化工原理 固体干燥知识点
化工原理 固体干燥知识点
减少干燥过程的各项热损失。
采用部分废气循环操作，一般废气循环量为总气量的20%~30%。
4. 干燥器
(1) 常用干燥器：厢式干燥器、喷雾干燥器、流化床干燥器、气流干燥器等
(2) 几种干燥器的特点
①喷雾干燥器：干燥速率快，干燥时间短(仅5~30s)，特别适用于热敏性物料的干燥；能处理低浓度溶液，且可由料液直接得到干燥产品。
②气流干燥器：颗粒在管内的停留时间很短，一般仅2s左右。
在加料口以上1m左右，物料被加速，气固相对速度最大，给热系数和干燥速率也最大，是整个干燥管最有效的部分。
③流化床干燥器：气速较气流干燥器低，停留时间长(停留时间可由出料口控制)。
固体干燥.
第14章固体干燥14.1、概述14.1.1干燥的目的在化工生产中，干燥应用很广，其主要目的是除去固体产物中的湿分，使其便于贮藏、使用或进一步加工。
干燥作业的良好与否直接影响产品的使用质量和外观，因此干燥的研究及学习对化工生产过程极为重要。
14.1.2固体物料的去湿方在日常的化工生产中，去除固体物料中湿分的方法有以下几种：（1）机械去湿当物料带水较多，可先用离心过滤等机械分离方法以除去大量的水。
（2）吸附去湿（物理化学去湿）用某种平衡水汽分压很低的干燥剂（如石灰，CaCl2，硅胶）与湿物料并存使物料中的水分经气相而转入干燥剂内。
(3) 供热去湿（对流干燥）向物料供热以汽化其中的水份。
本章主要讨论空气为干燥介质、湿分为水的对流干燥简称干燥。
14.1.3干燥过程的特点(1)干燥是一热质反向传递的过程。
传热推动力Δt=t-θ,传质推动力Δp=ps-p水汽,热质传递不仅同时发生，且相互制约。
(2)干燥的必要条件是：空气中水汽分压p水汽＜湿物料表面水的分压ps，即Δp>0。
(3)湿物料中水分汽化所需热量（潜热）是由于干燥介质降温（放出显热）所提供的，即t>0。
(4)作为干燥介质的热空气，既是载热体，又是载湿体，在干燥过程中空气的状态不断地变化。
(5)对流干燥可以是连续过程也可以是间歇过程，但其干燥操作的经济性主要取决于能耗和热的利用率14.1.4干燥流程及其经济性右图是典型的对流干燥示意图，空气经预热器加热至适当温度后，进入干燥器。
在干燥器内，气流与湿物料直接接触。
沿其行程气体温度降低，湿含量增加，废气自干燥器另一端排出。
若为间歇过程，湿物料成批放入干燥器内，待干燥至指定的含湿要求后一次取出。
若为连续过程，物料被连续的加入与排出，物料与气流可呈并流，逆流或其它形式的接触。
双流干燥流程示意图14.2 固体干燥静力学干燥静力学考察气固两相接触时过程的方向与极限。
14.2.1湿空气的状态参数湿空气是干空气和水汽的混合物，干燥中常作为理想气体处理。
化工原理-第14章 固体干燥 知识点
如图 14-2 所示，湿空气经风机送入预热器，加热到一定温度后送入干燥器与湿物料直接接触，进行传 质、传热，最后废气自干燥器另一端排出。
干燥若为连续过程，物料被连续的加入与排出，物料与气流接触可以是并流、逆流或其它方式。若为 间歇过程，湿物料被成批放入干燥器内，达到一定的要求后再取出。
经预热的高温热空气与低温湿物料接触时，热空气传热给固体物料，若气流的水汽分压低于固体表面 水的分压时，水分汽化并进入气相，湿物料内部的水分以液态或水汽的形式扩散至表面，再汽化进入气相， 被空气带走。所以，干燥是传热、传质同时进行的过程，但传递方向不同。
I = (cpg + cpv H )t + r0 H
式中 cpg ——干气比热容，空气为 1.01kJ/（kg•℃）；
cpv ——蒸汽比热容，水汽为 1.88 kJ/（kg•℃）；
r0 ——0℃时水的汽化热，取 2500 kJ/（kg•℃）；
对空气-水系统有
cpH = cpg + cpv H I = (1.01 + 1.88H )t + 2500H
方向 推动力
传热 从气相到固体
温度差
传质 从固体到气相
水汽分压差
（2）干燥过程进行的必要条件： ①湿物料表面水汽压力大于干燥介质水汽分压； ②干燥介质将汽化的水汽及时带走。
-1-
1
为确定干燥过程所需空气用量、热量消耗及干燥时间，而这些问题均与湿空气的性质有关。为此，以下介 绍湿空气的性质。
-2-
2
汽量，单位是 kg/kg 干气，即
式中 p 为总压。
H = M 水 • p水汽 = 0.622 p水汽
M 气 p − p水汽
p − p水汽
第十四章 固体干燥-第一节-概述
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2、湿度H：每千克干空气所带有的水汽量。
湿空气中蒸汽量 H = 湿空气中干空气量 = M H 2O ⋅ n w M g ⋅ ng
18 p w p = ⋅ = 0 .622 29 p g P− p
p H = 0.622 P− p
H也叫绝对湿度或湿含量 。
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3、相对湿度：指在一定温度及总压下， 湿空气的水汽分压p与饱和空气中水汽分压ps 之比的百分数。
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西北大学化工学院化工原理教学组
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第一节
概述
一、固体去湿方法和干燥过程 1、干燥的应用 在化工生产过程中，为使物料便于 加工、运输、储藏和使用等，需要从含 有水分的固体中除去水分。 把固体物料中多余的湿分去掉的操 作过程称作去湿或干燥。
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8、湿球温度tw:即大量空气与少量水长时 间接触后的水面温度。
tw = t − kH
α
rw ( H w − H ) 温度不太高、
对空气 − − 水系统，当被测气流的 rw =t− (H w − H ) 1 . 09
流速大于 5 m / s ， α / k H = 1 . 09 KJ / Kg ⋅ tw
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2、平衡蒸汽压曲线
p e=p
s
p
e
0
Xt
物料中只要有非结合水 存在，不论其数量多少，其 平衡蒸汽压不会变化.在干 燥过程中，首先除去的是非 结合水，其次除去的是结合 较弱的水。此时，蒸汽压逐 渐开始下降。 结论:测定平衡蒸汽压曲 线就可知道固体中有多少水 分属结合水，多少水分属非 结合水。
p ϕ = ⋅ 100 % ps
第十四章--固体干燥(化工原理)
tas
t
ras c pH
(H as
H)
tw
t
rw 1.09
(Hw
H)
t
ras c pH
(Has
H)
tas
14.2.2 湿空气状态的变化过程
补充说明：
1）对于一定t、H的空气tas为一定值，故tas是 空气的状态函数。
2）对于空气－水系统，对照tw的定义式 α/kH≈1.09≈cpH，而ras ≈rw，故tas =tw
（1）物料的去湿方法
①机械去湿
物料带水较多时，可先用离心过滤等机械分离方法
以除去大量的水。
②吸附去湿
用某种平衡水汽分压很低的干燥剂（如CaCl2、硅胶
等）与湿物料并存，使物料中的水分相继经气相而转入
干燥剂内。
③供热干燥
向物料供热以汽化其中的水分。供热方式又有多种。
※去湿方法中较为常用的方法是供热干燥。
保持湿润，这支温度计为湿球温度计。
22
14.2.1 湿空气的状态参数
5）湿球温度tw
(t tw ) kH (Hw H )rw
空气传给水的显热 水汽化带走的潜热
湿球温度tw计算公式（推导过程见P221）:
式中：
tw
t
k H rw
(H w
H)
：空气至湿纱布的对流传热系数，W/m2 •℃；
=1，空气饱和，tw = t
②tw虽测的是湿纱布的温度，但它是由空气的H和 t 决定。即tw是空气的状态参数。
tw= f (H,t)，可由测定 tw后，由上式计算空气的H。
14.2.1 湿空气的状态参数
（2）与过程计算有关的参数 上述参数尚不足以满足干燥过程的计算
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。
化工原理 第8章 干燥
干燥：利用热能除去固体物料中的湿分（水或其他溶剂）的单
元操作。
2
8.1 概 述
8.1.2 干燥分类
操作压力
常压干燥 真空干燥
操作方式
间歇干燥 连续干燥
加热方式
传导干燥—加热壁面导热 对流干燥—气、固相对运动 辐射干燥—高温壁面热辐射 介电加热干燥 —高频电场的交互作用
以空气为干燥介质，湿分为水的干燥过程。
18
8.2 湿空气的性质及湿焓图
2、湿空气状态点的确定 通常根据下述已知条件之一来确定湿空气的状态点。
（a）湿空气t和tw
（b）湿空气t和td （c）湿空气t和φ
（d）湿空气的t和H：t线和H线的交点 19
Q
分
N
pw
pv
δ
热空气与物料间传热和传质
热量传递： 由气相到固相，以温 度差为推动力。
质量传递：湿分的转移，由固相 到气相，以蒸汽分压为推动力。
干燥操作的必要条件：物料表面的水汽压力大于干燥介质中的水汽分压。
8.1 概 述
典型的对流干燥流程：
蒸气
湿物料 干燥器
空气 风机
预热器
对流干燥流程示意图
干燥产品
保持空气的H不变，降低温度，使其达到饱和 状态时的温度。用符号td 表示。
露点是湿空气的一个物理性质，当达到露点时， 空气的湿度为饱和湿度。H=Hs
当空气从露点继续冷却时，其中部分水蒸气便 会以水的形式凝结出来。
15
8.2 湿空气的性质及湿焓图
9、绝热饱和温度 tas
绝热饱和过程: 系统与外界绝热，不 饱和气体与液体长时间接触，传热传 质达平衡态时，则：
8.2 湿空气的性质及湿焓图
4、湿比体积（湿容积）vH
化工原理干燥现象的原理
化工原理干燥现象的原理
干燥是指将湿物质中的水或其他溶剂除去的过程。
化工原理中的干燥现象主要涉及到物质传质、热传导和质量平衡等原理。
1. 物质传质：湿物质中的水分子存在着与固体或其他溶质之间的相互作用力。
在干燥过程中，水分子需要克服这些相互作用力，才能从湿物质中逸出到气相中，实现传质过程。
传质通常是由高浓度到低浓度的方向进行，即从湿物质表面到气相中。
2. 热传导：在干燥过程中，通过向湿物质提供热量，可以提高物质的温度，促进水分子的蒸发和传质过程。
热传导的速度取决于热传导系数、温度梯度和物质的热容等因素。
3. 质量平衡：在干燥过程中，湿物质中的水分子通过蒸发从湿物质中逸出，同时空气中的水分子通过扩散等方式进入湿物质。
这种水分子的进出平衡使得湿物质中的水分子的含量逐渐减少，直到达到物料表面的饱和度。
综上所述，干燥现象主要是通过物质传质、热传导和质量平衡等原理来实现湿物质中水分子的从湿物质中蒸发并逸出的过程。
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减少干燥过程的各项热损失。
采用部分废气循环操作，一般废气循环量为总气量的20%~30%。
4. 干燥器
(1) 常用干燥器：厢式干燥器、喷雾干燥器、流化床干燥器、气流干燥器等
(2) 几种干燥器的特点
①喷雾干燥器：干燥速率快，干燥时间短(仅5~30s)，特别适用于热敏性物料的干燥；能处理低浓度溶液，且可由料液直接得到干燥产品。
②气流干燥器：颗粒在管内的停留时间很短，一般仅2s左右。
在加料口以上1m左右，物料被加速，气固相对速度最大，给热系数和干燥速率也最大，是整个干燥管最有效的部分。
③流化床干燥器：气速较气流干燥器低，停留时间长(停留时间可由出料口控制)。