干燥原理
干燥过程的原理是什么
干燥过程的原理是什么
干燥是指将湿物质中的水分蒸发或去除的过程。
干燥的原理主要包括两个方面：传质和传热。
1. 传质：湿物质中的水分通过扩散或对流的方式传递到空气中，使湿物质逐渐失去水分。
传质的过程可以通过浓度差和水分分子间的扩散力来推动。
通常，湿物质表面的水分先蒸发，然后由内部向外部传递，形成持续的湿物质表面的蒸发层。
2. 传热：在干燥过程中，为了将水分从湿物质中蒸发出来，需要提供足够的热量。
传热可以通过对湿物质施加热源来实现，使水分分子的动能增加，加速水分蒸发。
常用的传热方式有对流、辐射和传导。
对流传热是通过与热空气的接触，将热量传递到物质表面来实现的；辐射传热是通过辐射热量直接传递到物质表面；传导传热是通过直接接触物质之间的分子间碰撞来传递热量。
综上所述，干燥过程的原理是通过传质和传热的相互作用，将湿物质中的水分蒸发或去除。
传质使水分分子从湿物质表面逐渐传递到空气中，而传热提供了足够的热量用于加速水分的蒸发。
干燥的定义原理方法药剂学
干燥的定义原理方法药剂学
干燥在药剂学中的定义、原理和方法:
1. 定义:通过蒸发使固体中的水分或其他挥发性液体减少或除去的过程,以延长保存期和改善应用性能。
2. 原理:利用气固之间的热传递、质传递规律,控制湿固料的温度和湿度,使其中的液体持续蒸发。
3. 方法:常见的有自然风干、烘箱干燥、真空干燥、冷冻干燥、喷雾干燥等。
4. 自然风干利用大气条件让水分自然蒸发,操作简单,但干燥时间长。
5. 烘箱干燥使用热风迫使水分蒸发,速度快但可能破坏热敏成分。
6. 真空干燥在低压条件下进行,温度低,保护成分,但设备复杂。
7. 冷冻干燥先冷冻再真空升华冰晶,产品质量好但耗能大。
8. 喷雾干燥将材料喷雾后迅速蒸发液滴,操作简便。
9. 干燥法的选择要考虑材料特性、效果要求、设备条件等。
10. 干燥是药剂加工中的关键步骤之一,关系到产品质量。
干燥的原理和方法
干燥干燥是有机化学实验室中最常用到的重要操作之一，其目的在于除去化合物中存在的少量水分或其他溶剂。
液体中的水分会与液体形成共沸物，在蒸馏时就有过多的“前馏分”，造成物料的严重损失；固体中的水分会造成熔点降低，而得不到正确的测定结果。
试剂中的水分会严重干扰反应，如在制备格氏试剂或酰氯的反应中若不能保证反应体系的充分干燥就得不到预期产物；而反应产物如不能充分干燥，则在分析测试中就得不到正确的结果，甚至可能得出完全错误的结论。
所有这些情况中都需要用到干燥。
干燥的方法因被干燥物料的物理性质、化学性质及要求干燥的程度不同而不同，如果处置不当就不能得到预期的效果。
1.液体的干燥实验室中干燥液体有机化合物的方法可分为物理方法和化学方法两类。
(1)物理干燥法①分馏法：可溶于水但不形成共沸物的有机液体可用分馏法干燥，如实验4那样。
②共沸蒸(分)馏法：许多有机液体可与水形成二元最低共沸物(见书末附录3)，可用共沸蒸馏法除去其中的水分，其原理见第74～77页。
当共沸物的沸点与其有机组分的沸点相差不大时，可采用分馏法除去含水的共沸物，以获得干燥的有机液体。
但若液体的含水量大于共沸物中的含水量，则直接的蒸(分)馏只能得到共沸物而不能得到干燥的有机液体。
在这种情况下常需加入另一种液体来改变共沸物的组成，以使水较多较快地蒸出，而被干燥液体尽可能少被蒸出。
例如，工业上制备无水乙醇时，是在95%乙醇中加入适量苯作共沸蒸馏。
首先蒸出的是沸点为℃的三元共沸物，含苯、水、乙醇的比例为74∶∶。
在水完全蒸出后，接着蒸出的是沸点为℃的二元共沸物，其中苯与乙醇之比为∶。
当苯也被蒸完后，温度上升到℃，蒸出的是无水乙醇。
③ 用分子筛干燥：分子筛是一类人工制作的多孔性固体，因取材及处理方法不同而有若干类别和型号，应用最广的是沸石分子筛，它是一种铝硅酸盐的结晶，由其自身的结构，形成大量与外界相通的均一的微孔。
化合物的分子若小于其孔径，可进入这些孔道；若大于其孔径则只能留在外面，从而起到对不同种分子进行“筛分”的作用。
干燥的原理
干燥的原理
干燥的原理：
（1）基本原理：
在干燥过程中，水分从物料内部移向（扩散）表面，再由表面扩散到热空气中。
干燥过程得以进行的必要条件：是被干燥物料中的水分所产生的水蒸气分压大于热空气中水蒸气分压。
若二者相等，表示蒸发达到平衡，干燥停止；若热空气中水蒸气分压大，物料反而吸水。
所以为了使物料干燥，必须控制热空气的相对湿度RH（饱和空气RH=100﹪，未饱和空气RH﹤100﹪，绝干空气RH=0﹪）
（2）物料中水分的性质
1）平衡水分：指在一定空气状态下，物料表面产生的水蒸气压与空气中水蒸气分压相等时物料中所含的水分，该部分水是干燥所除不去的水分。
物料的平衡水分含量与空气相对湿度有关，随空气的RH上升而增大。
干燥器内空气相对湿度，应低于被干燥物自身的相对湿度。
2）自由水分：指物料中所含大于平衡水分的那部分水或称游离水。
自由水可在干燥过程中除去。
3）结合水分：指主要以物理方式结合的水分，结合水分与物料性质有关，具有结合水分的物料，称为吸水性物料。
4）非结合水分：主要指以机械方式结合的水分，与物料的结合力很弱，仅含非结合水的物料叫做非吸水性物料。
直接干燥法的原理
直接干燥法的原理直接干燥法是一种常用的干燥方法，它通过对物质直接施加热量，将其中的水分蒸发，使物质变干。
直接干燥法的原理可以简单描述为以下几个步骤：加热物质、蒸发水分、排除湿气。
直接干燥法的第一步是加热物质。
通过加热物质，可以增加物质内部的能量，使其分子振动加剧。
这样一来，物质中的水分分子也会受到这种加热作用，分子运动变得更加剧烈。
加热后的物质中的水分开始蒸发。
随着温度的升高，物质中水分的蒸气压也会增加，直到达到与周围环境湿度相等的饱和蒸气压。
当物质中的水分蒸气压大于周围环境的湿度时，水分分子会从物质表面逸出，使物质逐渐变干。
排除湿气是直接干燥法的最后一步。
当物质中的水分蒸发时，会产生湿气。
这些湿气必须及时排除，以保持干燥的环境。
在工业生产中，常常会使用通风设备或其他方法将湿气排出。
直接干燥法的原理是基于物质中水分蒸发的特性。
通过加热物质，使水分分子获得足够的能量，从而从物质中蒸发出来。
这种方法适用于许多不同类型的物质，包括固体、液体和气体。
直接干燥法相对简单易行，但也存在一些问题。
首先，加热过程可能会导致物质中的其他成分发生变化，从而影响物质的质量。
其次，加热过程需要消耗大量的能量，造成能源浪费。
此外，直接干燥法可能会产生高温，对环境和操作人员造成安全隐患。
为了解决这些问题，人们逐渐发展了其他干燥方法，如间接干燥法和微波干燥法。
这些方法在一定程度上改善了干燥过程中的问题，提高了效率和质量。
直接干燥法通过加热物质、蒸发水分和排除湿气的过程，实现了物质的干燥。
虽然存在一些问题，但直接干燥法仍然是一种常用的干燥方法，被广泛应用于不同领域的生产过程中。
通过不断改进和创新，我们可以进一步提高干燥效率，减少资源消耗，实现可持续发展。
直接干燥法原理
直接干燥法原理直接干燥法是一种常用的固体颗粒干燥方法，它通过将湿润的物料与热气直接接触，使水分蒸发，从而达到干燥的目的。
在这种方法中，热气与物料直接接触，热量传递效率高，因此干燥速度快，适用于各种不同性质的物料。
下面将详细介绍直接干燥法的原理。
首先，直接干燥法的原理是利用热空气对物料进行加热，使物料表面的水分蒸发。
在干燥设备中，热空气由加热器加热后，进入干燥室与物料接触，热空气的温度高于物料的温度，因此水分会从物料表面蒸发出来。
在这个过程中，热空气不断地循环流动，保持干燥室内的温度和湿度，从而实现对物料的快速干燥。
其次，直接干燥法的原理还涉及到热量传递的过程。
当热空气与物料接触时，热量会从热空气传递到物料中，使物料的温度升高，从而引起水分的蒸发。
热量传递的效率取决于热空气与物料的接触方式和时间，因此在设计干燥设备时，需要考虑如何使热空气能够充分地与物料接触，提高热量传递的效率。
另外，直接干燥法的原理还包括了湿物料的干燥过程。
在干燥设备中，湿物料经过加热后，水分逐渐从物料表面蒸发出来，使物料逐渐变干。
在这个过程中，需要不断地将干燥室内的湿空气排出，以保持干燥室内的干燥环境。
同时，还需要对排出的湿空气进行处理，以避免对环境造成污染。
最后，直接干燥法的原理还涉及到物料的运动和分布。
在干燥设备中，为了使物料能够充分地与热空气接触，需要对物料进行适当的运动和分布。
通常采用搅拌、翻转等方式，使物料在干燥室内均匀地分布和运动，从而实现对物料的均匀干燥。
综上所述，直接干燥法是一种通过热空气直接对物料进行加热，使水分蒸发的干燥方法。
它的原理涉及到热空气与物料的接触、热量传递、湿物料的干燥过程以及物料的运动和分布。
通过合理设计干燥设备，可以实现对各种不同性质的物料的快速干燥，是一种广泛应用的干燥方法。
低温干燥的原理
低温干燥的原理
低温干燥是指通过控制环境温度降低，将湿度从物质中蒸发除去的一种干燥方法。
其基本原理是利用低温降低物体的温度，使水分蒸发变为气体，并通过排气系统将水分排出，从而实现干燥的目的。
低温干燥的原理主要包括以下几个方面：
1. 降低环境温度：通过使用低温环境，如冰箱、冷库或者使用冷却装置等，将物体的温度降低到较低的水平。
通常，物体的温度会降至0℃以下，确保水分在低温下变成固体冰结晶。
2. 冰晶蒸发：在低温下，水分会变成固态冰晶并结晶，然后通过加热或者减压的方法，将冰晶蒸发转化为气体。
这个过程被称为冷冻干燥或冰冻干燥。
3. 排气系统：在冷冻干燥过程中，通过排气系统，将从固态冰晶转化成气体的水分排出物体。
排气系统通常包括真空泵、气体收集器等设备，确保将水分从物体中彻底排出。
使用低温干燥的优点是能够保留物体的原有形状和质量，同时避免了高温干燥中可能会出现的一些副作用，如氧化、变形等。
此外，低温干燥也适用于对温度敏感的物质，如药物、食品等。
总体来说，低温干燥通过控制环境温度，使水分在低温下变成冰晶，并通过排气系统将冰晶蒸发转化为气体，从而达到干燥物体的效果。
它是一种较为温和且有效的干燥方法。
蒸汽 干燥原理
蒸汽干燥原理
蒸汽干燥是一种常用的固体干燥方法，它利用高温蒸汽的热量和水分蒸发的原理，将湿物质中的水分蒸发掉，达到干燥的目的。
蒸汽干燥的原理如下：
1. 传递热量：蒸汽在传递热量的过程中释放出大量的热量，这些热量能够提供给湿物质中的水分，使其温度升高。
2. 水分蒸发：随着湿物质温度的上升，其中的水分开始逐渐蒸发。
蒸汽中的高温和热量使水分的分子运动速度增加，突破液体表面的张力，把水分分子从液态变为气态。
3. 湿物质与蒸汽接触：湿物质与蒸汽之间通过接触面积来交换热量和水分。
蒸汽与湿物质接触后，湿物质中的水分会大量蒸发进入蒸汽中，使湿物质的含水量逐渐降低。
4. 湿物质排出：随着水分逐渐蒸发，湿物质中的含水量减少，最终达到干燥的要求。
此时，可以将干燥后的物质从干燥设备中取出，完成整个蒸汽干燥过程。
蒸汽干燥的优点是能够快速且均匀地将湿物质中的水分蒸发掉，且操作简单，对物质的热敏性较小。
然而，蒸汽干燥也有一些限制，比如蒸汽成本较高、设备投资较大等。
因此，在选择干燥方法时需要综合考虑不同的因素。
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干燥方式和干燥过程的阶段性
对流干燥
烘缸间的双面自由蒸发干燥区和低温烘缸上。 干燥过程分为恒速和降速两个阶段。
接触干燥
主要干燥方式。 升温、恒速、降速三个阶段。
对流干燥阶段
恒速干燥阶段
湿纸经烘缸加热到外界空气的湿球温度以后，开始恒 速干燥阶段。 水从纸的内部扩散到纸面的速度，大于纸面蒸发水分 的速度，湿纸的温度接近于空气的湿球温度。
降速阶段 (Falling drying rate phase)
第一分段，K2以前的干燥速率呈直线下降，纸的温度降低。毛细 管水和结合水 K2以后，干燥速率锐减，纸的温度又再回升，中的内外温差接近 零。结合水
接触干燥机理
恒速阶段的干燥速率决定于外部扩散
湿纸接触烘缸的一面首先吸收热产生水的蒸发，蒸汽压力大于纸中 其他部位的平衡蒸汽压力。 存在蒸汽压力差，蒸汽向湿纸的表面转移。 蒸汽在转移过程中又在纸中发生冷凝，蒸汽冷凝释放出来的热量传 给纸，通过传导作用向低温方向流动。 纸的表面，一部分热量有对流作用传入空气，其余的则用于蒸发纸 面水分。
冷凝水的排除
冷凝水
烘缸里的冷凝水是热传递的主要障碍。 连续、均匀地排出烘缸内的冷凝水成为保证纸机干燥部 正常生产的重要条件。
水环的形成
纸机车速增加，冷凝水向烘缸转动的方向上移，车速超 过某一临界速度时，冷凝水在缸内形成水环并随着烘缸 回转。 烘缸内冷凝水增多，水环越积越厚，到临界厚度，水环 破裂。 烘缸内部水环的形成和破裂，引起烘缸传递电动机负荷 的变化。
对流或湍流扩散
大规模的湍流混合，产生于传质时存在湍流的情况。 如界面层的湍流部分或空气主体运动有湍流的时候。
通风
空气流置换水蒸气。
气袋通风（Pocket Ventilation） 气袋通风（ ）
High air humidity in the dryer pockets and everywhere in the surroundings of the web give reduced drying rate.
提高总传热系数，增加总传热量
扰流杆
均匀纸中水分
提高干燥效率的主要途径
异性剖面烘缸
增加冷凝水层的导热能力，减少冷凝水膜的厚度并产 生扰动
气袋通风
提高双面自由蒸发干燥区的对流干燥效率
高速热风干燥
高温高速空气垂直吹向纸面
穿透干燥
热风穿透整个湿纸层干燥
单网干燥
干燥过程的优化
湿纸幅的支撑
湿纸通过一个吸移辊封闭地由压榨部毛毯转移到干燥 部的干网
分子扩散作用，水蒸气流经层流薄 层，其压力从界面的p0降到层流薄 层外边的p1。 分子扩散和对流扩散流过缓冲层， 其压力从p1降到p2。 对流扩散作用流过湍流界层，蒸汽 压力从p2降到空气中水蒸气分压p3 。 缓冲层是一个从层流转变为湍流的 过渡层。
影响传质的因素
纸的温度
提高通入烘缸的蒸汽压力，增加传给纸幅的热量，湿 纸温度上升、传质速率增加、提高了干燥能力。
湿纸幅的张力 高效通风箱
保证袋区负压化、保证通风箱由喷嘴向袋区两侧同时 高效通风除去湿热空气
LOGO
Thank You!
d-e双面自由蒸发干燥区
纸离开烘缸，依靠本身的热量蒸发水分。纸的温度下降，需要在 下一个烘缸重新升高温度。 总蒸发量的20%-30%。
双面自由蒸发干燥区
纸的含水量逐渐减少，湿度逐步降低。 蒸汽分压的下降远远大于温度的降低，各个烘缸 都要经历升温、降温、再升温的循环过程。 纸的温度下降，纸干燥部前端最大，后端较小。
降速阶段的干燥速率取决于内部扩散
湿纸表面的蒸汽压力减小，干燥速率下降。 湿纸接触烘缸的一面的水分降到临界水分含量以下，蒸发面开始内 移，纸页内部温度重新调整，水分蒸发面内移到最大含水区域为止。 剩下的水要借助蒸汽从纸内向外部扩散除去。
传质机理 分子扩散
分子级的混合作用，产生于层流状态，b-c干燥区，水 蒸气穿过干布并透过湍流界面的薄层。
水环的破裂
车速低时，水环的临界厚度较小，水环容易破裂。 车速越高，水环越厚，越不容易破裂。 冷凝水不能及时排出会影响蒸汽对烘缸内壁的传 热。 水环破裂，又会装满烘缸下部，占据大部分有效 干燥面积，同样也会使下层烘缸传热恶化。
冷凝水的排除
烘缸和冷凝水管内必须保持一定压差 压差大小决定于：
排水装置形式 纸机车速 缸内冷凝水状态，水环还是集中在烘缸下部
湿纸的支撑
将毯辊或网辊改为真空辊，让真空辊直接抽吸除 去干网携带的空气，保证湿纸与干网的良好接触。
烘缸和冷缸
烘缸
干纸烘缸：上下两层交错排列 干布烘缸
烘缸
干纸烘缸大多是用铸铁浇铸而成的，由于加热蒸 汽压力的提高，蒸汽压力超过0.49MPa (5kg/cm2)时，则多用钢质烘缸。 我国烘缸的规格有：0.8、1.0、1.25和1.5m四种。 用于生产低定量薄页纸的低速圆网或长网纸机有 使用大直径缸，其直径通常为2～5m。
干燥效率和蒸汽耗量
干燥部的热效率决定于：
纸机烘缸的排列和构造 干燥部的通风 进出干燥部的纸页干度 一般为0.65-0.75，纸板机、单烘缸纸机干燥效率可达 0.8%-0.9%。
蒸汽耗量决定于：
加热蒸汽参数 干燥前后纸的干度 干燥效率 2.5-4.0 kg蒸汽/kg纸
湿纸页从压榨部到干燥部的传递
影响纸机运行的因素：
降速干燥阶段
水从内部扩散到纸面的速度小于纸面水分蒸发的速度 时，开始降速阶段。 干燥速率下降，纸的温度上升。
接触干燥
升温阶段 (Heating phase)
时间短、纸的水分变化不大、湿纸温度和干燥速率增长很快。
恒速阶段 (Constant Drying rate phase)-游离水
占纸的全部干燥时间的50%-65%，纸的温度和干燥速率基本不变。
湿纸横幅定量均匀性 湿纸本身强度 湿纸被支撑状况
引纸张力
增加引纸张力 减小纸边的振幅 加大湿纸的应力，使湿纸两边产生损伤破坏，造 纸断头。 压榨部纸页传递时需要提供张力的原因：
便于揭下压辊上的湿纸 开放引纸时稳定湿纸
湿纸的支撑
将干网延伸到引纸辊
干网保护湿纸使之不受外界空气扰动的影响，消除了 长距离开发区域湿纸的颤动。
To keep the surroundings of the web well ventilated To keep air humidity at a low level
传质传质-水蒸气转入空气中
湿纸蒸汽分压提高
通入烘缸的蒸汽冷凝放热，传给湿纸升高温度
湿纸中的水汽转入空气内
采用干燥的空气通风，湿纸附近的空气蒸汽分压较低， 水的蒸发和扩散之间存在压力差
干网
塑料单丝或复丝组成。 提高干燥效率。 提高纸页横幅干燥的均匀性。 不用干网烘缸，可节省蒸汽用量。
影响干燥的主要因素和强化烘缸脱水的措施
影响干燥的主要因素
纸机车速 干网张力
提高干燥效率的主要途径
提高蒸汽压力
蒸汽压力提高-饱和蒸汽温度提高-传热量增加
树脂挂里
滴状冷凝的传热系数大于膜状冷凝。
合金烘缸
冷凝水的排除
汲管
排水汲管采用焊接结 构，固定在烘缸内传 动侧端盖上，随烘缸 转动。 双汲管，每转一周， 排水两次。 汲管式排水装置可用 于低速纸机大直径烘 缸的冷凝水排除。
虹吸管式虹吸管式-固定虹吸管式
固定虹吸管不 随烘缸转动， 易于从外面安 装，停机时间 较短，但易被 缸内积水折断。
虹吸管式虹吸管式-活动虹吸管式
在很低的车速时，重力占优势， 冷凝水聚积在缸底， 在烘缸内壁形成了一层很薄的润湿水膜。
当车速提高时，粘滞力对缸底积水有拖动作用，冷凝 水沿缸壁有些上升，然后回流到缸 底。
当继续提高车速时，冷凝水被抛到较高的烘缸壁位置上， 但是重力仍然占优势，使冷凝水发生突变，从缸壁开始 溃散返回缸底。
在更高的车速下，使离心力超过重力时，沿烘缸的内圆周 产生均匀的水环。
湿纸周围空气的水蒸气分压
空气中的水蒸气分压必须低于湿纸的蒸汽压力。 空气中的水蒸气分压越低，烘缸干燥纸的速率越高。 生产中空气的水蒸气分压由通风决定。
干布
干布将湿纸压到烘缸上时，干布温度不高，含水量不 大，透气性很好，有利于传质。 干布的气泵作用，对烘缸气袋通风有一定的好处。
纸张干燥时的热量和蒸汽消耗
冷缸
降低纸的温度，70-90°C降到50-55°C。 ° ° 依靠外界空气冷凝在缸面上的水，提高纸的含水 量，增加纸的塑性。 通过压光机提高纸的紧度和平滑度，减少纸的静 电。 干燥部的末端，上下层各一；只在上层安装。
干毯和干网
将纸传递到干燥部 带动干毯烘缸和干燥部的干毯辊、调节辊、紧布 辊等转动。 将纸压在烘缸上，增强纸与缸面的接触，提高传 热效率。 吸收湿纸干燥时蒸发出来的水汽和湿纸表面的水 分，增加蒸发面积，提高干燥效率。 避免纸在干燥时起皱和产生褶子。
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四、干燥原理
烘缸干燥区
烘缸干燥区
a-b贴缸干燥区
湿纸从烘缸表面吸取热量来提高湿纸的温度和蒸发水分。 占干燥脱水量的5%-10%。
b-c压纸干燥区
湿纸被干布或干网压在烘缸表面上，传热量最多。 蒸发水量最多，80%-85%（低速纸机），60-65%（高速纸机）。
c-d贴缸干燥区
湿纸在恒温下进行单面自由蒸发。
纸的平均干燥温度一般为70-80°C。包装纸可达 95°C。 干燥时95%的热量消耗于蒸发纸中的水分。 纸页干燥的实际耗热量=理论耗热量+热损失
热损失：干纸和干布烘缸两端缸盖、未被纸或干布覆 盖的缸面、纸和干布在两缸之间等各个部分热量损失。 部分热损失可用于加热造纸车间空气，减少车间采暖 通风需要的热量。