按供热方式来分：1）、对流干燥：使干燥介质直接与湿物料接触，介质在掠过物料表面时向物料供热，传热方式属于对流，产生的蒸汽由干燥介质带走。
如气流干燥器，流化床，喷雾干燥器。
2）、传导干燥：热能通过传热壁面以传导方式加热物料，产生的蒸汽被干燥介质带走，或是用真空泵排走（真空干燥），如烘房，滚筒干燥器。
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干燥
一、选择题。
1．已知湿空气的如下两个参数，便可确定其他参数。
A．H ，p B．H ，t d
C．H ，t D．I ，t as
2．当空气的相对湿度ф= 60%时，则其三个温度：t（干球温度）、t W（湿球温度）、t d（露点）之间的关系为。
A．t = t W = t d B．t > t W > t d
C．t < t W < t d D．t > t W = t d
3．湿空气在预热过程中不变化的参数是。
A．焓B．相对湿度
C．湿球温度D．露点
4．物料的平衡水分一定是。
A．结合水分B．非结合水分
C．临界水分D．自由水分
5．同一物料，如恒速阶段的干燥速率加快，则该物料的临界含水量将。
A．不变B．减少
C．增大D．不一定
6．已知物料的临界含水量为0.18（干基，下同），现将该物料从初始含水量0.45干燥至0.12，则干燥终了时物料表面温度θ为。
A．θ> t W B．θ= t W C．θ= t d D．θ= t 7．利用空气作介质干燥热敏性物料，且干燥处于降速阶段，欲缩短干燥时间，则可采取的最有效措施是。
A．提高干燥介质的温度B．增大干燥面积、减薄物料厚度
C．降低干燥介质相对湿度D．提高空气的流速
8．同一种物料在一定干燥条件下，物料愈厚，则其临界含水量。
A．低B．不变C．高D．不定
9．物料的平衡水分随其本身温度升高的变化趋势为。
A．增大B．减少
C．不变D．不确定
10．在一定温度下，物料的结合水与非结合水的划分，取决于。
A．空气的状态
B．物料的性质
C．由空气状态和物料特质共同决定
D．影响因素复杂，难以判断
11．在两种干燥器中，固体颗粒和干燥介质呈悬浮状态接触。
A．厢式与气流B．厢式与流化床
C．洞道式与气流D．气流与流化床
12．空气的饱和湿度H W是湿空气的如下参数的函数。
A．总压和干球温度B．总压及湿球温度
C．总压及露点D．湿球温度及焓
13．对于一定干球温度的空气，当其相对湿度愈低时，其湿球温度。
A．愈高B．愈低
C．不变D．不一定，尚与其他因素有关14．物料中的平衡水分随温度的升高而。
A．增大B．减小
C．不变D．不一定，还与其他因素有关15．在湿度图中，下列哪些线上露点温度相等？
A．等相对湿度线B．等焓线
C．等湿度线D．绝热冷却线
二、填空题。
1．对流干燥操作的必要条件是；
干燥过程是相结合的过程。
2．在一定的温度和总压强下，以空气作干燥介质，当所用空气的相对湿度ф减小时，则湿物料的平衡水分相应，其自由水分相应。
3．恒定的干燥条件是指空气、、均不变的干燥过程。
4．在恒速干燥阶段，湿物料表面的温度近似等于。
5．干燥速率的一般表达式为，在表面汽化控制阶段，则可将干燥速率表达为。
6．理想干燥或等焓干燥过程是指，干燥介质进入和离开干燥器的焓值。
7．写出三种对流干燥器名称：、、。
8．不饱和空气中水蒸气分压越高，其湿度越。
9．对不饱和空气进行加热，使温度由t1升至t2，此时其湿球温度，相对湿度，露点，湿度。
10．一定湿度H的气体，当总压P加大时，露点t d；而当气体温度t升高时，则t d。
11．当湿空气的总压一定时，相对湿度φ仅与及有关。
12．湿空气的干球温度、湿球温度、露点在情况下相等。
13．在湿度一定时，不饱和空气的温度越低，其相对湿度越。
14．对于为水蒸气所饱和的空气，则其干球温度t、湿球温度t W、绝热饱和温度t as及露点温度t d间的关系是t t W t as t d 。
15．用空气作为湿物料的干燥介质，当所用空气的相对湿度较大时，湿物料的平衡水分相应，自由水分相应。
16．在恒定干燥条件下用空气进行对流干燥（忽略辐射传热的影响）时，在恒速干燥阶段，物料的表面温度等于温度。
17．恒定的干燥条件是指空气的、、以及都不变。
18．一吸湿性物料和一非吸湿性物料具有相同的干燥面积，在相同的干燥条件下干燥，在恒速干燥段，前者的干燥速度为U1，后者的干燥速度为U2，则U1U2 。
（大于、等于、小于）
19．干燥操作中，干燥介质（不饱和湿空气）经预热器后湿度，温度。
20．对热空气掠过某湿物料层表面所进行的干燥过程，若空气流速、温度不变，湿度增加，则恒速阶段干燥速率U C；物料的临界含水量X C。
三、计算题。
1．有一干燥器，每小时处理湿物料1000kg,干燥操作使物料的湿基含水量由40%减至5% 。
干燥介质是空气，初始温度为293K，初始湿含量为0.009kg 水/kg干空气，离开干燥器的湿含量为0.039kg水/kg干空气。
试求：
①水分蒸发量，kg/s ；
②空气消耗量，kg干空气/s ；
③若干燥收率为95%，求产品量，kg/s ；
④如鼓风机装在新鲜空气进口处，风机的风量应为若干m3/s ？
2．在连续干燥器中用热空气作干燥介质对晶体物料进行干燥。
湿物料的处理量为1600kg/h，进、出干燥器的湿基含水量分别为0.12及0.02；空气进、出干燥器的湿度分别为0.01及0.028。
忽略物料损失，试求水分蒸发量、单位空气消耗量及新鲜空气消耗量、干燥产品量。