第5章干燥

操作。
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干燥过程的分类
➢按操作压力：常压干燥、真空干燥
➢按操作方式：连续式、间歇式
➢按传热方式：传导干燥、对流干燥、辐射干燥
和介电加热干燥，以及由其中两种或三种方式
组成的联合干燥。
➢ 在工业上应用最普遍的是对流干燥。即：热能
以对流给热的形式由干燥介质（通常是空气）
传给湿物料，使物料中的水分汽化，物料内部
饱和湿度H s
0.622
p
ps ps
➢ 水的饱和蒸汽压只和温度有关，故空气的 饱和湿度是湿空气的总压及温度的函数。
即：H s f ( t , p )
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2. 相对湿度φ
➢ 在一定总压下，空气中的水汽分压pv与同温度
下水的饱和蒸汽压ps之比为相对湿度，以φ 表
示。
pv 100%
ps
•当pv=0时，φ=0，表示湿空气不含水分，即 为绝干空气。
nv Mv ng Mg
➢ 对水蒸气-空气系统，总压p不太大时，湿空气 可视为理想气体，故：
nv pv ng p pv
H Mn pv 18 pv 0.622 pv
M g p pv 29 p pv
p pv
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➢ 当湿空气中水蒸气分压pv等于该空气温度 下水的饱和蒸汽压ps时，则湿空气呈饱和 状态，其湿度称为饱和湿度Hs
➢ 在总压一定的条件下，湿空气的状态参数 主要是它的温度和水含量（湿含量），其 它参数均可由此二参数求得，焓为干燥中 常用到的湿空气的状态参数。
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1. 湿度H
➢ 又称湿含量，定义为每kg绝干空气所带有的水 汽量，单位是kg水/kg绝干气，即
H
湿空气中水汽的质量 湿 空 气 中 绝 干 气 的 质 量
•当pv=ps时，φ=1，表示湿空气为饱和空气。
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【说明】
➢ 相对湿度的意义：说明湿空气偏离饱和空气的 程度，用于判定该湿空气能否作为干燥介质，φ 值越小，则湿空气的吸湿能力越大。
➢ H与φ之间的关系：
H 0.622 ps p ps
➢ ps是温度的函数，因此，在p一定的条件下， φ 决定于湿空气的温度与湿度，即：
H
（0.7731.224H） 273 t 273
➢ 可见，湿空气的比容随温度与湿度的增高
而增大。
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4. 比热cH
➢ 在常压下，将湿空气中1kg绝干空气及相应水汽的 温度升高（或降cg Hcv
✓ cg----绝干空气的比热，kJ/(kg绝干空气·℃) ✓ cv----水汽的比热，kJ/(kg水汽·℃) ✓ cH----湿空气的比热，kJ/(kg绝干空气·℃)
➢ 常用的温度范围内，cg≈1.01 kJ/(kg绝干空气·℃)， cv ≈1.88 kJ/(kg绝干空气·℃) ，
cH 1.01 1.88H
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5. 焓I
➢ 含1kg绝干气的湿空气的焓称为湿空气的焓，以I 表 示，单位为kJ/kg绝干气， I I g HI v
– Ig——绝干空气的焓，kJ/kg绝干气； – Iv——水汽的焓，kJ/kg水汽。
湿分
➢ pw ——物料表面的水汽分压 ➢ p ——空气中水汽的分压
➢ δ ——气膜厚度
热空气
T
Tw
Q
N
pw
p
δ
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。
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对流干燥流程及经济性
预热器
干燥器
废气
空气
湿物料
干燥产品
➢ 对流干燥可以连续或间歇操作。
– 传热的推动力——温度差； – 传质的推动力——水的浓度差，或水蒸气的分压
差。 – 传热和传质的方向相反，但密切相关。 – 干燥介质既是载热体又是载湿体，干燥过程对于
干燥介质是降温增湿过程。
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对流干燥的传热和传质
➢ T—— 空气主体的温度
物料
➢ Tw ——物料表面的温度 ➢ Q ——由气相传给物料的热量 ➢ N ——由物料表面汽化的水分量
29 18
273
P
(0.773 1.244H ) 273 t 1.013105
273
P
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➢ 在总压为101.33kPa下，可用下式计算：
vH
22.4 29
273 t 273
101.33 101.33 pw
或vH
22.4 29
273 t 273
22.4 273 t 18 273
第五章 干燥
第一节 概述 第二节湿空气的性质和湿物料的性质 第三节干燥过程的物料衡算与热量衡算 第四节 固体物料在干燥过程中的
平衡关系和速率关系 第五节干燥设备 本章总结－联系图
第一节 概述
➢ 为了满足贮存、运输、加工和使用等方面的不同需 要，对化工生产中涉及的固体物料，一般对其湿分 （水分或化学溶剂）含量都有一定的要求。
➢ 去湿的方法:
– （1）机械去湿，如离心分离、过滤、压榨、抽吸；
– （2）物理化学去湿，如实验室使用干燥剂（如无水 氯化钙，硅胶等）来吸附湿物料中的水分；
– （3）热能去湿，即利用热能来除去湿物料中湿分的 方法。
➢ 干燥——用加热的方法使水分或其它溶剂汽化，并
将产生的蒸气排除，藉此来除去固体物料中湿分的
➢ 干燥操作的经济性主要取决于能耗和热的利用率。为
减轻汽化水分的热负荷，湿物料中的水分应当尽可能
采用机械分离的方法先予除去。
➢ 热能损耗：
– 随废气流失；
– 设备的热损失；
– 固体物料的温度升高盐。城工学院
第二节 湿空气的性质和湿度图
2.1 湿空气的性质及其状态参数
➢ 在干燥过程中，湿空气中的水分含量不断 变化，但绝干空气量不变，因此描述湿空 气性质的参数均以1kg绝干空气为基准。
的水分以气态或液态形式扩散至物料表面，然
后汽化的蒸汽从表面扩散至干燥介质主体，再
由介质带走。
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对流干燥的传热和传质
➢对流干燥过程中，传热和传质同时发生。
– 热能——由干燥介质的主体以对流方式传给固体 物料的表面，然后再由物料表面传至固体内部；
– 水分——由固体内部向固体表面扩散，被汽化后 由固体表面扩散至气相介质主体。
f(t,H )
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3. 比容 vH
➢ 湿空气的比容（简称湿比容）为单位质量干 空气的湿空气体积，即单位质量干空气及其 所含水汽的体积之和，它与总压、水汽分压 及温度有关。
vH (m3绝干空气 m3水汽) / kg绝干空气
vH
( 1 H ) 22.4 273 t 1.013105