化工原理课件-干燥
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化工原理-干燥-讲稿
Cg HCv t Hr0
(1.011.88H )t 2490H
6、干球温度t和湿球温度 t
1）干球温度 用普通温度计测得的湿空气的真实温度
2）湿球温度 湿球温度计在温度为t，湿度为H的不饱和空气流中，达
到平衡或稳定时所显示的温度。
2020/8/1
大量的 湿空气
t, H
t
tw
水
2020/8/1
2020/8/1
二、干燥方法
1、传导干燥
热能通过传热壁面以传导的方式传给湿物料 被干燥的物料与加热介质不直接接触，属间接干燥 优点：热能利用较多 缺点：与传热壁面接触的物料易局部过热而变质，受热不 均匀。
2、辐射干燥
热能以电磁波的形式由辐射器发射到湿物料表面，被物
2020/8/1
料吸收转化为热能，而将水分加热汽化。 优点：生产能力强，干燥产物均匀 缺点：能耗大
2020/8/1
A
2020/8/1
A td
A %
2020/8/1
例：已知湿空气的干球温度t=30℃，相对湿度φ=0.6，求
湿空气的湿度H，露点td、tas、tw。
A 0.6
t=30
C D
100%
等焓线
2020/8/1
H=0.016kg/kg干气
第5章 干燥 Drying
和直观，通常使用湿度图。
等相对 湿度线
等湿线
等温线
等焓线
2020/8/1
p-H线
2、湿度图的应用
1）由测出的参数确定湿空气的状态 a）水与空气系统，已知空气的干球温度t和湿球温度tw，确 定该空气的状态点A(t,H)。 b）水与空气系统中，已知t和td，求原始状态点A(t,H)。 c）水与空气系统中，已知t和φ，求原始状态点A的位置 2）已知湿空气某两个可确定状态的独立变量，求该湿空气 的其他参数和性质
(1.011.88H )t 2490H
6、干球温度t和湿球温度 t
1）干球温度 用普通温度计测得的湿空气的真实温度
2）湿球温度 湿球温度计在温度为t，湿度为H的不饱和空气流中，达
到平衡或稳定时所显示的温度。
2020/8/1
大量的 湿空气
t, H
t
tw
水
2020/8/1
2020/8/1
二、干燥方法
1、传导干燥
热能通过传热壁面以传导的方式传给湿物料 被干燥的物料与加热介质不直接接触，属间接干燥 优点：热能利用较多 缺点：与传热壁面接触的物料易局部过热而变质，受热不 均匀。
2、辐射干燥
热能以电磁波的形式由辐射器发射到湿物料表面，被物
2020/8/1
料吸收转化为热能，而将水分加热汽化。 优点：生产能力强，干燥产物均匀 缺点：能耗大
2020/8/1
A
2020/8/1
A td
A %
2020/8/1
例：已知湿空气的干球温度t=30℃，相对湿度φ=0.6，求
湿空气的湿度H，露点td、tas、tw。
A 0.6
t=30
C D
100%
等焓线
2020/8/1
H=0.016kg/kg干气
第5章 干燥 Drying
和直观，通常使用湿度图。
等相对 湿度线
等湿线
等温线
等焓线
2020/8/1
p-H线
2、湿度图的应用
1）由测出的参数确定湿空气的状态 a）水与空气系统，已知空气的干球温度t和湿球温度tw，确 定该空气的状态点A(t,H)。 b）水与空气系统中，已知t和td，求原始状态点A(t,H)。 c）水与空气系统中，已知t和φ，求原始状态点A的位置 2）已知湿空气某两个可确定状态的独立变量，求该湿空气 的其他参数和性质
固体物料的干燥PPT(化工原理)
新型的干燥技术如微波干燥、真空冷冻干燥等正在逐步推广应用，这些技术具有节能、高效、环保等优点，为未来的干燥技 术发展提供了新的方向。
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。
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。
化工原理 PPT 第5章 干燥
式中：
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
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
化工原理--干燥
王士俊等采用武汉制药机械厂生产的PZ2.8—3.5喷雾 干燥机组进行浸膏液喷雾干燥，干燥塔直径1270mm，设 备总高3600mm，采用气流式喷嘴进行喷雾，试验的工艺 流程。
三、干燥过程应用实例
1．人参的冷冻干燥法研究
人参在加工过程中经过长时间的日晒、水蒸汽蒸、高 温干燥等受到影响而大大降低其有效成分含量，并影响其 外观色泽以及成品率等。为了改变这种情况，提高人参的 加工质量，王贵华研究了用真空冷冻干燥法加工人参的方 法，为商品人参提供了一个新的加工工艺。
2．喷雾干燥法生产田七粉
干燥速率过快不仅会损坏物料，还会造成临界含水量的增 加，反而会使后期的干燥速率降低。 （4）干燥操作条件 干燥操作条件主要是干燥介质与 物料的接触方式，以及干燥介质与物料的相对运动方向和 流动状况。介质的流动速度影响干燥过程的对流传热和对 流传质，一般介质流动速度愈大，干燥速度愈大，特别是 在干燥的初期。介质与物料的接触状况，主要是指流动方 向。流动方向与物料汽化表面垂直时，干燥速度最快，平 行时最差。凡是对介质流动造成较强烈的湍动，使气—固 边界层变薄的因素，均可提高干燥速度。例如块状或粒状 物料堆成一层一层地、或在半悬浮或悬浮状态下干燥时， 均可提高干燥速度。 （5）干燥器的结构型式 烘箱、烘房等因为物料处于 静态，物料暴露面小，水蒸汽散失慢，干燥效率差，干燥 速率慢。沸腾干燥器、喷雾干燥器属流化操作，被干燥
二、干燥方法
1.气流干燥
气流干燥是指利用湿热干燥气流或单纯的干燥气流进 行干燥的一种方法。气流干燥的原理是通过控制气流的温 度、湿度和流速来达到干燥的目的。 气流干燥器具有下列特点： （1）干燥强度大 （2）干燥时间短 （3）占地面积小，投资省 （4）热效率高 （5）成本低 （6）操作连续稳定 （7）适用性广
三、干燥过程应用实例
1．人参的冷冻干燥法研究
人参在加工过程中经过长时间的日晒、水蒸汽蒸、高 温干燥等受到影响而大大降低其有效成分含量，并影响其 外观色泽以及成品率等。为了改变这种情况，提高人参的 加工质量，王贵华研究了用真空冷冻干燥法加工人参的方 法，为商品人参提供了一个新的加工工艺。
2．喷雾干燥法生产田七粉
干燥速率过快不仅会损坏物料，还会造成临界含水量的增 加，反而会使后期的干燥速率降低。 （4）干燥操作条件 干燥操作条件主要是干燥介质与 物料的接触方式，以及干燥介质与物料的相对运动方向和 流动状况。介质的流动速度影响干燥过程的对流传热和对 流传质，一般介质流动速度愈大，干燥速度愈大，特别是 在干燥的初期。介质与物料的接触状况，主要是指流动方 向。流动方向与物料汽化表面垂直时，干燥速度最快，平 行时最差。凡是对介质流动造成较强烈的湍动，使气—固 边界层变薄的因素，均可提高干燥速度。例如块状或粒状 物料堆成一层一层地、或在半悬浮或悬浮状态下干燥时， 均可提高干燥速度。 （5）干燥器的结构型式 烘箱、烘房等因为物料处于 静态，物料暴露面小，水蒸汽散失慢，干燥效率差，干燥 速率慢。沸腾干燥器、喷雾干燥器属流化操作，被干燥
二、干燥方法
1.气流干燥
气流干燥是指利用湿热干燥气流或单纯的干燥气流进 行干燥的一种方法。气流干燥的原理是通过控制气流的温 度、湿度和流速来达到干燥的目的。 气流干燥器具有下列特点： （1）干燥强度大 （2）干燥时间短 （3）占地面积小，投资省 （4）热效率高 （5）成本低 （6）操作连续稳定 （7）适用性广
化工原理下册课件第5章 干燥(湿物料的性质)
问题：临界含水量是结合水和非结合水的分界点吗？
影响降速阶段的因素： • 干燥速率主要决定于物料本身的结构、形状和大小
（水分在物料内部的迁移速率）。而与空气的性质 关系很小。
三、临界含水量
临界含水量=f(物料的性质、厚度、干燥速率、干燥器 的种类、干燥操作条件）
无孔吸水性材料XC>多孔材料XC 厚度增加 XC 分散越细, 干燥面积 XC 恒速段干燥速率 XC
定时测定物料的质量变化，并记录每一时间间隔D内 的物料的质量变化DW及表面温度q，直到物料的质量
恒定为止。此时物料所含的水分即为该条件下的平衡 水分。
干燥曲线和干燥速率曲线
AB和A’B的区别：AB段是在物料初始温度小于空 气的湿球温度，而A’B段则是物料的初始温度大于 空气的湿球温度
• AB（或A’B）段： AB为湿物料不稳定的加热过程。 该过程的时间很短, 将其作为恒速干燥的一部分。 X下降，θ增加至空气的湿球温度。
生产中为保证产品质量，降低XC 措施:减小物料的厚度
非结合水分：包括机械地附着于固体表面的水分，如 物料表面的吸附水分、较大孔隙中的水分等。
特点：物料中非结合水分与物料的结合力弱，其蒸汽 压与同温度下纯水的饱和蒸汽压相同，干燥过程中除 去非结合水分较容易。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ强调：
物料的结合水分和非结合水分的划分只取决于物料
本身的性质，而与干燥介质的状态无关；
平衡水分与自由水分则还取决于干燥介质的状态。
二、结合水分(bound water)与非结合水分(unbound water)
划分依据：根据物料与水分结合力的状况 结合水分： 包括物料细胞壁内的水分、物料内毛细 管中的水分、及以结晶水的形态存在于固体物料之中 的水分等。
影响降速阶段的因素： • 干燥速率主要决定于物料本身的结构、形状和大小
（水分在物料内部的迁移速率）。而与空气的性质 关系很小。
三、临界含水量
临界含水量=f(物料的性质、厚度、干燥速率、干燥器 的种类、干燥操作条件）
无孔吸水性材料XC>多孔材料XC 厚度增加 XC 分散越细, 干燥面积 XC 恒速段干燥速率 XC
定时测定物料的质量变化，并记录每一时间间隔D内 的物料的质量变化DW及表面温度q，直到物料的质量
恒定为止。此时物料所含的水分即为该条件下的平衡 水分。
干燥曲线和干燥速率曲线
AB和A’B的区别：AB段是在物料初始温度小于空 气的湿球温度，而A’B段则是物料的初始温度大于 空气的湿球温度
• AB（或A’B）段： AB为湿物料不稳定的加热过程。 该过程的时间很短, 将其作为恒速干燥的一部分。 X下降，θ增加至空气的湿球温度。
生产中为保证产品质量，降低XC 措施:减小物料的厚度
非结合水分：包括机械地附着于固体表面的水分，如 物料表面的吸附水分、较大孔隙中的水分等。
特点：物料中非结合水分与物料的结合力弱，其蒸汽 压与同温度下纯水的饱和蒸汽压相同，干燥过程中除 去非结合水分较容易。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ强调：
物料的结合水分和非结合水分的划分只取决于物料
本身的性质，而与干燥介质的状态无关；
平衡水分与自由水分则还取决于干燥介质的状态。
二、结合水分(bound water)与非结合水分(unbound water)
划分依据：根据物料与水分结合力的状况 结合水分： 包括物料细胞壁内的水分、物料内毛细 管中的水分、及以结晶水的形态存在于固体物料之中 的水分等。
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
8/101
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
干燥基础知识ppt课件-PPT课件
《化工原理》 Principles of Chemical Engineering
第十二章 干 燥
Chapter 12 Drying
概述（Introduction）
在化学工业生产中所得到的固态产品或半成品往往含有过 多的水分或有机溶剂 (湿份)，要制得合格的产品需要除去 固体物料中多余的湿份。
除湿方法：机械除湿——如离心分离、沉降、过滤。 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。
3.比热cH (Humid heat)或比热容KJ/(kg· ℃) 比热：1kg 绝干空气及相应水汽温度升高1℃所需要的热量
c c 1 c H H g v
式中：cg — 绝干空气的比热，KJ/(kg· ℃)； cv — 水汽的比热，KJ/(kg· ℃) 。
对于空气-水系统： cg=1.01 kJ/(kg· ℃)，cv=1.88 kJ/(kg· ℃)
干燥过程基本问题
除水分量 空气消耗量 干燥产品量 热量消耗 干燥时间 能量衡算 涉及干燥速率和水在 气固相的平衡关系 物料衡算 涉及湿空气的性质
解决这些问题需要掌握的基本知识有： (1) 湿分在气固两相间的传递规律； (2) 湿气体的性质及在干燥过程中的状态变化； (3) 物料的含水类型及在干燥过程中的一般特征； (4) 干燥过程中物料衡算关系、热量衡算关系和速率关系。 本章主要介绍运用上述基本知识解决工程中物料干燥的基 本问题，介绍的范围主要针对连续稳态的干燥过程。
由于温差的存在，气体以对流方 式向固体物料传热，使湿份汽化； 在分压差的作用下，湿份由物料 表面向气流主体扩散，并被气流 带走。 干燥是热、质同时传递的过程 干燥介质：用来传递热量（载热 体）和湿份（载湿体）的介质。
第十二章 干 燥
Chapter 12 Drying
概述（Introduction）
在化学工业生产中所得到的固态产品或半成品往往含有过 多的水分或有机溶剂 (湿份)，要制得合格的产品需要除去 固体物料中多余的湿份。
除湿方法：机械除湿——如离心分离、沉降、过滤。 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。
3.比热cH (Humid heat)或比热容KJ/(kg· ℃) 比热：1kg 绝干空气及相应水汽温度升高1℃所需要的热量
c c 1 c H H g v
式中：cg — 绝干空气的比热，KJ/(kg· ℃)； cv — 水汽的比热，KJ/(kg· ℃) 。
对于空气-水系统： cg=1.01 kJ/(kg· ℃)，cv=1.88 kJ/(kg· ℃)
干燥过程基本问题
除水分量 空气消耗量 干燥产品量 热量消耗 干燥时间 能量衡算 涉及干燥速率和水在 气固相的平衡关系 物料衡算 涉及湿空气的性质
解决这些问题需要掌握的基本知识有： (1) 湿分在气固两相间的传递规律； (2) 湿气体的性质及在干燥过程中的状态变化； (3) 物料的含水类型及在干燥过程中的一般特征； (4) 干燥过程中物料衡算关系、热量衡算关系和速率关系。 本章主要介绍运用上述基本知识解决工程中物料干燥的基 本问题，介绍的范围主要针对连续稳态的干燥过程。
由于温差的存在，气体以对流方 式向固体物料传热，使湿份汽化； 在分压差的作用下，湿份由物料 表面向气流主体扩散，并被气流 带走。 干燥是热、质同时传递的过程 干燥介质：用来传递热量（载热 体）和湿份（载湿体）的介质。
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§5-4 干燥过程物料的平衡关系与速率关系 §5-5 干燥器
干燥
一、除湿及其方法 1、何为除湿？
§5-1 概述
从湿物料中脱除湿分的过程称为除湿。
湿分不一定是水分！（水分或其它液体）
2、除湿方法
机械法 ：挤压（拧衣服、压榨、过滤、离心分离）
吸附法：固体吸附剂吸附（硅胶、无水CaCl2、分子筛等） 干燥法：加热（利用热能，使湿物料中的湿分汽化而除去）
湿分 湿物料表面 湿分 干燥介质
干燥
§5-1 概述
湿
tw
t Q
干
传热
推动力（t－tw）
方向相反
物
料
pw N p
燥
介 质
传质
推动力（pw－p）
干燥介质：载热体、载湿体
干燥过程：物料的去湿过程 介质的降温增湿过程 本章讨论以空气作干燥介质，以水为湿份的对流干燥过程。
传质、传热同时发生
干燥
§5-2 湿空气的性质及湿焓图
干燥
6．绝热饱和温度tas
tas, Has
湿空气的性质*
绝热饱和温度tas: 在与外界绝热情况下，空气与大 量水经过无限长时间接触后，达到与水温相等的空气 温度。 设塔与外界绝热，初始湿空气（t，H）与大量水充 分接触，水分汽化进入空气中，汽化所需热量由空气 温度下降放出显热供给。若空气与水分两相有足够长 的接触时间，最终空气为水汽所饱和，而温度降到与 循环水温相同。
A2-5
化工原理 A(2)
Principles of Chemical Engineering A(2)
干燥
化工原理 A（2）
第1章
第2章
蒸馏
吸收
第3章 蒸馏和吸收塔设备
第4章 液-液萃取
第5章 干燥
干燥
§5-1 概述
本章内容提要
§5-2 湿空气的性质及湿度图*
§5-3 干燥过程的物料衡算与热量衡算*
t, H
tas
空气在塔内的状态变化是在绝热条件下降温、增湿直至饱和的过程， 达到稳定状态下的温度tas就是初始湿空气（t，H）的绝热饱和温度，与之 相应的湿度称为绝热饱和湿度Has。
干燥
绝热饱和温度tas
绝热塔内气液两相间的传热过程为： 空气传给水分的显热 = 水分汽化所需的潜热。
cH (t tas ) ( H as H )ras ras tas t ( H as H ) cH
273 t P0 1 H 22.4 273 P 29 18
1 H 273 t H ( ) 22.4 29 18 273
nRT V P
（常压下）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
V T P 0 V0 P T0
V T P0 n 22.4 273 P
tas f (t, H )
即空气的绝热饱和温度tas也与空气的干球温度ｔ和湿度Ｈ有关： t越小，H越小，tas就越小 tas是湿空气的性质，它是湿空气在绝热、冷却、增湿过程中达到的极限 冷却温度。 湿空气：状态（t, H,φ<1, I）→ 状态(tas, Has, φ=1, Ias) 为绝热过程，所以 焓不变，即有 I = Ias。 在一定的总压下，只要测出湿空气的初始温度t和绝热饱和温度tas，就可 用上式算出湿空气的湿度Ｈ。
1、湿度与相对湿度
（1）湿度H
又称湿含量或绝对湿度 , 为湿空气中水汽的质量与绝干空气的质量之比，H。
H
水汽的质量 绝干空气的质量
[kg 水/kg 干空气]
M v nv M v pv 水汽的摩尔数 18 绝干空气的摩尔数 M g ng M g P pv 29 p H 0.622 v H f P, pv P pv ps 饱和湿度 H s 0.622 H S f ( P, t ) P ps
二、湿空气的 H-I 图*
湿空气的有关性质可由前面所学的公式计算。 工程上为了方便计算，常将湿空气的各参数标绘成图，只要知道湿空 气任意两个独立参数，即可从图上查出其它参数。
常用的有湿度-焓（ H-I）图、温度–湿度（t-H）图等。 我们仅讨论应用最广的H-I 图。 教材中H-I 图是根据常压数据绘制的，若系统总压偏离常压较远，则 不能应用此图。
cv水汽的比热，kJ/(kg· ℃)
干燥
4．焓I
湿空气的性质*
含1kg绝干气的湿空气的焓，I。
若 Ig—绝干空气的焓，kJ/kg绝干气 Iv—水汽的焓，kJ/kg水汽 则
I I g Iv H
[kJ/kg干气]
通常规定，0℃时绝干空气及液态水的焓为零。
I g cg t
I v r0 cvt
干燥
二、干燥方法
§5-1 概述
产生的 传导干燥 热能通过传热壁面以传导方式传给物料， 湿分蒸气被气相（又称干燥介质）带走，或用真 空泵排走。例如纸制品可以铺在热滚筒上进行干燥。
对流干燥 热能以对流方式加入物料，产生的蒸气被干燥介质所
干 带走。如干燥介质：热空气 湿分：水 燥 方 辐射干燥 由辐射器产生的辐射能以电磁波形式达到物料表 面，为物料所吸收而重新变为热能，从而使湿分 法
故可认为其比值/ kH与气流速度无关，对于空气～水蒸汽系统，当被测气
体温度不太高、流速>5m/s时， / kH =1.09。 因此，空气的湿球温度tw与空气的干球温度ｔ和湿度Ｈ有关：tw=f (t，H) t越小，H越小，tw就越小 在一定总压下，只要测出湿空气的干、湿球温度，就可由上式计算出空 气的湿度。
干燥
3．比热容（湿比热）cH
湿空气的性质*
比热容是指常压下，含1kg绝干气的湿空气之温度升高（或降低）1℃所吸 收（或放出）的热量，cH。
cH cg cv H
1.01 1.88 H
cg干空气的比热，kJ/(kg· ℃)
[kJ/(kg干气℃)]
cH f H
1.01kJ/(kg· ℃) 1.88kJ/(kg· ℃)
r0＝2490 kJ/kg（水0℃时的汽化热）
I I g I v H cg cv H t r0 H
I 1.01 1.88H t 2490H
干燥
湿空气的性质*
5．干球温度 t 和湿球温度 tw
干球温度t：用普通温度计直接测得的湿空气的温度。是湿空气的真实温度。 湿球温度计：用湿纱布包裹温度计的感温部分（水银球），纱布下端浸在水 中，以保证纱布一直处于充分润湿状态，这种温度计称为湿球温度计。 将湿球温度计置于温度为ｔ、湿度为Ｈ的流 动不饱和空气中，湿纱布中的水分汽化，并向 空气主流中扩散；同时汽化吸热使湿纱布中的 水温下降，与空气间出现温差，引起空气向水 分传热。 湿球温度tw：当空气传给水分的显热恰好等 于水分汽化所需的潜热时，空气与湿纱布间的 热质传递达到平衡，湿球温度计上的温度维持 恒定。此时湿球温度计所测得的温度称为湿空 气的湿球温度。
干球温度 t
ras H s ,tw H 绝热饱和温度 tas t c H as H [℃] H t→tas(或tw) 等焓过程 t→td 等湿过程 露点 td
自学教材P245【例5-1】, P249 【例5-2】
作业教材P293 第1题
干燥
§5-2 湿空气的性质及湿焓图
干燥
k H rtw
绝热饱和温度tas
tw t
湿球温度tw与绝热饱和温度tas的差异：
H
s , tw
H
ras tas t H as H cH
绝热饱和温度tas 大量湿物料与空气接触。
湿球温度tw 大量空气与湿物料接触。
空气的温度和湿度不变。 空气的温度降低，湿度升高。 空气与湿物料之间进行热质传递达到 空气在绝热增湿过程中，焓不变， 平衡时，湿物料表面的温度。 空气达到饱和时的温度。 实验证明，对于湍流状态下的水蒸汽～空气系统，常用温度范围内α/kH与 湿空气比热容ｃH值很接近，同时ras≈rtw, 即在一定温度ｔ与湿度Ｈ下： 水汽-空气系统
干燥
干球温度 t 和湿球温度 tw
空气以对流方式传给水的热量速率 = 水分气化所需的潜热速率
S t tw Nt rt k H S H s , t H rt
w w
w
w
tw t
kH rtw
H
s , tw
H
实验证明，传质系数kH和对流传热系数均与空气流速的0.8次方成正比，
对水蒸气－空气系统，t， tw， tas，td 之间的关系为： 不饱和空气，t > tas (或tw) >td 饱和空气， t = tas (或tw) = td
干燥
湿空气的性质*
湿空气性质：P、pv、H、φ、νH、cH、I、t、tw、tas、td pv ps H 0.622 0.622 湿度 [kg 水/kg 干空气] P pv P ps pv [-] 100% 相对湿度 ps
一、湿空气的性质*
1．湿度Ｈ与相对湿度φ 2．比容vH 3．比热容cH 4．焓I 5．干球温度t与湿球温度tw 6． 绝热饱和温度tas 7． 露点td
二、湿空气的 H-I 图*
1． H-I 图中的线群 2． H-I 图应用
干燥
§5-2 湿空气的性质及湿焓图
一、湿空气的性质*
湿空气的性质：湿度、比容、比热容、焓、温度等。
汽化。例如用红外线干燥法将自行车表面油漆干燥。
介电干燥 将需要干燥的电解质物料置于高频电场中，电能 在潮湿的电介质中转变为热能。如微波干燥食品。
干燥
§5-1 概述
三、对流干燥的传热传质过程
对流干燥是热量和质量同时、反向的传递过程。
干燥
一、除湿及其方法 1、何为除湿？
§5-1 概述
从湿物料中脱除湿分的过程称为除湿。
湿分不一定是水分！（水分或其它液体）
2、除湿方法
机械法 ：挤压（拧衣服、压榨、过滤、离心分离）
吸附法：固体吸附剂吸附（硅胶、无水CaCl2、分子筛等） 干燥法：加热（利用热能，使湿物料中的湿分汽化而除去）
湿分 湿物料表面 湿分 干燥介质
干燥
§5-1 概述
湿
tw
t Q
干
传热
推动力（t－tw）
方向相反
物
料
pw N p
燥
介 质
传质
推动力（pw－p）
干燥介质：载热体、载湿体
干燥过程：物料的去湿过程 介质的降温增湿过程 本章讨论以空气作干燥介质，以水为湿份的对流干燥过程。
传质、传热同时发生
干燥
§5-2 湿空气的性质及湿焓图
干燥
6．绝热饱和温度tas
tas, Has
湿空气的性质*
绝热饱和温度tas: 在与外界绝热情况下，空气与大 量水经过无限长时间接触后，达到与水温相等的空气 温度。 设塔与外界绝热，初始湿空气（t，H）与大量水充 分接触，水分汽化进入空气中，汽化所需热量由空气 温度下降放出显热供给。若空气与水分两相有足够长 的接触时间，最终空气为水汽所饱和，而温度降到与 循环水温相同。
A2-5
化工原理 A(2)
Principles of Chemical Engineering A(2)
干燥
化工原理 A（2）
第1章
第2章
蒸馏
吸收
第3章 蒸馏和吸收塔设备
第4章 液-液萃取
第5章 干燥
干燥
§5-1 概述
本章内容提要
§5-2 湿空气的性质及湿度图*
§5-3 干燥过程的物料衡算与热量衡算*
t, H
tas
空气在塔内的状态变化是在绝热条件下降温、增湿直至饱和的过程， 达到稳定状态下的温度tas就是初始湿空气（t，H）的绝热饱和温度，与之 相应的湿度称为绝热饱和湿度Has。
干燥
绝热饱和温度tas
绝热塔内气液两相间的传热过程为： 空气传给水分的显热 = 水分汽化所需的潜热。
cH (t tas ) ( H as H )ras ras tas t ( H as H ) cH
273 t P0 1 H 22.4 273 P 29 18
1 H 273 t H ( ) 22.4 29 18 273
nRT V P
（常压下）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
V T P 0 V0 P T0
V T P0 n 22.4 273 P
tas f (t, H )
即空气的绝热饱和温度tas也与空气的干球温度ｔ和湿度Ｈ有关： t越小，H越小，tas就越小 tas是湿空气的性质，它是湿空气在绝热、冷却、增湿过程中达到的极限 冷却温度。 湿空气：状态（t, H,φ<1, I）→ 状态(tas, Has, φ=1, Ias) 为绝热过程，所以 焓不变，即有 I = Ias。 在一定的总压下，只要测出湿空气的初始温度t和绝热饱和温度tas，就可 用上式算出湿空气的湿度Ｈ。
1、湿度与相对湿度
（1）湿度H
又称湿含量或绝对湿度 , 为湿空气中水汽的质量与绝干空气的质量之比，H。
H
水汽的质量 绝干空气的质量
[kg 水/kg 干空气]
M v nv M v pv 水汽的摩尔数 18 绝干空气的摩尔数 M g ng M g P pv 29 p H 0.622 v H f P, pv P pv ps 饱和湿度 H s 0.622 H S f ( P, t ) P ps
二、湿空气的 H-I 图*
湿空气的有关性质可由前面所学的公式计算。 工程上为了方便计算，常将湿空气的各参数标绘成图，只要知道湿空 气任意两个独立参数，即可从图上查出其它参数。
常用的有湿度-焓（ H-I）图、温度–湿度（t-H）图等。 我们仅讨论应用最广的H-I 图。 教材中H-I 图是根据常压数据绘制的，若系统总压偏离常压较远，则 不能应用此图。
cv水汽的比热，kJ/(kg· ℃)
干燥
4．焓I
湿空气的性质*
含1kg绝干气的湿空气的焓，I。
若 Ig—绝干空气的焓，kJ/kg绝干气 Iv—水汽的焓，kJ/kg水汽 则
I I g Iv H
[kJ/kg干气]
通常规定，0℃时绝干空气及液态水的焓为零。
I g cg t
I v r0 cvt
干燥
二、干燥方法
§5-1 概述
产生的 传导干燥 热能通过传热壁面以传导方式传给物料， 湿分蒸气被气相（又称干燥介质）带走，或用真 空泵排走。例如纸制品可以铺在热滚筒上进行干燥。
对流干燥 热能以对流方式加入物料，产生的蒸气被干燥介质所
干 带走。如干燥介质：热空气 湿分：水 燥 方 辐射干燥 由辐射器产生的辐射能以电磁波形式达到物料表 面，为物料所吸收而重新变为热能，从而使湿分 法
故可认为其比值/ kH与气流速度无关，对于空气～水蒸汽系统，当被测气
体温度不太高、流速>5m/s时， / kH =1.09。 因此，空气的湿球温度tw与空气的干球温度ｔ和湿度Ｈ有关：tw=f (t，H) t越小，H越小，tw就越小 在一定总压下，只要测出湿空气的干、湿球温度，就可由上式计算出空 气的湿度。
干燥
3．比热容（湿比热）cH
湿空气的性质*
比热容是指常压下，含1kg绝干气的湿空气之温度升高（或降低）1℃所吸 收（或放出）的热量，cH。
cH cg cv H
1.01 1.88 H
cg干空气的比热，kJ/(kg· ℃)
[kJ/(kg干气℃)]
cH f H
1.01kJ/(kg· ℃) 1.88kJ/(kg· ℃)
r0＝2490 kJ/kg（水0℃时的汽化热）
I I g I v H cg cv H t r0 H
I 1.01 1.88H t 2490H
干燥
湿空气的性质*
5．干球温度 t 和湿球温度 tw
干球温度t：用普通温度计直接测得的湿空气的温度。是湿空气的真实温度。 湿球温度计：用湿纱布包裹温度计的感温部分（水银球），纱布下端浸在水 中，以保证纱布一直处于充分润湿状态，这种温度计称为湿球温度计。 将湿球温度计置于温度为ｔ、湿度为Ｈ的流 动不饱和空气中，湿纱布中的水分汽化，并向 空气主流中扩散；同时汽化吸热使湿纱布中的 水温下降，与空气间出现温差，引起空气向水 分传热。 湿球温度tw：当空气传给水分的显热恰好等 于水分汽化所需的潜热时，空气与湿纱布间的 热质传递达到平衡，湿球温度计上的温度维持 恒定。此时湿球温度计所测得的温度称为湿空 气的湿球温度。
干球温度 t
ras H s ,tw H 绝热饱和温度 tas t c H as H [℃] H t→tas(或tw) 等焓过程 t→td 等湿过程 露点 td
自学教材P245【例5-1】, P249 【例5-2】
作业教材P293 第1题
干燥
§5-2 湿空气的性质及湿焓图
干燥
k H rtw
绝热饱和温度tas
tw t
湿球温度tw与绝热饱和温度tas的差异：
H
s , tw
H
ras tas t H as H cH
绝热饱和温度tas 大量湿物料与空气接触。
湿球温度tw 大量空气与湿物料接触。
空气的温度和湿度不变。 空气的温度降低，湿度升高。 空气与湿物料之间进行热质传递达到 空气在绝热增湿过程中，焓不变， 平衡时，湿物料表面的温度。 空气达到饱和时的温度。 实验证明，对于湍流状态下的水蒸汽～空气系统，常用温度范围内α/kH与 湿空气比热容ｃH值很接近，同时ras≈rtw, 即在一定温度ｔ与湿度Ｈ下： 水汽-空气系统
干燥
干球温度 t 和湿球温度 tw
空气以对流方式传给水的热量速率 = 水分气化所需的潜热速率
S t tw Nt rt k H S H s , t H rt
w w
w
w
tw t
kH rtw
H
s , tw
H
实验证明，传质系数kH和对流传热系数均与空气流速的0.8次方成正比，
对水蒸气－空气系统，t， tw， tas，td 之间的关系为： 不饱和空气，t > tas (或tw) >td 饱和空气， t = tas (或tw) = td
干燥
湿空气的性质*
湿空气性质：P、pv、H、φ、νH、cH、I、t、tw、tas、td pv ps H 0.622 0.622 湿度 [kg 水/kg 干空气] P pv P ps pv [-] 100% 相对湿度 ps
一、湿空气的性质*
1．湿度Ｈ与相对湿度φ 2．比容vH 3．比热容cH 4．焓I 5．干球温度t与湿球温度tw 6． 绝热饱和温度tas 7． 露点td
二、湿空气的 H-I 图*
1． H-I 图中的线群 2． H-I 图应用
干燥
§5-2 湿空气的性质及湿焓图
一、湿空气的性质*
湿空气的性质：湿度、比容、比热容、焓、温度等。
汽化。例如用红外线干燥法将自行车表面油漆干燥。
介电干燥 将需要干燥的电解质物料置于高频电场中，电能 在潮湿的电介质中转变为热能。如微波干燥食品。
干燥
§5-1 概述
三、对流干燥的传热传质过程
对流干燥是热量和质量同时、反向的传递过程。