大连理工大学化工原理ppt干燥总结
化工原理 PPT 第5章 干燥
k H rt w
( H s ,t w H )
：空气向湿棉布的对流传热系数，W/(m2 •℃)；
k H ：以湿度差为推动力的传质系数，kg/(m2 •s•H)；
rtw
H
：湿球温度下水的汽化潜热，kJ/kg水；
H s ,tw：湿球温度tw下空气的饱和湿度，kg水/kg绝干气；
：空气的湿度， kg水/kg绝干气。
30
（2）湿空气状态点的确定
31
（3）简单分析：
a.当H、p一定时， 。 t
因此，提高湿空气温度 t，不仅提高了湿 空气的焓值，使其作为载热体外，也降低了相
对湿度使其作为载湿体。
pv b.因pv py、ps f t 及 100% pS 故t一定时，p ，故加压对干燥不利。
H f ( p，pV )
当p为一定值时，
H f ( pV )
当空气达到饱和时，相应的湿度称为饱和湿度 Hs，此时湿空气中的水汽分压等于该空气温度下纯 水的饱和蒸气压 ps。
0.622pS HS p-pS
即：
H S f (t，p)
10
2.相对湿度百分数（简称相对湿度） 定义：在一定总压下，湿空气中水汽分压pV与同
20
影响湿球温度tw的三方面因素： ①物系性质：与α 、 kH有关的物性； ②空气状态：t、H； ③流动条件： α/kH 。 实验表明，α与 kH都与空气速度的 0.8次幂成正比，故α与kH之比值与流速 无关，只与物性有关。当物系已确定， 则物系性质就不再改变，此时，湿球温 度只与气相状态有关，即：
tas ：是由热量衡算与物料衡算导出的，属于静平衡。
• tw与tas 数值上的差异取决于α/kH与cH两者之间的差别。 （1）空气—水蒸气体系， c H ，r0 rt 得 t w t as w kH （2）空气—甲苯体系， k 1.8c H ，tw tas
大学化学《化工原理-干燥DRY3》课件
p-X图
T ?
p
0
X
四种水
平衡水 Ps p
结合水 0
T
自由水
非结合水 X
四种水的定义
• 平衡水: 用此种空气无法再去除的水; • 自由水: • 非结合水: 机械地附着在物料表面, 产生
的蒸汽压与纯水无异; • 结合水: 与物料之间有物理化学作用, 因
而产生的蒸汽压低于同温度下纯水的饱 和蒸汽压.
作业
• 1. 如果让你选择的话, 你会选择哪种作为 干燥介质?
• 2. 想一想, 为什么要混起来呢?
第四章 干燥(DRYING)
第一节 概述 第二节 湿空气的性质 第三节 干燥的平衡关系 第四节 干燥过程的动力学 第五节 干燥设备 第六节 干燥过程和设备的设计计算 讨论课 小结
X-图
• 是什么?
X*
0
X-图
• 为什么?
– 如何从p-X图得到 X-图? – 有何区别?(T) – 有何好处?(不同温度下曲线变化幅度很小,
便于估算)
X-图
•
四
X*
种
水
如
何Hale Waihona Puke 表示0?
第三节 干燥的平衡关系
1. 气体的组成 2. 固体的组成 3. 平衡关系图 4. 几个定义和为什么
– 平衡水, 自由水等 – 为什么用X-相对湿度图?
第三节 干燥的平衡关系
1. 气体的组成 2. 固体的组成 3. 平衡关系图 4. 几个定义和为什么
– 平衡水, 自由水等 – 为什么用X-相对湿度图?
水在气体和固体中组成之间的 关系
1. 气体的组成: pw,H…. 2. 固体的组成:
X(干基含水量, kg水/kg绝干物料) w(湿基含水量, kg水/kg湿物料)
化工原理干燥精品PPT课件
（2）湿度 ---又称湿含量，单位kg水/kg干空气
水汽的质量 H 绝干空气的质量
水汽的摩尔数 绝干空气的摩尔数
Mv Ma
pw P pw
18 29
思考1：H属于前面介绍的哪一类浓度？
质量比
思考2：取1kg干空气作为湿度定义基准又何好处？
干燥过程中干空气的质量不变
《化工原理》电子教案/第十三章
5/101
t
空气
t, H
t, H
《化工原理》电子教案/第十三章
10/101
一．湿空气的性质
6、湿球温度 tw
----用湿球温度计测出的空气温度
❖大量、快速流动的空气（空气的 流速应大于5m/s）与少量水接触；
湿球温度计
❖传质----因存在传质推动力，湿纱布
中的水汽化进入空气，此过程需要吸 热（水提供），因此水温下降；
V T P0 V0标态 T0 P
V T 1.013105
n 22.4 273
P 7/101
《化工原理》电子教案/第十三章
一．湿空气的性质
3．湿比热容cH ----kJ/(kg干气K) 此时，湿空气的质量＝（1+H）kg
比热容的一般定义： kJ/(kgK)
cH ca cw H 1.01 1.88H
ca干空气的比热，kJ/(kg·K) 1.01kJ/(kg·K) cw水气的比热，kJ/(kg·K) 1.88kJ/(kg·K)
《化工原理》电子教案/第十三章
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一．湿空气的性质
4．湿空气的焓I ----kJ/ kg干气
此时，湿空气的质量＝（1+H）kg
I Ia IwH
ca cw H t r0 H
化工原理实验报告干燥
化工原理实验报告干燥化工原理实验报告：干燥概述：干燥是化工过程中常见的一种操作，用于除去物料中的水分或其他溶剂，以提高产品质量或满足后续工艺的需要。
本实验旨在探究干燥的原理及其在化工工艺中的应用。
一、干燥的原理干燥是通过将物料暴露在适当的条件下，使水分或其他溶剂从物料中蒸发出来，达到去除水分的目的。
常见的干燥方法包括自然干燥、加热干燥、真空干燥等。
1. 自然干燥自然干燥是将物料暴露在自然环境下，利用自然界的温度、湿度和风力等因素，使水分逐渐蒸发。
这种方法操作简单，但速度较慢，且受环境因素的影响较大。
2. 加热干燥加热干燥是通过加热物料，提高其表面温度，使水分蒸发。
常见的加热干燥方法包括烘箱干燥、喷雾干燥等。
烘箱干燥是将物料放入烘箱中，利用热空气对物料进行加热，使水分蒸发。
喷雾干燥是将物料以液滴形式喷入热空气中，通过瞬间蒸发的方式进行干燥。
3. 真空干燥真空干燥是在低压条件下进行干燥，通过降低环境压力，使水分在较低温度下蒸发。
真空干燥适用于对热敏性物料的干燥，能够避免物料的热分解或变质。
二、干燥在化工工艺中的应用干燥在化工工艺中具有广泛的应用，以下是几个常见的例子：1. 化工产品的干燥在化工生产中，很多产品需要经过干燥操作，以去除其中的水分或其他溶剂。
例如，某些化工产品在含水状态下容易发生反应或降解，因此需要进行干燥以提高稳定性和保存性。
2. 溶剂的回收在溶剂回收过程中，通常需要对溶剂进行干燥，以去除其中的水分或其他杂质。
通过干燥，可以提高溶剂的纯度和再利用率，减少资源的浪费。
3. 催化剂的干燥在催化反应中，催化剂的活性往往与其表面的水分有关。
因此，在使用催化剂之前，通常需要对其进行干燥，以提高催化剂的活性和稳定性。
4. 原料的干燥在某些化工工艺中，原料的水分含量会影响反应的速率和产物的质量。
因此，在反应之前，需要对原料进行干燥，以确保反应的顺利进行和产物的质量。
结论：干燥是化工过程中常见的一种操作，通过去除物料中的水分或其他溶剂，提高产品质量或满足后续工艺的需要。
《化工原理》干燥
《化工原理》第九章干燥§1 概述一、概念干燥是利用热能除去湿固体物料中湿份（水分或其它液体）的操作。
二、干燥与蒸发的区别蒸发：溶剂分子从料液表面进入气相。
料液表面溶剂蒸汽分压始终是饱和蒸汽压，蒸发速率由传热速率控制。
干燥：溶剂分子从湿物料表面进入气相。
湿物料表面溶剂蒸汽分压不一定是饱和蒸汽压，干燥速率同时由传热速率和传质速率所控制。
三、干燥操作进行的必要条件干燥是热质同时传递过程，干空气将热量传给湿物料；湿物料将湿份传给干空气。
湿物料表面水汽（或其它蒸汽）的分压大于干燥介质中水汽（或其它蒸汽）的分压→干燥湿物料表面水汽（或其它蒸汽）的分压等于干燥介质中水汽（或其它蒸汽）的分压→平衡湿物料表面水汽（或其它蒸汽）的分压小于干燥介质中水汽（或其它蒸汽）的分压→增湿（回潮）干燥操作进行的必要条件：湿物料表面水汽（或其它蒸汽）的分压必需大于干燥介质中水汽（或其它蒸汽）的分压。
四、干燥分类1、按操作压力的大小分类常压干燥和真空干燥2、按操作方式分类1） 传导干燥（间接加热干燥）2） 对流干燥（直接加热干燥）3） 辐射干燥4） 介电加热干燥（高频加热干燥）3、按操作流程分类连续干燥间歇干燥§2 湿空气的性质一、水蒸气分压P w湿空气 P 总 = P a + P w饱和湿空气 P 总 = P a + P S二、湿度（湿含量）H定义：单位质量绝干空气中所含水分的质量。
w w a w a w a a w w p P p p p M M n M n M H -⋅=⋅=⋅⋅==2918量湿空气中绝干空气的质湿空气中水蒸气的质量湿空气的湿度：w w p P p H -⋅=622.0饱和湿空气的湿度：S S S p P p H -⋅=622.020o C 233.2m kN p S =,绝干空气水kg kg H S 015.033.23.10133.2622.0=-⨯=80o C 24.47m kN p S =,绝干空气水kg kg H S 55.04.473.1014.47622.0=-⨯=例：求20o C 下mmHg p w 54.17=时的H 和H S 及50o C 下mmHgp w 35=时的H 和H S 。
大连理工大学化工原理ppt干燥设备
空气至固体颗粒的传热速率方程为：
hAtm
haVtm
ha( 4
D2 )Ztm
整理得：
Zmc 3600aV d
3 p
s
as
d
2 p
(
4
D2 )um
将上式化简得：
a
4
D2
qmc
600d p s (u ut )
空气传给物料的热量由两部分构成，即：
1 2
恒速干燥阶段传热量：
9.6 干 燥 器
为满足生产需要，干燥器应达到以下基本要求： ▲ 适应被干燥物料的多样性和不同产品规格要求； ▲ 设备的生产能力要高； ▲ 能耗的经济性； ▲ 还应便于操作、控制等。
9.6.1 工业上常用干燥器
（1）厢式干燥器（盘架式干燥器）
原理：主要是以热风通过湿物料 的表面，达到干燥的目的。
厢式干燥器中的加热方式有两种：
② 确定干燥设备的工艺尺寸，结合环境要求，选择出适宜的干 燥器型式；
③ 若几种干燥器同时适用时，要进行成本核算及方案比较，选 择其中最佳者。
9.6.3 气流式干燥器的设计计算
主要设备参数：干燥管的直径和高度。 （1）基本数据
设计已知条件： qm2、w1、w2、1、t0、H 0 设计者自行确定的数据：u、t1、t2、 L
等φ线
H /(kg kg-1)
单级加热
C
C2
B3
A C1
B2
B
B1
t /℃
具有中间加热的干燥过程
多级加热 •干燥速率均匀 •适合热敏性物料 •可以节省高品位热源
采用废气循环流程的优点： ① 可灵活准确地控制干燥介质的温度、湿度； ② 干燥推动力比较均匀； ③ 增加气流速度使得传热（传质）系数增大； ④ 减少热损失，但干燥速率常有所减小。
化工原理知识点总结干燥
化工原理知识点总结干燥干燥是指将含水物质中的水分除去的过程，广泛应用于化工、冶金、食品、药品、农业等行业中。
干燥工艺可以提高产品质量，延长产品保存期限，增加产品附加值。
本文将从干燥的基本原理、传热传质机理、常见的干燥设备和干燥过程中的控制因素等方面对干燥做出总结。
一、基本原理1.1水分除去过程干燥的基本原理是将物质中的水分除去，水分从物质中逸出，物质变得更干燥。
水分除去的方式分为蒸发和挥发两种。
蒸发是指物质表面的水分被热能所吸收，转化为水蒸气散发出去；挥发是指水分通过物质内部的孔隙、裂缝等介质被蒸发并逸出。
1.2干燥速率干燥速率是指在干燥过程中，单位时间内从物质中脱除的水分量。
干燥速率受温度、湿度、空气流速等因素的影响。
1.3干燥曲线干燥曲线是指在干燥过程中，物质含水量随着时间变化的曲线。
常见的干燥曲线有初始下降期、常速期和末速期。
二、传热传质机理2.1传热机理干燥中传热主要通过对流传热和辐射传热两种方式实现。
对流传热是指通过对流换热将热量传递给物质表面，将水分蒸发出去；辐射传热是指通过辐射换热将热能传递给物质表面，促使水分蒸发。
2.2传质机理干燥中传质主要通过扩散传质实现，即水分从物质内部向外部扩散传递。
传质速率受物质的性质、温度、湿度、压力等因素的影响。
三、常见的干燥设备3.1流化床干燥流化床干燥是指将物料通过气体流化，使得气体均匀地穿透物质，从而提高传热传质效率。
流化床干燥适用于颗粒状、粉末状的物料。
3.2喷雾干燥喷雾干燥是指通过将液态物料雾化成细小颗粒，然后与热空气接触，使得水分蒸发，从而实现干燥。
喷雾干燥适用于液态物料的干燥。
3.3真空干燥真空干燥是指在低压条件下进行的干燥过程。
通过减压降低水的沸点，从而实现水分的除去。
真空干燥适用于对热敏感物料的干燥。
3.4离心干燥离心干燥是指将物料通过高速旋转的离心机，使得水分被甩出物料的表面，从而达到干燥的目的。
离心干燥适用于颗粒状、液态的物料。
化工原理--干燥公式总结
1、湿空气的水汽分压 s p p φ= 相对湿度 * 饱和蒸汽压2、湿度绝干气绝干气总kg kg 03230.0kg kg 936.4100936.4622.0622.0=-⨯=-=p p p H3、密度 湿空气湿空气33HH m kg 06.1m kg 9737.00323.011=+=+=υρH湿空气的比体积()Pt H 5H 10013.1273273244.1772.0⨯⨯+⨯+=υ0.9737= m 3湿空气/kg 绝干气4、湿空气的H –I 图由180t =℃、100.009H H ==kg/kg 绝干气在H -I 图上确定空气状态点，由该点沿等I 线向右下方移动与80%φ=线相交，交点为离开干燥器时空气的状态点，由该点读出空气离开干燥器时的湿度20.027H =kg/kg 绝干气。
故1 m 3原空气获得的水分量为：原湿空气原湿空气33H12m kg 0214.0m kg 84.0009.0027.0=-=-υH H5、空气的焓 湿基物料的焓 ()11s 1187.4θX c I +=' 6、两混合气中绝干气的质量比为1：3，则 02m 134H H H +=02m 134I I I +=7、1 kg 绝干空气在预热器中焓的变化为：()绝干气绝干气kg kJ 61kg kJ 4310401=-=-=∆I I I1 m 3原湿空气焓的变化为：湿空气湿空气33Hm kJ 6.72m kJ 84.061==∆υI()00001.01 1.882490I H t H =+⨯+8、干基含水量绝干料绝干料kg kg 25.0kg kg 20100201111=-=-=w w X w 湿物料的湿基含水量绝干料绝干料kg kg 05263.0kg kg 510051222=-=-=w w X绝干物料()()hkg 800h kg 2.011000111=-=-=绝干料w G G蒸发水量 ()()hkg 9.157h kg 05263.025.080021水水=-=-=X X G W绝干空气用量 20()L H H W -= h kg 8.5444h kg 005.0034.09.15702绝干气绝干气=-=-=H H W L新鲜空气用量 L 0=()h kg 5472h kg 005.18.544410新鲜气新鲜气=⨯=+H L 9、预热器的加热量P 010(1.01 1.88)()Q L H t t =+-()01P I I L Q -=10、干燥器的热效率 ()2W 2490 1.88t Qη+=11、对干燥器做热量衡算得：12、恒速段干燥速率''1122L LI GI LI GI Q +=++''D 2121L ()()0Q L I I G I I Q =-+-+=c w tw()U t t αγ=-13、恒速干燥阶段干燥时间：14、降速段干燥时间：前提：降速干燥阶段干燥速率与物料的自由含水量（X —*X ）成正比，因此，临界点处：15、总干燥时间：●9. 在一常压逆流的转筒干燥器中，干燥某种晶状的物料。
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t1 t2 q1 qL qD cw1 r0
H2 H1
cH
● 干燥器的热效率
汽化
T
t1 t2
t1 t0
（3） 干燥时间的计算
（1）恒定干燥条件下的干燥时间计算（间歇过程 ）
a：恒速干燥阶段
1
1 d mC
0
A
XC X1
dX R
mC AR
(X1
X
C
)
1
mC (X1 Ak H (HW
t1 t2 q1 qL qD cw1 r0
H2 H1
cH
● 理想干燥过程
对于理想干燥过程 ，有
I I
1
2
t1 t2 r0 H1 H2 cH
(1.011.88H1)t1 2490H1 (1.011.88H2 )t2 2490H2
● 非理想干燥过程 出口状态参数需由下式计算求得
qmW qm1 qm 2
qmW qm C ( X 1 X 1 ) qm1w1 qm 2 w2
q mW
qm1
w1 w2 1 w2
qm2
w1 w2 1 w1
② 空气用量qmL
干空气用量： qmL
q mW H2 H1
kg/s
单位空气消耗量：
l qmL 1 qmW H 2 H1
XC) H)
1
mC
( X 1 X C )rW Ah(t tW )
b： 降速阶段的干燥时间
① 积分法
2
mc A
Xc dX X2 R
② 近似计算
2
mc (X C Rc A
X *)
ln
Xc X2
X X
* *
③ 按扩散理论计算
2
4l 2
2 DL
ln
8
2
(Xc (X2
X *) X *)
C： 总的干燥时间：
⑧ 露点td：
pd
HP 0.622
H
湿空气各温度之间的关系：
不饱和空气： t > tas = tw > td
饱和空气： t = tas = tw =td 湿空气的湿度图
① 等温度线 ② 等湿度线 ③ 等相对湿度线 ④ 绝热饱和线（等湿球温度线）
⑤ 湿比热线
⑥ 比容线 干比容线、湿比容线
⑦.汽化潜热-温度线 应用 ：
⑤ 湿空气的焓I ( kJ/kg干空气)
I cat (r0 cV )H (1.01 1.88H )t 2490H
⑥ 绝热饱和温度tas
t
t
r as
(
H
H)
as
c
as
H
t f(t,H ) as
注意：绝热饱和过程可当作等焓处理
⑦ 干、湿球温度
t W
t
kr HW
(H W
H
)
注：对空气-水系统，tw=tas
X *) X *)
c ：总干燥时间 τ=τ1+τ2
（3）干燥过程设计参数的确定 a：空气的进口温度与湿度
▲进口温度： 为了强化干燥过程，降低设备成本 ，应提高空气的入口温度。 ▲进口湿度：空气的进口湿度愈低，所需的空气量就 愈少。一般情况下，空气的进口湿度决定于当时当地 的大气状态 b：空气出口温度
kg干空气/kg水
湿空气用量 qm L qmL (1 H ) kg湿空气/s
湿空气体积用量：qV qmL vH
（2） 干燥过程热量衡算
m3湿空气/h
① 预热器的耗热量
该过程为恒湿增温过程
P qmL (I1 I o ) qmL (1.011.88H 0 )(t1 to )
② 干燥器热量衡算
τ=τ1+τ2
（2）非恒定干燥条件下的干燥时间计算（连续过程）
a：干燥的第一阶段
1
mL Ak H
ln
Hw Hc Hw H2
式中 ，
Hc
H1
mc mL
(X c
X2)
b：干燥的第二阶段
2
mL (X c Ak H
X *)
mL mc
(H w
1 H1) (X 2
ln X *)
(H w (H w
H1 )( X c H c )( X 2
H 0.622
P S
S
PP
S
p V
100%
P
S
p V
100%
P
(P P) S
(P P) S
H 与 的关系:
H
0.622
P S
P P
S
③ 湿比容H (m3/kg干空气)
H
(0.773 1.244H ) 273 t 273
④ 湿比热 cH （ kJ/kg干空气C ）
cH ca cV H 1.01 1.88H
第9章
总结
1. 概述
①干燥过程:
利用热能除去固体物料中的湿分的单元操作。
② 机理
质量传递 热量传递
③ 分类
④ 对流干燥：
动量、热量、质量 传递同时进行的传 递过程。
2. 湿空气性质 ① 湿度H（湿含量或绝对湿度 ）
H 0.622 pV P pV
kg水/kg干 空气
饱和湿度Hs ： ② 相对湿度
P
D
qm2,2, X2, I2
（1）湿物料的水分蒸发量
（2）空气用量(干、湿空气的质量、体积流量，比空气用量)
（3）预热器的耗热量
（4）干燥器出口空气的温度、湿度（理想、非理想干燥）
（5）热效率
（6）湿度图中表示空气状态变化
（7）干燥时间
5. 干燥过程的设计计算
（1）干燥过程的物料衡算 ① 湿物料的水分蒸发量qmW
Ad
以湿度差表示: 以温度差表示:
Rk (H H)
H
W
R (tt )
r
w
w
③ 干燥曲线及干燥速率曲线
④ 湿分在湿物料中的传递机理 ● 湿物料分类 ● 液体扩散理论 ● 毛细管理论
5. 干燥过程的设计计算 qm1,1, X1, I1
qmL,t0, H0, I0
qmL,t1, H1, I1
L
qmL,t2, H2, I2
换算关系
(2) 平衡曲线
X
w 1 w
w
1
X X
▲ p-X* (p*—X)线
▲ -X线
(3) 物料中水分的性质
● 自由水分和平衡水分 ● 结合水分和非结合水分
4. 恒定干燥条件下的干燥曲线及干燥速率曲线
① 恒定干燥条件
指空气的湿度、温度、速度以及与湿物料的接触状态都不变。
② 干燥速率方程
R
Gc dX
① 求湿空气的性质参数 ② 湿空气状态变化过程的图示
●加热和冷却 ●绝热饱和过程 ●非绝热增湿过程
3. 固体物料干燥过程的相平衡
（1）基本概念
湿基含水量 w ：
干基含水量 X:
w 湿物料中的水分的质量 湿物料总质量
X 湿物料中的水分的质量 湿物料绝干物料的质量
kg/kg湿物料 kg/kg干物料
降低空气的出口温度，可减少空气的消耗量、提高热 效率、降低操作费用。
▲在并流操作中，一般取气体出口温度比固体出口温度高10~20℃ ▲在逆流操作中，一般可选100℃作为初步设计值。
c：湿物料的出口温度
目前还没有较精确的计算公式，一般取相似于 设计条件下的实验值，或用经验式估算。
2 max (15 ~ 20)