固体物料的干燥
固体物料干燥
这种干燥器一般为间歇式,但也有连续式。此 时堆物盘量架搁置在可移动的小车上,或将物料直 接铺在缓缓移动的传送网上。
厢式干燥器最大特点是对各种物料的适应性 强,干燥产物易于进一步粉碎。但湿物料得不到分 散,干燥时间长,完成一定干燥任务所需的设备容 积及占地面积大,热损失多。因此,主要用于产量 不大,品种需要更换的物料干燥。
①、离心式喷雾器 如右图为一 高速旋转的圆盘(或杯)。料液在高速 旋转盘中,受离心力的作用而分散成 雾 状 。 圆 盘 的 转 速 一 般 为 4000~ 面 20000r/min，圆周速度可达90~140m/s。 液体受离心力的作用而被加速到达周 边时呈雾状被甩出。这种喷雾器的优 点是操作简单,对料液适应性强,产品 粒度分布均匀。但干燥器直径需要大, 喷雾器的造价和安装要求高。
(3)、流化床干燥器(沸腾干燥器)
流化床干燥器又称沸腾床干燥器,是流态化技术 在干燥操作中的应用。流化床干燥种类很多,大致可 分为以下几种：单层流化床干燥器、多层流化床干 燥器、卧式多室流化床干燥器、喷动床干燥器、离 心流化床干燥器和内热式流化床干燥器等。
1、干燥器的基本要求
(1)、对被干燥物料的适应性 湿物料外表形态很不相 同,从大块整体物件到粉粒体,从粘稠溶液或糊状团块到薄膜 涂层。物料的化学、物理性质也有很大差别。煤粉、无机 盐等物料能经受高温处理,药物、食品、合成树脂等有机物 易受氧化、受热变质。有的物料在干燥过程中还会发生硬 化,开裂,收缩等。影响产品的外观和使是对干燥器 的基本要求,也是选用干燥器的首要条件。但是,除非是干燥 小批量、多品种的产品,一般并不要求一个干燥器能处理各 种物料,通用的设备不一定符合经济性、优化的原则。
②、压力式喷雾器 压力式喷雾如图所示。用 高压泵使液浆获得高压 (3~20MPa)。高压料液从6 个小孔进入,经切线通道 与进入旋涡室3,然后从喷 出口喷出。其特点是价格 便宜,适用于并流和逆流 操作,同时适用于塔式或 卧式设备;但操作弹性小、 产品粒度不够均匀,喷嘴 容易堵塞、腐蚀和磨损。
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。
固体物料干燥——干燥速率
2.平衡水分和自由水分
一定干燥条件下，按能否除去，分为平衡水分与自由水分。 平衡水分：低于平衡含水量 X* 的水分，是不可除水分。 自由水分：高于平衡含水量 X* 的水分，是可除水分。
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*。物料 的 X* 与湿空气的状态有关， 空气的温度和湿度不同，物 料的 X* 不同。欲使物料减湿 至绝干，必须与绝干气体接 触。
由于物料预热段很短，通常将其 并入恒速干燥段； 以临界湿含量 Xc 为界，可将干 燥过程只分为恒速干燥和降速干 燥两个阶段。
设物料的初始湿含量为 X1 ，产 品湿含量为 X2： 当 X1＞Xc 和 X2＜Xc 时，干燥有 两个阶段； 当 X1＜Xc ， X2＞Xc 时，干燥都 只有一个阶段，即恒速干燥段。
干燥任务四
干燥动力学
1．明确结合水分与非结合水分， 平衡水分和自由水分概念； 2.用干燥曲线和干燥速率曲线指导 干燥实践； 3.比较常见固体材料临界含水量。
第二节干燥相平衡关系及干燥速率 湿物料水分含量的表示方法 湿物料是绝干固体与液态湿分的混合物。 湿基含水量 w：水分在湿物料中的质量百分数。
临界湿含量（Critical moisture content）
Xc 决定两干燥段的相对长短，是确定干燥时间和干燥器尺寸的基础数 据，对制定干燥方案和优化干燥过程十分重要。
物 品种 粘土 料 厚度mm 6.4 速度m/s 1.0 空气条件 温度℃ 37 相对湿度% 0.10 临界湿含量 kg水/ kg干料 0.11
干燥曲线和干燥速率曲线 干燥曲线：物料含水量 X 与干燥时间 的关系曲线。 预热段(Pre-heat period)： B A 预热段 初始含水量 X1 和温度 t1 变 为 X 和 tw。物料吸热升温 C 降速段 以提高汽化速率，但湿含 Xc D 恒速段 量变化不大。 恒速干燥段 D (Constant-rate period)： tw 物料温度恒定在 tw ， X~ C B A 变化呈直线关系，气体传 给物料的热量全部用于湿 干燥时间 份汽化。
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。
干燥塔工作原理
干燥塔工作原理
干燥塔是一种常用的固体颗粒物料干燥设备，其工作原理是通过将湿物料与干燥介质（通常是热空气或氮气）进行接触，利用热量传递和物质传递来使物料中的水分蒸发，从而达到干燥的目的。
具体来说，湿物料首先进入干燥塔的顶部，在下行过程中与从底部引入的热介质进行接触。
热介质的温度通常比物料的湿空气温度高，当二者接触时，热量会传递给物料，提高物料的温度。
同时，物料中的水分也会受热而蒸发，转化为水蒸气。
然后，湿空气和水蒸气一起通过干燥塔中的排气管道排出，而相对较干的物料则继续下行，继续与热介质进行接触。
这样的循环过程会逐渐减少物料中的水分含量，实现物料的干燥。
在干燥过程中，干燥塔通常会设置一些附件设备，如加热器和风机。
加热器用于提供热介质，将其加热至所需的温度。
风机则用于引入和排出空气，以保持干燥塔中的气流循环。
需要注意的是，为了达到更好的干燥效果，干燥塔通常会进行一些优化设计，如增加物料与热介质的接触面积或延长物料在干燥塔内的停留时间。
此外，根据物料的特性和干燥要求，还可以选择不同类型的干燥塔，如流化床干燥塔、喷雾干燥塔等。
总之，干燥塔通过热量传递和物质传递的过程，将湿物料中的水分蒸发，实现物料的干燥。
干燥塔具有结构简单、操作方便、适用范围广等优点，在许多工业领域中被广泛应用。
《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。
固体物料干燥——干燥速率
一般物料的吸湿性 都介于二者之间。
对流干燥的基本规律 干燥曲线和干燥速率曲线 Drying curve and drying-rate curve 对一定干燥任务，干燥器尺寸取决于干燥时间和干燥速 率。 由于干燥过程的复杂性，通常干燥速率不是根据理论进 行计算，而是通过实验测定的。
为了简化影响因素，干燥实验都是在恒定干燥条件下进 行的，即在一定的气－固接触方式下，固定空气的温度、 湿度和流过物料表面的速度进行实验。 为保证恒定干燥条件，采用大量空气干燥少量物料，以 使空气的温度、湿度和流速在干燥器中恒定不变。实验 为间歇操作，物料的温度和含水量随时间连续变化。
2.平衡水分和自由水分
一定干燥条件下，按能否除去，分为平衡水分与自由水分。 平衡水分：低于平衡含水量 X* 的水分，是不可除水分。 自由水分：高于平衡含水量 X* 的水分，是可除水分。
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*。物料 的 X* 与湿空气的状态有关， 空气的温度和湿度不同，物 料的 X* 不同。欲使物料减湿 至绝干，必须与绝干气体接 触。
热空气 L , H1
绝干空气消耗量 L
W L 1 l 绝干空气比消耗 H 2 H1 W H 2 H1
热量衡算（Heat balance）
2 Gc
o X2
dX X2 U
Xc
Xc X
降速干燥段的干燥时间
(2) 解析法
当降速段的U ~ X 呈线性变化 时，可采用解析法。 降速段干燥速率曲线可表示为
U XX Uc X c X
G 2 c S
Xc干Biblioteka 速率 UUc U D X*
C
B A
新版化工原理习题答案第十一章 固体物料的干燥
第十一章 固体物料的干燥习题解答1. 已知湿空气的总压力为100 kPa ，温度为50 ℃，相对湿度为40%，试求（1）湿空气中的水汽分压；（2）湿度；（3）湿空气的密度。
解：（1）湿空气的水汽分压 s p p φ=由附录查得50 ℃时水的饱和蒸气压s 12.34kPa p =，故 kPa 936.4kPa 34.124.0=⨯=p （2）湿度 绝干气绝干气总kg kg 03230.0kg kg 936.4100936.4622.0622.0=-⨯=-=p p p H（3）密度()P t H 5H10013.1273273244.1772.0⨯⨯+⨯+=υ()绝干气湿空气kg m 10100100133.1273502730323.0244.1772.0335⨯⨯⨯+⨯⨯+=0.9737=m 3湿空气/kg 绝干气 密度 湿空气湿空气33HH m kg 06.1m kg 9737.00323.011=+=+=υυρH2．常压连续干燥器内用热空气干燥某湿物料，出干燥器的废气的温度为40 ℃，相对湿度为43%，试求废气的露点。
解：由附录查得40 ℃时水的饱和蒸气压s 7.3766kPa p =，故湿空气中水汽分压为 3.172kPa kPa 3766.743.01Hs =⨯=+==υυϕH p p查出s 3.172kPa p =时的饱和温度为25.02 ℃，此温度即为废气露点。
3. 在总压 kPa 下，已知湿空气的某些参数。
利用湿空气的H –I 图查出附表中空格项的数值，并绘出分题4的求解过程示意图。
习题3 附表解：附表中括号内的数为已知，其余值由-图查得。
分题4的求解过程示意图略。
4. 将o 025C t =、00.005kg /kg H =水绝干气的常压新鲜空气，与干燥器排出的o240C t =、20.034kg /kg H =水绝干气的常压废气混合，两者中绝干气的质量比为1：3。
试求（1）混合气体的温度、湿度、焓和相对湿度；（2）若后面的干燥器需要相对湿度10%的空气做干燥介质，应将此混合气加热至多少摄氏度 解：（1）对混合气列湿度和焓的衡算，得 02m 134H H H +=（a ）02m 134I I I +=（b ）当o 25t =℃、00.005kg /kg H =水绝干气时，空气的焓为 ()00001.01 1.882490I H t H =+⨯+()[]绝干气绝干气kg kJ 94.37kg kJ 005.024*******.088.101.1=⨯+⨯⨯+=当240t =℃、20.034kg /kg H =水绝干气时，空气的焓为()[]绝干气绝干气kg kJ 62.127kg kJ 034.024*******.088.101.12=⨯+⨯⨯+=I将以上值代入式（a ）及式（b ）中，即 m 0.00530.0344H +⨯= m 37.943127.624I +⨯= 分别解得：m 0.02675H =kg/kg 绝干气 m 105.2I =kJ/kg 绝干气由 ()m m m m 1.01 1.882490I H t H =+⨯+()m 105.2 1.01 1.880.0267524900.02675t =+⨯⨯+⨯ 得 m 36.4t =℃ 混合气体中的水汽分压02675.0622.0=-=pp pH m 总解出 Pa 4178=p36.4t =m ℃时水的饱和蒸汽压为6075p =s Pa所以混合气体的相对湿度为4178100%68.8%6075ϕ=⨯= （2）将此混合气加热至多少度可使相对湿度降为10%1's41780.1p ϕ==故 's 41780Pa p =查水蒸气表知此压力下的饱和温度为76.83 ℃。
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8.1 干燥的概念 8.2 干燥过程的基本理论 8.3 干燥器
8.1 干燥的概念
用加热的方法使水分或其它溶剂汽化，籍此来除去固体物 料中湿分的操作，称为固体的干燥。
传导干燥－热载体通常为加热蒸汽，将热能以传导的方式通 过金属壁传给湿物料，使湿物料中的水分汽化，水 汽由周围的气流带走。
• 8.2.1 湿空气的性质 • 一、湿空气的湿度H和相对湿度φ • 二、湿空气的焓 • 三、湿空气的比容 • 四、湿空气的露点温度 • 五、湿空气的干球温度和湿球温度 • 六、绝热饱和温度 • 8.2.2 湿物料中所含水分的性质 • 一、物料与水分的结合方式 • 二、除去物料中水分的难易程度 • 三、物料中水分能否用干燥方法除去 • 8.2.3 湿物料的干燥过程
• 8.3.1 干燥器的分类 •3 湿物料的干燥过程 • 一、物料湿度的表示方法 • 二、干燥过程中除去的水分量和空气消耗 • 三、干燥过程的热量衡算 • 四、干燥器的热效率和干燥效率 • 8.2.4 恒定干燥条件下的干燥速率 • 一、干燥曲线及其分析 • 二、干燥速度和干燥速度曲线 • 三、干燥时间
8.3 干燥器
对流干燥同时伴有传热和传质过程
传热过程：在对流干燥过程中，干燥介质即热气流将热能传至 物料表面，再由表面传至物料的内部，这是一个传 热过程。
传质过程：在对流干燥过程中，水分从物料内部以液态或气态 扩散透过物料层而达到表面，然后，水汽通过物料 表面的气膜而扩散至气流的主体，这是一个传质过 程。
8.2 干燥过程的基本理论
对流干燥－热载体（干燥介质）将热能以对流方式传给与其直 接接触的物料，以供给湿物料中水分汽化所需要的 热量，并将水蒸汽带走。
辐射干燥－热能以电磁波的形式由辐射器发射，射至湿物料表 面被其吸收再转变为热能，将水分加热汽化而达到 干燥的目的。
介电加热干燥－将需要干燥的物料置于高频电场内，由于高频 电场的交变作用使物料加热而达到干燥的目的。