固体 干燥
固体物料的干燥PPT(化工原理)
03 干燥过程分析
干燥过程的物理变化
01
02
03
去除水分
通过蒸发或升华的方式， 将固体物料中的水分去除， 使其达到所需的干燥程度。
形态变化
随着水分的去除，固体物 料的形态会发生变化，如 从湿润状态变为干燥状态。
在真空环境中，利用低温或高温使物 料中的水分蒸发，适用于易氧化、易 分解或热敏性物料的干燥。
06
其他干燥方法
如微波干燥、冷冻干燥等。
干燥的物理化学基础
湿分的概念
湿分是指物料中所含的水分或其他溶剂，是影响干燥过程的重要因素。湿分的性质、含量和状态对干燥速率、产品质 量和能耗等都有重要影响。
湿分蒸发的原理
通过干燥可以去除物料 中的水分或其他溶剂， 获得一定组成的干制品 。
干燥后的物料体积缩小 ，重量减轻，便于运输 和贮存。
干燥可以改善物料的外 形、色泽和口感，提高 产品质量。
在许多加工过程中，如 造纸、纺织、陶瓷等， 干燥是必不可少的工艺 环节。
干燥的原理和分类
干燥原理
干燥是利用热能将物料中水分或其他溶剂蒸发 掉的过程。根据传热方式和传质推动力的不同，
其他领域的干燥应用
污泥的干燥
污泥在处理过程中需要经过干燥 处理，以降低水分含量，便于后 续的处理和利用。
废水的蒸发
废水在处理过程中需要通过蒸发 工艺，将水分从废水中分离出来 ，实现废水的净化。
05 干燥的优缺点分析
干燥的优点
高效节能
通过去除物料中的水分，提高 其含水率，使其达到所需的干 燥程度，从而减少能源消耗。
固体干燥3-干燥速率与干燥过程计算
• 非等焓干燥过程 • 实际干燥过程：
ìDq > 0
îíQ损 > 0
Þ G2 (cpm1q2 - cpm2q1 ) > 0
• a、则I2<I1 • 如BD线
• 若t2不变 • HD<HC • ÞV增多
• b、若Q补>0 • 则I2>I1, 如BE线 • 若t2不变 • HE>HCÞV减少 • 求解
的） • H1 = H0 • Q损可求取，一般 Q损= 5～10%Q
• q2：实验或经验确定
• t1：选定
ì选择：t 2或j 2
求解V和Q补
Þ
ïí* 选择：Q补（Q补
=
0）或（H
2、j
2、t
）中的一个
2
ïî须对干燥过程进行简化 ，因空气出口状态不确 定）
求解V和（H
2、j
2、t
）中的另一个
2
（1）理想干燥器 （理想干燥过程，绝热干燥过程）
NA
= - GC dX
A × dt
=
KX( X
- X*)
ò ò •
•
其中：KX为系数，即CE直线的斜率 积分上式， t2 dt = GC XC dX
KX
=
(NA )恒 XC - X *
0
AK X X2 X - X *
t2
=
GC ( X - X *) A（N A）恒
ln
XC X2
-
X X
* *
三、连续干燥过程的数学描述
• b、废气带走的热量：V×I2 • c、干燥器的热损失：Q损
（3）干燥器内总热量衡算式
VI1 + GCcpm1q1 + Q补 = VI2 + GCcpm2q2 + Q损 Þ Q补 = V（I2 - I1）+ GCcp（m q2 - q1）+ Q损
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。
《固体干燥》课件
真空干燥
真空干燥是指在真空环境中，使固体物料中的水分蒸发并逐 渐干燥的方法。
真空干燥可以降低水的沸点，加快干燥速度，同时可以防止 物料氧化、变质等，但需要特殊的真空设备和较高的操作技 术。
微波干燥
微波干燥是指利用微波能量使固体物料中的水分迅速蒸发 并逐渐干燥的方法。
在固体干燥过程中，湿分在固体内部 的扩散是干燥过程的重要环节。扩散 速率取决于湿分在固体中的扩散系数 和浓度梯度。
相变原理
相变原理是指通过物质相变来去除湿分的原理。
在相变原理中，物质首先被加热到熔点或沸点，然后通过相变释放出所含的湿分。 常见的相变干燥剂包括氯化钙、碱石灰等。
相变原理适用于大量湿分的去除，尤其在需要快速干燥的场合。然而，相变过程需 要消耗大量能量，因此在实际应用中需综合考虑能耗和干燥效果。
05
固体干燥的影响因素
温度的影响
温度升高，干燥速率加快
随着温度的升高，分子热运动加快，水分子的扩散速度和蒸发速度都会增加，从而加快 了干燥速率。
温度对干燥平衡的影响
温度的升高可能会导致干燥平衡的湿度值发生变化，因为温度会影响物质的吸附等温线 。
湿分的影响
要点一
湿分含量越高，干燥时间越长
湿分含量越高，需要蒸发的水分越多，干燥时间就越长。
《固体干燥》课 件
目录
• 固体干燥概述 • 固体干燥原理 • 固体干燥技术 • 固体干燥设备 • 固体干燥的影响因素 • 固体干燥的优化与改进 • 固体干燥的发展趋势与展望
01
固体干燥概述
定义与特点
定义
固体干燥是指通过物理或化学方法将固体物料中的水分或其他溶剂去除，使其 达到所需的干燥状态的过程。
化工原理7固体干燥
化工原理7：固体干燥1. 简介固体干燥是化工过程中常用的一种技术，在许多行业中都有广泛的应用。
固体干燥的目的是去除固体材料中的水分或其他溶剂，以提高其保存性、稳定性和使用性能。
本文将介绍固体干燥的原理、常用的干燥方法以及干燥过程中需要注意的问题。
2. 固体干燥的原理固体干燥的原理是基于蒸发的原理，即将液体中的水分或溶剂蒸发掉，使固体材料中的水分含量降低。
固体干燥的过程中主要发生三个阶段的变化：加热阶段、干燥阶段和冷却阶段。
加热阶段：在这个阶段，固体材料被暴露在高温环境中，使其表面的水分开始蒸发。
同时，固体材料内部的水分也会通过温度梯度的传导逐渐向表面迁移。
干燥阶段：在加热阶段之后，固体材料的表面水分已经蒸发光了，此时需要继续加热，使固体内部的水分逐渐排出。
这个阶段需要维持一个适当的温度和湿度条件。
冷却阶段：在固体材料的内部水分排除后，需要将温度逐渐降低，使固体完全干燥。
冷却阶段也是干燥过程中的最后一个阶段。
3. 常用的固体干燥方法固体干燥有许多不同的方法，下面介绍几种常见的固体干燥方法：3.1 自然干燥自然干燥是最简单直接的干燥方法之一，它利用自然环境中的风力和阳光将固体材料中的水分蒸发掉。
自然干燥的优点是成本低廉，但缺点是速度较慢，无法控制干燥的速度和温度。
3.2 通风干燥通风干燥是通过将空气吹入干燥室，利用空气中的热量和携带的湿度将固体材料中的水分蒸发掉。
通风干燥的优点是干燥速度较快，可以通过控制风速和温度来控制干燥的速度和效果。
3.3 热空气干燥热空气干燥是将热空气通过固体材料中，以提高固体材料表面的温度，从而使水分蒸发。
热空气干燥的优点是速度快，可以精确控制干燥速度和温度，缺点是需要大量的能源。
3.4 微波干燥微波干燥是将微波辐射传递到固体材料中，利用微波辐射的加热效应使固体材料中的水分蒸发。
微波干燥的优点是速度快，能耗低，但需要对固体材料的形状和尺寸进行适当的调整。
4. 注意事项在进行固体干燥过程中，需要注意以下几点：•确定干燥的目标，即需要达到的水分含量或溶剂含量。
固体干燥的方法是
固体干燥的方法是
固体干燥的方法有以下几种：
1. 自然干燥：将固体放置在通风的环境中，利用自然的风力和气温来进行干燥。
这种方法适用于温度和湿度适中的情况下，干燥时间相对较长。
2. 加热干燥：将固体加热至一定温度，利用热量将固体内部的水分蒸发出来。
常见的加热干燥方法包括烘箱、干燥室等。
这种方法适用于对干燥速度要求较高的情况，但对于一些温度敏感的物质可能会引起热解、变性等问题。
3. 露点干燥：将固体置于低于其露点的环境中，利用湿空气中的冷凝作用将固体表面的水分转化为液态水，然后通过排水将水分去除。
这种方法适用于对固体要求较高的干燥效果的情况，如一些对水分敏感的药物和化学品。
4. 真空干燥：将固体物质置于真空环境中，在减压的作用下，利用低压下水分的蒸发和气化来进行干燥。
这种方法适用于对温度、湿度要求较高的情况，也适用于对固体脆弱、易氧化、易挥发的物质进行干燥。
需要根据具体的固体物质的特性和需求来选择合适的干燥方法。
固体干燥原理
固体干燥原理
固体干燥原理是指通过一系列的物理和化学过程将液体或潮湿的固体转化为干燥的固体。
固体干燥的过程可以通过以下几个步骤来实现：
1. 蒸发：当潮湿的固体加热时，固体表面的水分开始蒸发。
这是因为加热能够增加水分的分子动能，使其逃离固体表面形成蒸汽。
2. 扩散：一旦固体表面产生了水蒸汽，它会向空气中扩散。
扩散是水分分子沿着浓度梯度从高浓度区域向低浓度区域移动的过程。
3. 对流：干燥过程中的对流也起着重要的作用。
当空气与固体表面接触时，它会带走水蒸汽，并将其带到相对湿度较低的区域。
这种对流可以加快水分分子从固体表面脱附的速度。
4. 吸附：一旦水分分子进入空气中，它们会与空气中的水分子发生吸附作用。
吸附是指水分分子与空气分子之间的相互作用力，使水分分子停留在空气中而不重新被固体吸收。
通过将上述步骤结合起来应用，固体干燥的原理就能够实现。
在实际应用中，常见的固体干燥方法包括热风干燥、真空干燥、冷冻干燥等，它们都是基于这些原理来进行的。
这些方法在工业生产、食品加工、制药等领域得到了广泛应用，能够有效地将潮湿的固体转化为干燥的固体，提高产品的质量和保存期限。
固体物料的干燥PPT(化工原理)
应用实例
介绍固体物料干燥技术在化工、食品、制药等领域的 应用实例，如活性炭的制备、食品添加剂的干燥等， 说明干燥技术在工业生产中的重要性和实际应用价值 。
05
固体物料的干燥工业应用 与发展趋势
固体物料的干燥在各行业的应用现状
农业
谷物、种子、果蔬等农 产品的干燥，确保食品
质量和延长保质期。
制药
中药材、原料药、药片 的干燥，确保药品质量
发展多种形式的干燥技术，满 足不同物料和工艺的干燥需求
。
环保要求
严格控制干燥过程中的环境污 染，实现绿色生产。
未来干燥技术的研究方向与展望
新材料在干燥技术中的应用
热泵干燥技术的研究
探索新型材料在干燥过程中的作用和应用 前景。
研究热泵干燥技术的原理和应用，提高能 源利用效率。
微波与远红外干燥技术的研究
02
干燥技术与方法
自然晾干
优点
简单易行，成本低，不需特殊设备。
缺点
干燥时间长，受天气和环境影响较大，不适用于大量物料的干燥。
热风干燥
优点
干燥效率高，适用于大量物料的干燥。
缺点
能源消耗较大，干燥过程中可能会对物料产生一定的热损伤。
红外线干燥
优点
干燥效率高，对物料损伤小，适用于敏感物料的干燥。
缺点
实验步骤
准备实验器材和物料、搭建实验装置、测量湿空气参数、 开始干燥实验、记录数据、结束实验、清理现场。
要点二
实验操作
将待干燥物料置于干燥器内，加热空气至一定温度和湿度 ，通过湿空气与物料的热湿交换，使物料中的水分蒸发并 随空气排出。操作过程中需注意控制干燥温度、湿度和空 气流量等参数。
实验结果与数据分析
固体干燥定义
一、定义：利用热能使物料中的水分汽化并由
气流带走或真空抽走的单元操作。
区别于利用重力或离心力进行的机械除湿。在 工业生产中往往先采用机械除湿除去大量水分 然后再干燥去除残余水分的方法。
二、目的：使物料中的湿分（水分或者溶剂） 含量达到规定的要求，从而进一步贮存、运输 或加工。在食品工业中应用广泛，如麦片、奶 粉、饼干、方便面等。
6
四、必要条件
物料表面的水气压强大于干燥介质（空气）中的水气 分压。二者差别越大，干燥进行得越快。若干燥介质 被饱和，推动力为零，扩散立即停止。
传热推动力---温差 干燥速率由二者共同决定
传质推动力---压差
干燥既是传热过程又是传质过7
五、湿空气的性质
=0，空气就成为绝干空气；
=1，空气为水气所饱和，也就是饱和空气，此时吸 湿能力为0，不能用来做干燥介质。
2021/3/6
固体干燥定义
11
湿度与相对湿度
与湿度相比，湿度为湿空气中含水气的绝对值，而相 对湿度为湿空气中含水气的相对值。只有相对湿度才 能说明湿空气的吸湿能力。
二者的数学关系 p1ps
湿比热容 c r
定义：以单位质量绝干气为计算基准的湿空气比热容。 ---升高1°C所需要的热量。
数学式 cr cg cvrm
绝干气的比热容
水气的比热容
在常用温度范围内，cg 1.01kJ/kg干空气•K
cv 1.88kJ/kg水气•K cr=1.01+1.88rm kJ/kg绝干气K
2021/3/6
rm
0.622 p1 pp1
对于饱和空气，=1
饱和空气的湿度为
rms
0.622 ps pps
2021/3/6
化工原理-8章固体物料的干燥
化工原理-8章固体物料的干燥概述干燥是化工过程中常见的一种操作，用于除去固体物料中的水分或其他溶剂。
固体物料的干燥可以提高品质、耐久性以及减少储存和运输过程中的重量。
本文将介绍固体物料干燥的原理、方法和设备。
干燥原理固体物料的干燥是通过将物料暴露在热空气中，使其表面的水分蒸发，从而实现水分的除去。
下面是几种常见的干燥原理：1. 自然干燥自然干燥是指将物料暴露在自然环境下，利用自然空气的热量和湿度来除去水分。
这种方法适用于气候干燥、温度适宜的环境中，例如阳光充足的地区。
然而，自然干燥速度较慢，且受到天气条件的限制。
2. 对流干燥对流干燥是通过将热空气通过物料层进行流动，加速水分的蒸发和除去。
对流干燥可以使用多种方法实现，包括气流在固体颗粒之间自由冲洗和气流通过固体床进行传导。
3. 辐射干燥辐射干燥是利用电磁波（通常是红外线）的能量来加热物料表面，从而除去水分。
辐射干燥适用于需要低温干燥的物料，因为它可以避免由于高温而导致的品质降低或热解反应发生。
干燥方法固体物料的干燥可以使用多种方法实现。
以下是几种常见的干燥方法：1. 批处理干燥批处理干燥是将物料放置在干燥器中，在一定的时间内进行干燥。
这种方法适用于小规模生产或试验室规模，但效率相对较低。
2. 连续干燥连续干燥是通过将物料从干燥器的一端输入，经过干燥器内部的输送装置传送，最后从另一端输出。
这种方法适用于大规模生产，具有高效率和连续操作的优势。
3. 喷雾干燥喷雾干燥是将物料转化为液滴，通过将热空气通过喷雾器进行喷射，使液滴迅速蒸发并转化为固体颗粒。
这种方法适用于液态物料的干燥，可以实现快速、均匀的干燥。
干燥设备干燥设备是实现固体物料干燥的关键。
以下是几种常见的干燥设备：1. 滚筒干燥器滚筒干燥器是最常用的干燥设备之一，适用于大多数固体物料的干燥。
它由一个旋转的筒体和加热装置组成，物料通过旋转筒体的内部，与热空气进行热交换实现干燥。
2. 流化床干燥器流化床干燥器是一种在物料层中通过气流的冲击使物料悬浮起来的干燥器。
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定义干燥速率
N
A
GCdX
Ad
kg / m2s
③主要阶段： ⑴预热段AB ⑵恒速干燥阶段BC，
物料表面为湿球温度 ⑶降速干燥阶段CD,DE 降速原因：
⑴实际汽化表面减少
N A kH (HW H )
⑵汽化面内移 ⑶平衡蒸汽压下降 ⑷固体内部水分扩散极慢 思考题： 恒速段除去的是什么水？
多孔性 非多孔性
④临界自由含水量 ---恒速段终了，降速段开始时的自由含水量
影响因素： ⑴物料本身： 结构、分散程度 ⑵干燥介质及操作： t, H, u 实验表明： 恒速段速率越大, 越早进入降速段, XC越大
问题：t↑ XC? H↑ XC? u↑ XC?
⑤干燥操作条件对产品的影响 ⑴热敏性物料，并流操作 ⑵易干燥收缩变形、易结硬壳的物料，
降速段：
2
GC A
X2 dX
N XC
A
近似处理
NA=KXX (直线拟合)
得
2
GC AK X
ln
XC X2
例1，p=100kPa, t=100℃, tW=35℃,(rW=2413kJ/kg，pW=5.62kPa)的空气， 以5m/s流速平行流过物料表面，间歇干燥， 含水量X1=0.125kg水/kg干料, 要求X2=0.025kg水/kg干料， 临界自由含水量XC=0.07kg水/kg干料， 平衡含水量X*=0.005kg水/kg干料, Gc=10kg干料，干燥面积A=1m2。 求：干燥所需时间？
第十四章 固体干燥 1 概述 ①目的：去湿，
面包为什么会变干， 饼干为什么会返潮 ②去湿方法： ⑴机械去湿：过滤，离心摔干. 原理：尺度大小 ⑵吸附去湿：干燥剂与湿物料共放于密闭箱中，
如硅胶. 原理：水汽分压差 ⑶干燥-供热干燥-对流干燥
湿分在低于沸点下汽化 特点：热质同时传递
⑶干燥-供热干燥 -冷冻干燥 -微波干燥
初期速率不得过快
3.2 间歇干燥过程计算 实验时的物料分散程度与生产时一样
①干燥时间
恒速段：
NA
GCdX
Ad
GC ( X1
A 1
XC )
得
1
GC
(
X1 XC AN A
)
NA
kH (HW
H)
rW
(t
tW
)
空气平行于物料表面流动时
0.0143G0.8 G kg / m2s ， kW / m2℃
②湿物料含水量的表示 干基Xt kg水/kg绝对干料 湿基w kg水/kg湿物料
换算：取1kg湿料，其中
Xt
w 1 w
w Xt 1 Xt
G kg湿料，含水w kg水/kg湿料，则
绝对干料量 GC=G(1-w)
例1：一批木材最初含水分40%(湿基),经干燥后, 最终含水分20%(湿基)。 求：每100kg湿木材由干燥去掉的水分量为多少？ 解：若用
解：X1=0.125-0.005=0.12kg水/kg干料
X2=0.025-0.005=0.02kg水/kg干料
先求恒速段
N
A
(t
rW
tW
)
HW
0.622 pW p pW
=0.037kg水/kg干气
H
HW
1.09(t rW
tW
)
=0.0077kg水/kg干气
vH
(22.4 29
22.4 0.0077)100 273
得
W
G1
w1 w2 1 w2
100 0.4 0.2 1 0.2
25kg
③平衡蒸汽压曲线
④平衡含水和自由含水 平衡水分—指定空气条件下的被干燥极限，与
空气状态有关 若实际含水X≤X*，出现返潮现象
3 干燥速率与干燥过程计算 ①干燥曲线 实验条件：大量空气, 小块物料，流速u一定， 视空气条件t, φ不变 ②干燥速率曲线
W 100 (0.4 0.2) 20 kg水，错 ⑴绝干料基准法：
GC G1(1 w1 ) 60kgLeabharlann X1w1 1 w1
0.4 1 0.4
X2
0.2 1 0.2
W
GC ( X1
X2)
60 ( 0.4 0.2 ) 1 0.4 1 0.2
25kg
⑵杠杆定律法
G1 G2 W G1w1 G2w2 W
18
273
1.07m3
/ kg干气
1 H 1 0.0077 0.943kg / m3
vH
1.07
G=ρu
0.0143(0.943 5)0.8 0.0495kW / m2K
恒速
N
A
0.0495 2413
(100
35)
0.00133kg
/
m2s
得
1
GC
(X1 XC AN A
)
-真空干燥
对流干燥的经济性
经济性取决于加热和热效率 废气温度越低效率越高， 但受返潮限制
2 干燥静力学 2.1 水分在气固两相间的平衡 ①结合水与非结合水
固体中的结晶水、溶液水、吸附性水、 毛细管中水--结合水 (借化学力或物理化学力)
固体表面和大空隙中的水 ----非结合水
两者区别：平衡蒸汽压不同 结合水的 pe p纯0 水 非结合水的 pe p纯0 水
10 (0.12 0.07) 1 0.00133
=375秒 设降速段NA=KXX ，则
KX
N A恒 XC
得
2
GC XC AN A恒
ln
XC X2
10 0.07 ln 0.07 =658秒
0.00133 0.02
τ=τ1+τ2=375+658=1033秒=17.2分钟
本次讲课习题： 第十四章 1，2，3，4