化工单元操作过程第9章干燥
化工单元过程及操作中干燥流程工艺原理
英文回答：The drying process in the chemical unit is the process by which wet raw materials are reduced to the required water content by certain means。
Usually the drying process involves the exposure of wet raw materials to higher temperatures， the evaporation or volatilization of their internal water through heat winds or other heating media for drying purposes。
Depending on the process requirements and feedstock characteristics，there are many methods used for drying in chemical production，including but not limited to heating air drying， vacuum drying，spray drying， roller drying， etc。
The different drying methods differ from process to process， but the water within the feedstock is converted from liquid or adsorbent to vapourby heat transfer and then removed by dry media flow or exhaust。
化工单元中的干燥过程是将湿润的原料通过一定的方法使其含水量降低到符合要求的工艺过程。
物料干燥操作—干燥工艺条件的确定(化工单元操作课件)
化工单元操作技术
三、干燥过程的物料衡算
(一) 水分蒸发量
若不计干燥过程中物料损失量，则在干燥前后 物料中绝对干料的质量不变，即
Gc G1 (1 w1 ) G2 (1 w2 )
干燥器的总物料衡算为
G1 G2 W
若以干基含水量表示，则水分蒸发量可用下式 计算，
也可得出：
W L(H 2 H1) Gc ( X1 X 2 )
相对湿度代表湿空气的不饱和程度；
３、湿空气的焓
化工单元操作技术
湿空气中1 kg绝干空气的焓与所带H kg水汽的焓之和。
I I g HI v
I c pgt H r0 c pvt
I (c pg cpv H )t r0H
（kJ/kg干空气）
化工单元操作技术
湿比热容： c pH c pg c pv H
化工单元操作技术
3、结合水分和非结合水分
① 结合水分 Xmax： 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。 包括溶涨水分和小毛细管中的水分，难于除去 ② 非结合水分 ：
机械地附着在物料表面， 产生的蒸汽压与纯水无异。包括物料 中的吸附水分和大孔隙中的水分，容易除去
总水分=结合水分+非结合水分
化工单元操作技术
项目五 物料干燥Biblioteka 作任务二 干燥工艺条件的确定
化工单元操作技术
一、湿空气的状态参数
１、空气的湿度（湿含量）H（humidity）
每 kg 绝干空气所带有的水汽量，（kg水 / kg干气）
H m水 M水 n水 18 pw m干气 M干气 n干气 29 P pw
H 0.622 pw P pw
传热系数
tw下水的气化热 空气湿度
化工单元操作习题(题库).
第一章流体流动一、单选题1．单位体积流体所具有的（）称为流体的密度。
AA 质量；B 粘度；C 位能；D 动能。
2．单位体积流体所具有的质量称为流体的（）。
AA 密度；B 粘度；C 位能；D 动能。
3．流体是由无数分子集团所组成的（）。
BA 空白；B 连续；C 辐射；D 漂流。
4．气体是（）的流体。
BA 可移动；B 可压缩；C 可流动；D 可测量。
5．气体是可压缩的（）。
CA 材料；B 物质；C 流体；D 部分。
6．在静止的流体内，单位面积上所受的压力称为流体的（）。
C A 绝对压强；B 表压强；C 静压强；D 真空度。
7．以绝对零压作起点计算的压强，称为（）。
AA 绝对压强；B 表压强；C 静压强；D 真空度。
8．以（）作起点计算的压强，称为绝对压强。
DA 大气压；B 表压强；C 相对零压；D 绝对零压。
9．当被测流体的（）大于外界大气压强时，所用的测压仪表称为压强表。
DA 真空度；B 表压强；C 相对压强；D 绝对压强。
10．当被测流体的绝对压强（）外界大气压强时，所用的测压仪表称为压强表。
A A 大于；B 小于；C 等于；D 近似于。
11．当被测流体的绝对压强大于外界大气压强时，所用的测压仪表称为（）。
AA 压强表；B 真空表；C 高度表；D 速度表。
12．（）上的读数表示被测流体的绝对压强比大气压强高出的数值，称为表压强。
A A 压强表；B 真空表；C 高度表；D 速度表。
13．压强表上的读数表示被测流体的（）比大气压强高出的数值，称为表压强。
D A 大气压；B 表压强；C 相对压强；D 绝对压强。
14．压强表上的读数表示被测流体的绝对压强比（）高出的数值，称为表压强。
A A 大气压强；B 表压强；C 相对压强；D 绝对压强。
15．压强表上的读数表示被测流体的绝对压强比大气压强高出的数值，称为（）。
B A 真空度；B 表压强；C 相对压强；D 附加压强。
16．被测流体的（）小于外界大气压强时，所用测压仪表称为真空表。
《化工单元操作》干燥与干燥设备课件
干 燥与干燥设备
9.1.1 概 述 去湿: 将固体物料中所含的湿分（水或有机溶剂）去除至规
定指标的操作。
去湿方法： 机械去湿法 ——能耗少、费用低，但湿分去除不彻底
物理去湿法 ——受吸湿剂的平衡浓度的限制，且只适用
于脱除微量湿分
干燥方法 ——固体物料的去湿主要采用干燥的方法
干燥过程: 利用热能除去固体物料中湿分（水或 其他 溶剂）的单元操作。
机理
质量传递：湿分的转移,由固相 到气相，以蒸汽分压为推动力
热量传递： 由气相到固相， 以温度差为推动力
分类： 操作压力
常压干燥 真空干燥
操作方式
间歇干燥 连续干燥
加热方式
传导干燥 对流干燥 辐射干燥
介电加热干燥
对流干燥：
利用热空气和湿物料作相对运动，气体的热量传递给 湿物料，使湿物料的湿分汽化并传递到气体中，并被带走。 对流干燥是动量、热量、质量传递同时进行的传递过程。
9.4.3 湿分在湿物料中的传递机理
（1）湿物料分类
① 多孔性物料：如催化剂颗粒，砂子等。主要特征：
▲水分存在于物料内部大小不同的细孔和通道中； ▲湿分移动主要靠毛细管作用力 ▲这类物料的临界含水量较低，降速段一般分为两个阶段。
②非多孔性物料，如肥皂、浆糊、骨胶等。主要特征：
▲ 结合水与固相形成了单相溶液 ▲ 湿分靠物料内部存在的湿分差以扩散的方式进行迁移 ▲ 这类物料的干燥曲线的特点是恒速阶段短，临界含水量
▲ 非多孔性湿物料的降速干燥过程较符合扩散理论。
（3）毛细管理论 ▲ 主要论点：
多孔性物料具有复杂的网状结构的孔道，水分在多 孔性物料中的移动主要依靠毛细管力。
多孔性物料的干燥过程较好地符合这一理论。
化工原理第09章干燥
第九章干燥第一节概述一、去湿的方法分类：干燥——在化工中，某些固体原料、半成品、成品常含有一定水分或其它溶液（湿分）需要除去。
干燥往往紧跟在蒸发、结晶、过滤、离心分离等操作过程之后的操作。
1、机械去湿法——用压滤、抽滤、过滤和离心分离等方法来除去湿分。
适用：不需要将湿分完全除去的情况。
2、化学去湿法——用生石灰、浓硫酸、无水氯化钙等吸湿性物料来除去湿分。
适用：小批量固体物料的去湿或除去气体中水分的情况。
去湿费用高、操作麻烦。
去湿效果好。
3、热能去湿法——用热能使湿分从物料中汽化，并排除所生成的蒸汽来除去湿分。
适用：相当完全地除去物料中的湿分。
二、按热能传给湿物的方式分类：1、传导干燥（间接加热干燥）——载热体（加热蒸汽）将热能以传导的方式通过金属壁传给湿物料。
2、对流干燥（直接加热干燥）——载热体（干燥介质）将热能以对流的方式传给与其直接接触的湿物料。
干燥介质——常用热空气。
并带走水蒸汽。
3、辐射干燥——热能以电磁波形式由辐射器发射，射至湿物料表面被其吸收再转变为热能，将水分加热激化而达到干燥的目的。
4、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。
高频加热——电场的频率低于300MHz超高频加热（微波加热）——电场的频率300MHz~300GHz之间。
常用微波加热——电场的频率915MHz和2450GHz两种。
5、干燥过程●工业上应用最普遍的干燥——对流干燥●通常使用干燥介质——热空气●湿物料中被除去的湿分是——水分●干燥过程——属于传质和传热相结合的过程●干燥速率——与传热速率有关，与传质速率有关。
（1）、干燥原理：空气经过预热升高温度后，从湿物料的表面流过。
热气流将热能传至物料事如神表面，再由表面传至物料的内部，这是一个传热过程。
与此同时，水份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，水汽透过物料表面的气膜而扩散至热气流的主体，这是一个传质过程。
化工单元操作：干燥简介
干燥过程：传热和传质相 结合的操作（方向相反）
干燥的必要条件是：pw>p，即 湿物料的表面水汽分压大于热空气 中水汽分压
空气既是载热体又是载湿体
干燥简介
对流干燥流程
对流干燥流程如下图所示，空气由预热器加热至一定温度后进入干 燥器，与进入干燥器的湿物料相接触，空气将热量以对流传热的方式传 给湿物料，湿物料表面水分被加热汽化得到干燥产品，气流沿流动方向 温度降低，湿含量增加，废气自干燥器另一端排出。
干燥简介
常用的干燥方法 ➢ 辐射干燥：适于表面干燥。木材，纸张, 织物等片状物料。
热源：电（红外灯或电阻）、煤气（耐火材料或金属管)。 ➢ 介电干燥：微波干燥
用途：塑料、皮革、药物、烟草等。 ➢ 冷冻干燥：升华,适用于热敏性物质。
化燥模型
模型：以不饱和热空气为干燥 介质，水为湿分的对流干燥过程。
干燥技术 ---干燥简介
干燥简介
工业去湿的方法
➢ 机械去湿：如沉降、过滤、离心等(无相变化，能 耗少，费用低）。去湿不彻底（初步去湿）
➢ 吸附去湿：吸附剂 ➢ 热能去湿：又称干燥 (有相变化, 能耗高,去湿彻底,联用)
常用的干燥方法
➢ 传导干燥：利用热传导方法将热量通过干燥器的壁面传给湿物料。
➢ 对流干燥：热干燥介质（如热空气）与湿物料直接接触，并将 从物料中蒸发出的湿分带走。
化工单元操作及设备干燥-2022年学习资料
2.干燥操作方法分类-常压干燥、真空干燥-按操作-真空干燥适用于处理热敏性及易氧化的-压力-物料或要求成分 量极低的场合-连续干燥、间歇干燥-方式-传导干燥、对流干燥、辐射干燥、-按传热-介电加热干燥及以上某些方式 联-合干燥
供热干燥的分类-四种-传导-对流-辐射干燥-介电加热
,传导干燥-料浆-压料辊-干物料-蒸汽通入管及冷凝液-排出管的安置位置-滚筒干燥器-优点：热利用率高-缺点 物料层各处受热不均，内侧可能因-过热而变质。
$干燥是利用热能除去固体物料中湿分-水分或其它液体的单元操作。手-燥是利用热能去湿的操作，能量消耗-较多， 以工业生产中湿物料一般都-采用先沉降、过滤或离心分离等机械-方法去湿，然后再用干燥法去湿而制-得合格的厅产 。
手燥的应用-1.对原料或中间产品进行干燥，以满足-工艺要求。如以湿矿（俗称尾砂生-产硫酸时，为满足反应要求 要先要-对尾砂进行干燥，尽可能除去其水分-再如涤纶切片的王燥，是为了防山后-期纺丝出现气泡而影响丝的质量。
2.干基含水量：湿物料在干燥过程中，水分不断被-汽化移走，湿物料的总质量在不断变化，用湿基-含水量有时很不 便。考虑到湿物料中的绝于物-料量在于燥过程中始终不变（不计漏损），以绝-干物料量为基准的干基含水量，使用起 较为方-便。所谓干基含水量，是指单位绝于物料中所含-水分的质量，用符号X表示，单位为-kg水/kg绝干料。 据其定义，可写成-湿物料中永分的质量-湿物料的总质量一湿物科中水分的质量
干燥技术化工单元操作及设备干燥
主要内容-概述及应用-2-对流干燥的物料与干燥介质-3-干燥过程物料衡算与热量衡算-4-干燥时间的计算-5 干燥操作条件的确定-6-干燥器及干燥技术应用
第一节概述及应用-文化工生产中的调体物料，总是或多或少含-真群全-为了便其于加工-除。，除去远分的方法种。 送起，-当公-体扬料中的湿穷汽化并除的方法称为竿-,羊燥能将湿分去除得北较彻底。
化工原理 干燥流程
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❖ （1）平衡水分和自由水分 ❖ 根据物料在一定干燥条件下，其所含水分能否用干燥
的方法除去来划分，可分为平衡水分与自由水分。 ❖ 平衡水分：等于或小于平衡含水量，无法用相应空气所干
应用：ห้องสมุดไป่ตู้
气流干燥器适宜于处理含非结合水及结块不严重又不怕磨损的 粒状物料，尤其适宜于干燥热敏性物料或临界含水量低的细粒 或粉末物料。对粘性和膏状物料，采用干料返混方法和适宜的 加料装置，如螺旋加料器等，也可正常操作。
（4）喷雾干燥器 ● 原理：在喷雾干燥器中，将液态物料通过喷雾器分散成细小 的液滴，在热气流中自由沉降并迅速蒸发，最后被干燥为固体 颗粒与气流分离。
● 优点 ① 在高温介质中，干燥过程极快，适宜于处理热敏性物料； ② 处理物料种类广泛，如溶液、悬浮液、浆状物料等皆可； ③ 喷雾干燥可直接获得干燥产品，因而可省去蒸发、结晶、过 滤、粉碎等工序； ④ 能得到速溶的粉末或空心细颗粒； ⑤ 过程易于连续化、自动化。
● 缺点： ① 热效率低； ② 设备占地面积大、设备成本费高； ③ 粉尘回收麻烦，回收设备投资大。
除去湿分。
优点：去湿较完全；缺点：能耗高。 在化工生产过程中，常常是两种方法一起使用，当物
料中的湿分较多时，采用机械去湿法，然后用热能去湿法 进一步除去湿分，这样既可减少能耗，又可以满足生产的 要求。
9.1.1干燥过程的分类
❖ 1、按操作方式分： ❖ 连续式干燥 ❖ 间歇式干燥 ❖ 2、按操作压力分： ❖ 常压干燥 ❖ 真空干燥 ❖ 3、按给湿物料提供热能的方式分： ❖ 对流干燥：（直接加热干燥）：将热能以对流的方式传给
cH=(1.01 +1.88H)≈ (1.01 +1.88Has） cHt +Hr0 ≈cH,ast +Hasr0
tas
t
r0 cH
Has H
tas f H ,t
对于空气—水蒸汽系统，当空气流速较高时，1/cH 值与kH/a值甚为接近，故tas≈tw
9.2.2 湿物料的性质
❖ 空气消耗量
❖ 每蒸发1kg的水分所消耗的干空气量称为单位空气消 耗量，用l表示。
9.4干燥设备及其操作
❖ 9.4.1干燥的操作方式介绍 ❖ （1）干燥介质中间加热的空气干燥 ❖ （2）干燥介质部分循环的空气干燥 ❖ （3）真空干燥 ❖ （4）返料干燥 ❖ （5）冷冻干燥（升华干燥） ❖ （6）高频干燥 ❖ （7）红外线干燥
❖ 恒定干燥条件：指干燥过程中空气的湿度、温度、 速度以及与湿物料的接触状况都不变。
9.3.1 干燥速率及其影响因素
❖ （1）干燥速率和干燥速率曲线 ❖ 所谓干燥速率指单位时间、单位干燥面积汽化的水分
量。
U dW d[Gc ( X1 X )] GcdX
Ad
Ad
Ad
❖ （2）干燥速率的影响因素 ❖ 物料的性质和形状 ❖ 物料的温度 ❖ 物料的含水量 ❖ 干燥介质的温度和湿度 ❖ 干燥介质的流速和流向 ❖ 干燥器的构造
❖ 非结合水分：含水量超过Xs的那部分水分称为非结合水分 。此时，湿物料中的水分的蒸汽压等于同温度下纯水的饱 和蒸汽压。
9.3 干燥速率与干燥过程物料衡算
❖ 干燥速率的大小直接影响到物料干燥所需要的 时间，所以干燥速率是影响干燥操作的重要条件。
❖ 某物料在恒定干燥条件下干燥，可用实验方法测定 干燥曲线及干燥速率曲线。
pS
f pw
pW pS
H 0.622 pS P pS
φ越小，空气距饱和程度越远，吸水能力越强。
（4）、温度 tW 干球温度：普通温度计测得的温度，空气的真实温度。
湿球温度计：用保持湿润的纱布将温度计的感温部分 包起来，这种温度计称湿球温度计。 湿球温度 tW：将湿球温度计置于一定的温度和湿度的 湿空气中，达到稳定时所显示的温度为湿空气的。湿 球温度 tW。 湿球原理：
18nv 29na
理想气体：摩尔数之比=压力之比，则：
H
18 pW
29P pW
0.622
P
pW pW
P一定 ： H f pW
3、相对湿度百分数
定义：在一定的总压下，湿空气中水蒸汽分压p与同温度 下水的饱和蒸汽压pS之比的百分数，称为相对湿度百分 数，简称相对湿度。
pW 100 % T一定
9.1.2对流干燥过程
1、对流干燥的流程 预热器
空气
干燥器 干燥产品
废气 湿物料
物料表面温度θi低于气相主体温度t，因此热量以对流方 式从气相传递到固体表面，再由表面向内部传递，这是 个传热过程；固体表面处水气压 Pi高于气相主体中水气 分压，因此水气由固体表面向气相扩散，这是一个传质 过程。可见对流干燥过程是传质和传热同时进行的过程 。
ps,td
Hs,td P 0.622 Hs,td
td f H
对于不饱和湿空气 t>tW>td 饱和湿空气 t=tW=td
绝热饱和温度tas 定义：空气达到绝热饱和时所显示的温度。
设进入和离开绝热饱和器的湿空气的焓值分别为Ι1和 Ι2，则: Ι1 = cHt +Hr0 = (1.01 +1.88H)t +Hr0 Ι2= cH,ast as+Hasr0 = (1.01 +1.88Has)tas +Hasr0
❖ 干燥速率既和传热速率有关，又和传质速率有关，干燥过 程中，干燥介质既是载热体又是载湿体。
❖ 干燥过程得以进行的条件是表面气膜两侧必须有压力差， 即干燥物料表面所产生的水蒸汽压力必须大于干燥介质（ 空气）中水蒸汽分压。
物料表面温度 气膜有效厚度
t（空气主体温度
tw
湿
Q空气传给物料的热量
物
料
W由物料中汽化的水分
化工单元操作过程
❖第9章 干燥
解忠勇 2011年8月
本章培训目标
❖ 1.熟知湿空气性质的状态参数和湿物料中水分的性 质。
❖ 2.掌握干燥操作的基本原理及操作过程。 ❖ 3.知道干燥速率的主要影响因素，会对干燥器进行
物料衡算。 ❖ 4.了解工业上常用干燥器的结构和工作原理，会正
确操作和维护设备。 ❖ 5.了解干燥过程的节能措施。
（3）流化床干燥器（沸腾床干燥器）
● 原理：流化床干燥器是流态化原 理在干燥中的应用，流态化原理已 在上册中叙述。在流化床干燥器中， 颗粒在热气流中上下翻动，彼此碰 撞和混合，气、固间进行传热、传 质，以达到干燥目的。
至分离器
加料
出料
分布盘 热空气 单层圆筒沸腾床干燥器
床内分离器
气体出口
第一层
加料
测量刚开始时，设纱布中水分的温度与空气的温度相 同。
H<HS→传质
→tW↓→tw<t→传热→达到平衡。
露点td 定义：将不饱和的湿空气等湿冷却至饱和状态，
此时的温度称为该湿空气初始状态的露点。相
应的湿度为饱和湿度Hs,td,其数值等于此湿空气 的温度H。
Hs,td
0.622
ps,td P ps,td
9.1 概述
干燥是利用热能除去固体物料中湿分的单元操作。 一、物料的去湿方法 1、机械去湿法：如压滤、抽吸、离心分离、过滤等。 优点：能量低；缺点：去湿不完全。 2、化学去湿法：如用生石灰、浓硫酸等吸湿来除去水分。 优点：去湿完全；缺点：费用高，操作麻烦。 3、热能去湿法：用热能使物料中的湿分汽化，移除蒸汽以
缺点： ① 必须有高效能的粉尘收集装置，否则尾气携带的粉尘将造 成很大的浪费，也会对形成对环境的污染； ② 对有毒物质，不易采用这种干燥方法。但如果必须使用时， 可利用过热蒸汽作为干燥介质； ③ 对结块、不易分散的物料，需要性能好的加料装置，有时 还需附加粉碎过程； ④ 气流干燥系统的流动阻力降较大，动力消耗较大。
n水 p水 p水 n气 p气 p - p水
n水、n气：湿空气中水蒸汽和绝干空气的物质的量，kmol
2、湿度H 定义：湿空气中单位质量绝干空气所带有的水 蒸汽的质量，或湿空气中所含水蒸汽的质量与 绝干空气质量之比值。 即：
H
湿空气中的水蒸汽质量 湿空气中绝干空气的质量
M v nv M a na
燥的那部分水分。 ❖ 自由水分：湿物料中大于平衡含水量，有可能被该湿空气
干燥除去的那部分水分。
❖ （2）结合水分和非结合水分
❖ 根据物料与水分结合力的状况，可分为结合水分和非 结合水分。
❖ 结合水分：凡湿物料的含水量小于Xs的那部分水分称为结 合水分。此时, 其蒸汽压都小于同温度下纯水的饱和蒸汽 压。
9.3.2 干燥过程物料衡算
（1）物料含水量的表示方法
湿基含水量
湿物料中水分的质量
湿物料的总质量 100%
干基含水量
湿物料中水分的质量 X 湿物料中绝干物料的质量 100%
X 1
X
1 X
❖ 水分蒸发量
❖ 单位时间内从湿物料中除去水分 的质量称为蒸发量， 以W表示，单位为kg/s.
干燥器的分类
❖ 类类 型型 干 燥 器 干 燥 器
对流干燥器
传导干燥器 辐射干燥器 介电加热干燥器
厢式干燥器 气流干燥器 沸腾干燥器 转筒干燥器 喷雾干燥器 滚筒干燥器 真空盘架式干燥器 红外线干燥器
微波干燥器
常用对流式干燥器
◆ 厢式干燥器的优点： 构造简单，设备投资少； 适应性强，物料损失小，盘易清洗。 尤其适用于需要经常更换产品、小批量物料的干燥。
第二层