华东理工化工原理固体干燥
化工原理 固体干燥知识点
减少干燥过程的各项热损失。
采用部分废气循环操作，一般废气循环量为总气量的20%~30%。
4. 干燥器
(1) 常用干燥器：厢式干燥器、喷雾干燥器、流化床干燥器、气流干燥器等
(2) 几种干燥器的特点
①喷雾干燥器：干燥速率快，干燥时间短(仅5~30s)，特别适用于热敏性物料的干燥；能处理低浓度溶液，且可由料液直接得到干燥产品。
②气流干燥器：颗粒在管内的停留时间很短，一般仅2s左右。
在加料口以上1m左右，物料被加速，气固相对速度最大，给热系数和干燥速率也最大，是整个干燥管最有效的部分。
③流化床干燥器：气速较气流干燥器低，停留时间长(停留时间可由出料口控制)。
化工原理-第14章 固体干燥 知识点
如图 14-2 所示，湿空气经风机送入预热器，加热到一定温度后送入干燥器与湿物料直接接触，进行传 质、传热，最后废气自干燥器另一端排出。
干燥若为连续过程，物料被连续的加入与排出，物料与气流接触可以是并流、逆流或其它方式。若为 间歇过程，湿物料被成批放入干燥器内，达到一定的要求后再取出。
经预热的高温热空气与低温湿物料接触时，热空气传热给固体物料，若气流的水汽分压低于固体表面 水的分压时，水分汽化并进入气相，湿物料内部的水分以液态或水汽的形式扩散至表面，再汽化进入气相， 被空气带走。所以，干燥是传热、传质同时进行的过程，但传递方向不同。
I = (cpg + cpv H )t + r0 H
式中 cpg ——干气比热容，空气为 1.01kJ/（kg•℃）；
cpv ——蒸汽比热容，水汽为 1.88 kJ/（kg•℃）；
r0 ——0℃时水的汽化热，取 2500 kJ/（kg•℃）；
对空气-水系统有
cpH = cpg + cpv H I = (1.01 + 1.88H )t + 2500H
方向 推动力
传热 从气相到固体
温度差
传质 从固体到气相
水汽分压差
（2）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。
-1-
1
为确定干燥过程所需空气用量、热量消耗及干燥时间，而这些问题均与湿空气的性质有关。为此，以下介 绍湿空气的性质。
-2-
2
汽量，单位是 kg/kg 干气，即
式中 p 为总压。
H = M 水 • p水汽 = 0.622 p水汽
M 气 p − p水汽
p − p水汽
第十四章--固体干燥(化工原理)
tas
t
ras c pH
(H as
H)
tw
t
rw 1.09
(Hw
H)
t
ras c pH
(Has
H)
tas
14.2.2 湿空气状态的变化过程
补充说明：
1）对于一定t、H的空气tas为一定值，故tas是 空气的状态函数。
2）对于空气－水系统，对照tw的定义式 α/kH≈1.09≈cpH，而ras ≈rw，故tas =tw
（1）物料的去湿方法
①机械去湿
物料带水较多时，可先用离心过滤等机械分离方法
以除去大量的水。
②吸附去湿
用某种平衡水汽分压很低的干燥剂（如CaCl2、硅胶
等）与湿物料并存，使物料中的水分相继经气相而转入
干燥剂内。
③供热干燥
向物料供热以汽化其中的水分。供热方式又有多种。
※去湿方法中较为常用的方法是供热干燥。
保持湿润，这支温度计为湿球温度计。
22
14.2.1 湿空气的状态参数
5）湿球温度tw
(t tw ) kH (Hw H )rw
空气传给水的显热 水汽化带走的潜热
湿球温度tw计算公式（推导过程见P221）:
式中：
tw
t
k H rw
(H w
H)
：空气至湿纱布的对流传热系数，W/m2 •℃；
=1，空气饱和，tw = t
②tw虽测的是湿纱布的温度，但它是由空气的H和 t 决定。即tw是空气的状态参数。
tw= f (H,t)，可由测定 tw后，由上式计算空气的H。
14.2.1 湿空气的状态参数
（2）与过程计算有关的参数 上述参数尚不足以满足干燥过程的计算
化工原理课件4--干燥
第七章 干燥
(Drying)
第七章 干 燥
华东交大化工原理电子课件
第一节 概述 第二节 湿空气的性质与湿度图 第三节 干燥过程的物料衡算与热量衡算 第四节 干燥速率与干燥时间 第五节 干燥器
第七章 干 燥
华东交大化工原理电子课件
第一节 概述
去湿——在化学工业中，有些固体原料、半成 品和成品中含有水分和或其它溶剂（统称为湿 分）需要除去。
第七章 干 燥
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四、对流干燥过程
本章主要讨论对流干燥，干燥介质是热空气，
除去的湿分是水分。
1、对流干燥的流程
预热器 空气 干燥产品 湿物料 干燥器 废气
第七章 干 燥
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2、对流干燥的特点
对流干燥是传热、传质同时进行的过程，但传递方向 不同，是热、质反向传递过程： 方向 推动力 传热 气 温度差
pw
第七章 干 燥
华东交大化工原理电子课件 经过以上分析可知，在空气绝热增湿过程中，空气失去 的显热与汽化水分带来的潜热相等，空气的温度和湿度虽随 过程的进行而变化，但其焓值不变。 进入饱和器的湿空气(t，H)焓＝离开饱和器的湿空气焓(tas，Has) cHa s (t tas ) Hras cHa s (tas tas ) Has ras
第七章 干 燥
华东交大化工原理电子课件
4、湿空气的温度
（1）、露点 td
定义：一定压力下，将不饱和空气等湿降温至 饱和，出现第一滴露珠时的温度。 湿度H与露点 td 的关系：
H 0.622
pd P pd
Pd—td下的饱和蒸汽压。
第七章 干 燥
华东理工大学化工原理简答题真题汇总
第一章流体流动1.何谓轨线？何谓流线？为什么流线互不相交？99答：轨线是同一流体质点在不同时刻所占空间位置的连线；流线是采用欧拉法考察的结果，流线上各点的切线表示该点的速度方向；因为同一点只有一个速度，由此可知，流线互不相交。
2.动能校正系数α为什么总是大于、等于1的？试说明理由？003.简述数学模型法规划实验的主要步骤。
00、03、06、10答：数学模型实验研究方法立足于对所研究过程的深刻理解，按以下主要步骤进行工作：①将复杂的真实过程本身化简成易于用数学方程式描述的物理模型；②将所得到的物理模型进行数学描述即建立数学模型；③通过实验对数学模型的合理性进行检验并测定模型参数。
4.流体流动过程中，稳定性是指什么？定态性是指什么？015.简述因次论指导下的实验研究方法的主要步骤。
01、04答：因次分析法的具体步骤：①找出影响过程的独立变量；②确定独立变量所涉及的基本因次；③构造因变量和自变量的函数式，通常以指数方程的形式表示；④用基本因次表示所有独立变量的因次，并出各独立变量的因次式；⑤依据物理方程的因次一致性原则和π定理得到准数方程；⑥通过实验归纳总结准数方程的具体函数式。
6.层流与湍流的本质区别是什么？02答：湍流的最基本特征是出现了径向的速度脉动。
当流体在管内层流时，只有轴向速度而无径向速度，牛顿型流体服从牛顿粘性定律；然而在湍流时，流体质点沿管道流动的同时还出现了径向的随机脉动，这种脉动加速了径向的动量、热量和质量的传质，动量的传递不仅起因于分子运动，而来源于流体质点的横向脉动速度。
7.非牛顿流体中，塑性流体的特点是什么？02、05、06、10答：含固体量较多的悬浮体常表现出塑性的力学特征，即只有当施加的剪应力大于某一临界值（屈服应力）之后才开始流动，流动发生后，通常具有剪切稀化性质，也可能在某一剪切率范围内有剪切增稠现象。
8.什么是流体流动的边界层？边界层分离的条件是什么？03答：由于流体粘性的作用，靠近壁面的流体将相继受阻而降速，随着流体沿壁面前流动，流体受影响的区域逐渐扩大，而流速降为未受边壁影响流速的99%以内的区域即为边界层。
化工原理-电子教案-第十章-固体干燥
13．干燥13.1概述一、物料的去湿方法1． 机械去湿：含水较高时，机械分离方法；2． 吸附去湿：含水较低时，用干燥剂 CaCl 2、硅胶； 3． 供热干燥：加热汽化水分； 二、干燥分类1． 按操作方式分连续干燥：工业常用；间歇干燥：小批量； 2． 按操作压强分常压干燥 真空干燥：要求处理后物料湿分低或热敏性物质； 3． 按传热或供热方式分（1）传导干燥 （2）对流干燥 （3）辐射干燥 （4）介电加热干燥 （5）联合干燥三、对流干燥过程的条件及特点干燥介质—热空气 汽化湿份—水分1． 对流干燥的必要条件：物料表面水汽分压>W P 空气中水汽分压W P （传质推动力），反之，则为干燥逆过程—吸湿； 2． 特点气固两相之间将发生（1）热量、质量同时传递 物料水分→干燥介质；干燥介质热量→物料；一般两者方向相反（2）过程的方向和极限 A 方向温度梯度为传热方向判据：低高t t →（热量传递方向）水汽分压为传质方向判据：低高W W PP →（质量传递方向） B 极限情况取决于干燥条件 包括（平衡条件：相平衡、热平衡两相的相对流量）3． 因目的不同，可以分为如下两大类（1） 以传热为目的，伴有传质过程。
如空气的直接水冷，目的是为了提高水温，利用余热降低空气温度；（2） 以传质为目的，伴有传热过程。
如空调中空气的增减湿；四、本章重点1． 湿空气的性质表征、状态参数及计算 2． 掌握湿度图的应用及干燥过程计算； 3． 掌握恒速及降速干燥的机理；13.2 湿空气的性质及湿度图湿空气是干空气和水气的混合物。
在对流干燥过程中，最常用的干燥介质是湿空气，将湿空气预热成热空气后与湿物料进行热量与质量交换，可见湿空气既是载热体，也是载湿体。
在干燥过程中，湿空气的水气含量、温度及焓等性质都会发生变化。
所以，在研究干燥的过程之前，首先要了解表示湿空气性质或状态的参数，如温度，相对湿度、干球湿度、露点、湿球温度、比容（湿容积）、比热、焓及绝热饱和温度等的物理意义及相互间的关系。
化工原理干燥现象的原理
化工原理干燥现象的原理
干燥是指将湿物质中的水或其他溶剂除去的过程。
化工原理中的干燥现象主要涉及到物质传质、热传导和质量平衡等原理。
1. 物质传质：湿物质中的水分子存在着与固体或其他溶质之间的相互作用力。
在干燥过程中，水分子需要克服这些相互作用力，才能从湿物质中逸出到气相中，实现传质过程。
传质通常是由高浓度到低浓度的方向进行，即从湿物质表面到气相中。
2. 热传导：在干燥过程中，通过向湿物质提供热量，可以提高物质的温度，促进水分子的蒸发和传质过程。
热传导的速度取决于热传导系数、温度梯度和物质的热容等因素。
3. 质量平衡：在干燥过程中，湿物质中的水分子通过蒸发从湿物质中逸出，同时空气中的水分子通过扩散等方式进入湿物质。
这种水分子的进出平衡使得湿物质中的水分子的含量逐渐减少，直到达到物料表面的饱和度。
综上所述，干燥现象主要是通过物质传质、热传导和质量平衡等原理来实现湿物质中水分子的从湿物质中蒸发并逸出的过程。
化工原理_40固体物料的干燥过程概述
cm
cm cs 4.187 X
三、湿物料的焓 I
定义 符号
单位
以1 kg 绝干料为基准的湿物料的焓值
I
kJ/kg绝干料
设 绝干料的焓值为 I s
水的焓值为 Iw 则
XI w I Is
三、湿物料的焓 I
以0℃为基准 设 湿物料的温度为 湿物料的干基湿含量为 X
c g 1.01
故
I 2 I 0 1.01(t 2 t 0 ) (2490 1.88t 2 )( H 2 H 0 )
一、热量衡算基本方程
物料的焓值
湿物料的 平均比热 容 绝干料的 平均比热 容 水的比 热容
cm1 I1
cm 2 I2
I1 cm ( 2 1 ) I2
二、湿物料的比热容
定义
cm
将以 1kg 绝干料为基准的湿物料的温度升 高（或降低）1 ℃ 所吸收（或放出）的热 量
符号 单位 设
cm
kJ / (kg绝干料· ℃)
绝干料 比热容 水分的 比热容
湿物料的干基湿含量为 X
则
cm cs Xcw
二、湿物料的比热容
在常用温度范围内 cw =4.187 kJ / (kg水· ℃) 故有
w
注意
湿物料中水分质量 湿物料的总质量
kg / kg湿物料
工业上通常用湿基含水量表示湿含量。
一、湿物料的含水量
2.干基含水量 干基含水量是指湿物料中水分质量与绝干物料 的质量比。
X
湿物料中水分质量 湿物料中绝干物料质量
kg / kg绝干料
两种含水量之间的关系
X w 1 X
w X 1 w
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133解题思路：1. 已知：t 1=27℃，t d1=22℃，t 2=80℃， 求：1ϕ，2ϕ解题思路：查水的饱和蒸汽压 22℃ 2.668kPa 27℃ 3.6kPa 80℃ 47.38kPa11S dP P =ϕ 22S dP P =ϕ 121ϕϕ−ϕϕ变化： 2. 已知：t 1=65℃，t w1=40℃，t 2=25℃，P=101.3kPa 求：W 水，Q解题思路：查水的饱和蒸汽压 40℃ 7.375kPa r W =2401kJ/kg 25℃ 3.168kPawww p P p H −=622.0)(09.1111w ww t t r H H −−= SSS p P p H H −==622.02221H H W −=水11112500)88.101.1H t H I ++=（22222500)88.101.1H t H I ++=（ 21I I Q −=3. 已知：P=100kPa求：用焓——湿度图填充下表。
解题思路：查焓——湿度图干球温度 ℃ 湿球温度 ℃湿度 kg 水/kg 干空气相对湿度 热焓 kJ/kg 干空气水汽分压 kPa露点℃13480 40 0.0319 11.0 165 4.8 32.560 35 0.026 20 125 4.1 29 40 28 0.020 43 95 3.2 25 57 33 0.024 21 120 3.7 28 50 30 0.0196 25 98 3.0 23 4. 已知：t 1=80℃，H 1=0.01kg 水/kg 干气，W 水=0.1kg/S ，θ=30℃，V 干=10kg 干气/S ，忽略热损失求：（1）ΔI （2）t 2（3）忽略ΔI ，t 2 解题思路：（1）喷水后气体增加的焓即液体所带入的焓干气干水kg kJ V c W I p /25.110/3018.41.0/=××==∆θ（2）I 1+ΔI= I 22211122*********.101.1)(2500)88.101.12500)88.101.1(2500)88.101.1/02.0101.001.0H IH H t H t H t H I H t H kg kg V WH H +∆+−++=∴++=∆+++∴=+=+=（（干气水干（3）若忽略ΔI ，则I 1=I 222111288.101.1)(2500)88.101.1H H H t H t +−++=（ 5. 已知：t 1=30℃，t d1=20℃，V 湿=1000m 3/h ，W=2.5kg/h ，t 3=60℃，P=101.3kPa 求：(1) t 2，H 2 (2) 3ϕ解题思路：（1）查水的饱和蒸汽压，20℃时 P d =2.338kPaddP P P H −=622.01 )273)(1056.41083.2(1331+×+×=υ−−t H H135干水湿干V W H H V V V H−==∴12∵ t d2=t 22222622.0S S S p p P p H 得−=∴查对应的饱和温度t 2（2）查60℃，p S3=19.91kPa323S S p p =ϕ∴6. 已知：P=101.3kPa ，t=25℃, ϕ=100%，X 1*=0.02kg 水/kg 干料ϕ=40%，X 2*=0.007kg 水/kg 干料, X=0.25，空气25℃，ϕ=40%求：自由含水量，结合水量，非结合水量 解题思路：自由含水量=X-X 2* 结合水量=X 1*非结合水量=X-X 1*7. 已知：N 恒=1.1kg 水/m 2·h ，G C =1000kg ，A=55m 2，X 1=0.15kg 水/kg 干料， X 2=0.005kg 水/kg 干料，X*=0，X c =0.125kg 水/kg 干料， 求：τ解题思路：∵ X 1>X c >X 2∴ 干燥过程分恒速阶段与降速阶段两部分]ln )[(21X X X X X AN G C C C C +−=τ+τ=τ∴恒降恒8. 已知：浅盘n=50只，盘底面积70×70cm ，厚度h=0.02m ，ρ湿=1600kg/m 3， X 1=0.5kg 水/kg 干料，X 2=0.005kg 水/kg 干料，X*=0，X C =0.3kg 水/kg 干料 干燥条件：平行流过u=2m/s ，t=77℃，ϕ=10%，N 降∝(X-X *) 求：τ解题思路：以一只盘为基准进行计算G=A ·h ·ρ湿=0.7×0.7×0.02×1600=15.68kg11X GG C +=查焓—湿图，t=77℃，ϕ=10%时，H136t w =38℃，r w =2411kJ/kg)273)(1056.41083.2(33+×+×=υ∴−−t H H HHυ+=ρ1湿空气的密度 湿空气的质量流速8.0)'(0143.0'G u G =αρ=)(w wt t r N −α=恒 ACC N X X A G −⋅=τ∴1恒 2ln X X N X A G C C C 恒降⋅=τ 降恒τ+τ=τ∴9. 已知：t 0=20℃，H 0=0.01kg/kg 干气, t 1=120℃，t 2=70℃，H 2=0.05kg/kg 干气,θ1=30℃，w 1=20%,θ2=50℃，w 2=5%，c ps =1.5kJ/(kg ·℃)，G 2=53.5kg/h ， Q 损=0 求：（1）V 空 （2）Q P （3）Q D解题思路：（1）1111w w X −=2221w w X −=)()1(2122X X G W x G G C C −=−=212H H WH H W V −=−=空137(2) 11112500)88.101.1(H t H I ++=00002500)88.101.1(H t H I ++= )(01I I V Q P −=空(3) 22222500)88.101.1(H t H I ++=)()()()(1212111222i i G I I V Q c c i c c i C D L p ps pL ps −+−=θΧ+=θΧ+=空10．已知：P=100kPa ，w 1=0.5，w 2=0.01，G=20kg/s ，t 0=25℃，H 0=0.005kg 水/kg 干气，t 2=50℃，ϕ2=60%，理想干燥器求：（1）V （2）t 1 （3）η 解题思路：（1）1111w w X −=2221w w X −=)1(1x G G C −=查焓—湿图，t 2=50℃，ϕ2=60%时，H 2）（干干112211)(H V V H H X X G V C +=−−=（2）∵理想干燥器 ∴ I 1=I 211222122211188.101.1)(2500)88.101.12500)88.101.1(2500)88.101.1H H H t H t H t H H t H +−++=∴++=++（（（3）0121t t t t −−=η11．已知：P=100kPa ，w 1=0.20，w 2=0.01，G=1.75kg/s ，t 0=20℃，t w0=16℃，ϕ2=70%，138求：（1）一次预热t 1=120℃，V ，η（2）先预热至t 1=120℃达ϕ2=70%后，再加热至t 3=100℃， 再达ϕ4=70%后排出，求V ，η 解题思路：（1）1111w w X −=2221w w X −=)()1(211X X G W x G G C C −=−=水∵理想干燥器∴由I —H 图查得：H 0，H 2，t 2）（）（水干水002021H H H W V H H V W +×−=∴−=121t t t t −−=η（2）0 1 2 4 ϕ2=70%有中间加热，理想干燥器 由I —H 图得H 4=0.0615kg 水/kg 干气，t 4=51℃ ）（水0041)(H H H W V +×−=))(88.101.1())(88.101.1()()()'()'(2322332010011023014321t t H I I H H t t H I I H H I I I I I I I I −+=−∴=−+=−∴=−+−−+−=η139))(88.101.1(2500)88.101.1())(88.101.1(2500)88.101.1(432432424210210202t t H I I H t H I t t H I I H t H I −+=−∴++=−+=−∴++=))(88.101.1())(88.101.1())(88.101.1())(88.101.1(232010432210t t H t t H t t H t t H −++−+−++−+=η∴12．已知：理想干燥器，V 循=0.8V 废，H 0=0.0033kg 水/kg 干气，t 0=16℃t 2=67℃，H 2=0.03kg 水/kg 干气 ,G 1=1500kg 湿料/h ，w 1=0.47，w 2=0.05求：V ，Q 预解题思路：1111w w X −=2221w w X −=)1(1x G G C −=1221)(H H X X G V C −−=干解法1：∵ 循环后，空气用量不变时，Q 予不变，η不变00002500)88.101.1(H t H I ++=∴ 222212500)88.101.1(H t H I I ++==）（干干予0021)(H V V I I V Q +=−=∴解法2：由混点作物料恒算得 5H m =H 0+4H 2 2221212500)88.101.1(2500)88.101.1H t H H t H I I H m m m ×+×+=×++∴=（得得t 1，算Q 干。