第五章干燥操作技术
第五章物料干燥
n 干燥过程进行的必要条件： A 湿物料表面水汽压力大于 干燥介质水汽分压；PV’> PV B 干燥介质将汽化的水汽及时带走。
§5.1.3 干燥过程分类
1. 按操作压力可分为常压干燥、真空干燥。 2.按操作方式可分为连续式、间歇式。 3. 按照热能供给湿物料的方式,干燥可分为：
传导干燥 对流干燥 辐射干燥 介电加热干燥（场干燥）
辐射干燥
特点： • 一、空气为载湿体，非载热体； • 二、生产强度大，载湿体设备紧凑，干燥时间短； • 三、产品干燥均匀而洁净，但能耗大。
介电加热干燥
特点： 一、空气为载湿体，非载热体 二、适于干燥中表面易结壳或皱皮（收缩）
或内部水分难以去除的物料
三、费用大，使用上受到一定的限制。
思考题
下列干燥方式中，空气既为载热体，又为载湿体 的是？
2. 吸附去湿，利用物质本身具有的吸湿能力，
用平衡水汽分压较低的干燥剂如生石灰、无水氯化钙、 分子筛、硅胶等与湿物料并存，物料中水分转入干燥剂内；
特点：干燥剂需再生；处理量少。
3.热能去湿
加热使物料中水分汽化逸出。 利用热能除去物料水分的操作：干燥 特点：能耗较高，但去湿程度高。
§5.1.2 干燥介质
第五章 物 料 干 燥
§5.1 干燥概述 §5.2 干燥静力学 §5.3 干燥器的物料与热量衡算 §5.4 干燥动力学 §5.5 干燥设备
学习要求
一、本章基本要求 掌握湿空气的性质，湿-焓图的结构及其应用， 固体物料中水分的性质，干燥速率与干燥过程， 干燥过程的物料平衡和热量平衡。
二、本章重点 掌握湿空气的性质，对湿空气状态变化过程进 行分析计算。干燥速率与干燥过程。
①外热源法: 传热与传质方向相反
木材干燥学 第五章 木材干燥时的传热、传湿
例如，木材在气体或液体介质中的加热（或冷 却）就是在对流换热边界条件下的不稳定导热 现象。
• 木材加热过程中，木材内任意一点的温 度变化是用傅立叶偏微分方程来确定：
t
a( 2t x 2
2t y 2
2t ) z 2
a
c
二、质转移的基本公式
• 1.扩散(diffusion)：在两种或两种以上的成分所组成的气体或 相融的液体内，由于分子运动引起的成分的连续移动，成为 扩散。 o 扩散也是质转移方式之一。 o 干燥时，水分在木材中的扩散包括： 水蒸气穿过细胞腔中空气的扩散；吸着水在细胞壁中的扩散。
t1
α1
q
t x
• 室壁内外表面与干燥介质之间
的传热为对流换热，用牛顿公式
1
t3 λ
2
t2
计算：
q 1 (t1 t3 )
b t4 α2
q t3 t4
b q 2 (t 4 t 2 ) Nhomakorabeaq
t1 t2 1 b 1
K (t1 t 2 )
1 2
v（2）不稳定的热交换：温度场随时间和 空间而变化。
v 不等温水分转移的公式可写成：
i =－a’ρ0 （
W+ x
t）
x
详见P173－178
• 4.木材中不同状态水分移动的动力 当W木＜ WFSP时， Ø 汽态水移动的动力为水蒸汽分压差
吸附点之间吸附水的移动以及水分在大毛细管 系统中的移动。 Ø 液态水移动的动力是毛细管压力差
微毛细管间以及从大毛细管到微毛细管的水分 移动。 v注： 当W木 ＞ WFSP时，即自由水存在的状态下， ∵木材内的蒸汽分压等于饱和压力，毛细管压 力不变，∴不存在水蒸汽分压差和毛细管压力 差， ∴在没有外力作用或不与其他物体接触， 木材内水分不能移动。
干燥计算
U dW Sd
而 dW GdX , [W G(X1 X 2 )]
所以 U GdX
Sd
式中 W’—一批操作中汽化的水分量，kg；
G’—一批操作中干物料的质量，kg。
干燥速率曲线：U与X之间的关系曲线。
由干燥速率曲线，可以将干燥过程分为两个阶段：
物料预热阶段
(1) 恒速干燥阶段
H
水汽质量mv 干空气质量mg
nv M v ng M g
18 nv 29 ng
0.622 p , P p
kg水汽/ kg干空气
(1)
空气饱和时， H s 二、 相对湿度：
0.622
P
ps ps
。
水汽分压与水的饱和蒸汽压之比，即
p 100 % ps
代入式(1)，得 H 0.622 ps
即 Iv0 Iv2 (2) 湿物料进出干燥器时的比热相等，并可取其平均值
即 c1 c2 cm 而 c cs Xcw
由 I0 I g0 H0Iv0 cgt0 Iv0H0
I2 Ig2 H2Iv2 cgt2 Iv2H2
相减并代入假定(1)，得
又由
I2 I0 cg (t2 t0 ) Iv2 (H2 H0 ) cg (t2 t0 ) (r0 cv2t2 )(H2 H0 )
恒速干燥阶段
第一降速阶段
(2) 降速干燥阶段
第二降速阶段
干燥机理：
(1) 物料预热阶段，A B
：空气传给物料的热量大于水分汽化所需热量，物料表面温度上
升到空气的湿球温度，, pw , ( pw p) , U
对干燥器进行焓衡算
化工单元操作技术 第五章 干燥操作技术
若排出的废气中含有污染环境的粉尘或有毒物质，应选择
能减少废气量或对排出的废气能加以处理的干燥器。
此外，在选择干燥器时，还必须考虑噪音问题。
第五章 干燥操作技术
化工单元操作技术
第一节 换热器的分类及结构型式
干燥器的最终选择通常将在设备价格、操作费用、
产品质量、安全及便于安装等方面提出一个折衷方案。
第五章 干燥操作技术
第五章 干燥操作技术
化工单元操作技术
第五章 干燥操作技术
常见对流干燥器
第一节 第一节干燥器的结构及应用 换热器的分类及结构型式
第五章 干燥操作技术
化工单元操作技术
第五章 干燥操作技术
常见对流干燥器
第一节 第一节干燥器的结构及应用 换热器的分类及结构型式
第五章 干燥操作技术
化工单元操作技术第二节 第三节 第四节
第五章 干燥操作技术
干燥器的结构及应用
干燥的基本知识 干燥器的计算 干燥日常运行与操作
化工单元操作技术
第五章 干燥操作技术
对流干燥的方法
第二节 第一节 干燥的基本知识 换热器的分类及结构型式
湿空气经加热后进入干燥器，气流与湿物料直接接触，沿 空气行程其温度降低，湿含量增加，废气自干燥器另一端排出。 第五章 干燥操作技术
第一节 第一节干燥器的结构及应用 换热器的分类及结构型式
不同干燥器的适用条件
(3)转筒式干燥器
主要用于处理散粒状物料、含水量很高的物料或膏糊状物料，也 可以干燥溶液、悬浮液、胶体溶液等流动性物料。
(4)流化床干燥器
适用于处理粉粒状物料，而且粒径最好在30-60μm范围内。
第五章 干燥操作技术
化工单元操作技术
第一节 换热器的分类及结构型式
干燥工安全操作规程模版
干燥工安全操作规程模版第一章总则第一条为了做好干燥工作环境下的人身安全和设备设施的安全，确保生产过程的顺利进行，根据《劳动法》、《安全生产法》以及相关的法律法规和标准，制定本规程。
第二章人身安全规定第二条所有从事干燥工作的人员必须经过相关培训，掌握相关操作规程和安全知识，熟悉使用所涉及的设备和工具。
第三条人员在进行干燥作业时，应穿戴好个人防护用品，包括但不限于防护服、口罩、安全帽、护目镜等。
第四条所有参与干燥作业的人员应按照规程要求，正确使用干燥设备。
未经培训或未得到操作许可的人员不得私自操作设备。
第五条人员在进行干燥作业时，要严格遵守操作规程，禁止违章操作、滥用设备，不得乱扔杂物。
第六条人员应保持操作场所的整洁，及时清理积水和杂物。
第七条操作人员应及时上报设备异常情况，严禁瞒报、报假情况，确保设备及时维修，避免事故发生。
第八条在干燥作业过程中，如发现有烟雾或异味等异常情况，应立即停止操作并向上级报告。
第九条组织进行安全疏散演练，确保人员熟悉安全疏散通道和逃生方式。
第三章设备设施安全规定第十条所有干燥设备和设施必须经过定期检验、维护和保养，确保其正常运行。
第十一条干燥设备和设施周围要保持通道畅通，严禁堆放杂物和易燃物品。
第十二条干燥设备和设施在运行前，应进行试运行和检验，确保设备正常。
第十三条定期检查设备电气线路，保证线路的正常运行和避免短路等安全隐患。
第十四条干燥设备和设施应设有紧急停止装置，并保证正常工作。
第十五条干燥设备和设施的操作台、开关、控制按钮等要明确标识，确保操作人员使用正确。
第十六条技术人员负责设备设施的维护和保养，发现异常情况应及时进行处理，并上报相关部门。
第十七条干燥设备和设施发生故障时，应立即停机并采取必要的措施进行修理。
第四章应急处置规定第十八条在干燥作业过程中，如发生意外事故，应立即报告上级，并采取应急措施，确保人身安全。
第十九条发生火灾时，应当立即按照灭火预案进行扑救，并通知相关部门和人员进行疏散。
第五章 陶瓷坯体干燥
汽逸出量使坯内压强增高，甚至鼓胀开裂，应控制生坯温度。
当以含水率6.9％的152×152×5mm的面砖生坯单片通过这种 干燥器，由进到出仅5分钟，含水率降到0.55％。目前仅用来快 速干燥电子陶瓷生坯。 电耗一般高达2.5-3.0kW· h／kg水，不经济。
4. 微波干燥 是以微波（0.001 ~ 1m, 300 ~300*103MHz)辐射使生坯内极性 强的分子，主要是水分子运动随交变电场的变化而加剧，发生摩 擦而转化为热能使生坯干燥的方法。 坯体单位时间、单位体积内产生的热量与频率、电场强
3 、红外干燥的优点 （1）干燥速度快，生产效率高
辐射与干燥几乎同 时开始，无明显的预热 阶段。
实际的例子很多，如：原用80℃热风干燥要2 h时的生坯，
改用远红外干燥，生坯温度约80℃，仅需10 min。又如卫生器 生坯在通风的厂房里要干燥18天，改用近红外干燥仅用1天，再
改用远红外干燥，时间和能量消耗又都减少1/2左右。
过程：
1）传热过程 -- 水获得热量而汽化；
2）外扩散过程 -- 蒸发水分由生坯表面扩散到外
界去； 3）内扩散过程 -- 水分自生坯内部向表面扩散； 三过程同时进行，既与干燥条件有关，也与生坯 结构、特性有关；
干燥过程可以分为四个阶段：
（1）加热阶段； （2）等速干燥阶段； （3）降速干燥阶段。 （4）平衡阶段
度高于表面温度，热扩散成为干燥的动力。应尽可能采用内部
加热方式或其它使热扩散能够成为干燥动力的加热方式。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第三节 干燥方法
分为： 自然干燥和人工干燥（机械干燥）。 自然干燥特点：不消耗动力和燃料，操作简便，但是干燥速 度慢，产量低，劳动强度高，受气候条件的影响大，不适合于工 业规模的生产 。
化工原理干燥复习总
第五章干燥操作技术知识目标：●熟悉湿空气性质；●掌握固体物料干燥过程的相平衡；●掌握干燥过程基本计算；●了解典型干燥设备的工作原理、结构特点。
能力目标：●掌握干燥基本操作。
在化工、制药、纺织、造纸、食品、农产品加工等行业，常常需要将固体物料中的湿分除去，以便于贮藏、运输及进一步加工，达到生产规定的要求。
除去固体物料中湿分的方法称为去湿。
去湿的方法很多，其中用加热的方法使水分或其它溶剂汽化，除去固体物料中湿分的操作，称为固体的干燥。
工业上干燥有多种方法，其中，对流干燥在工业上应用最为广泛。
本章将主要介绍以空气为干燥介质、湿分为水分的对流干燥。
查一查从其它角度划分，干燥还有哪些种类？第一节干燥器的结构及应用在工业生产中，由于被干燥物料的形状和性质不同，生产规模或生产能力也相差较大，对干燥产品的要求也不尽相同，因此，所采用干燥器的型式也是多种多样的。
图5-1～图5-6为常见的几种干燥器，它们的构造、原理、性能特点及应用场合可见表5-1。
表5-1干燥器的性能特点及应用场合。
知识窗固体物料的去湿方法除去固体物料中湿分的方法称为去湿。
去湿的方法很多，常用的有：1.机械分离法即通过压榨、过滤和离心分离等方法去湿。
这是一种耗能较少、较为经济的去湿方法，但湿分的除去不完全，多用于处理含液量大的物料，适于初步去湿。
2.吸附脱水法即用固体吸附剂，如氯化钙、硅胶等吸去物料中所含的水分。
这种方法去除的水分量很少，且成本较高。
3.干燥法即利用热能，使湿物料中的湿分气化而去湿的方法。
按照热能供给湿物料的方式，干燥法可分为：（1）传导干燥热能通过传热壁面以传导方式传给物料，产生的湿分蒸汽被气相(又称干燥介)质)带走，或用真空泵排走。
例如纸制品可以铺在热滚筒上进行干燥。
（2）对流干燥使干燥介质直接与湿物料接触，热能以对流方式加入物料，产生的蒸汽被干燥介质带走。
（3）辐射干燥由辐射器产生的辐射能以电磁波形式达到物体的表面，为物料吸收而重新变为热能，从而使湿分气化。
08第五章 干燥与排塑工艺
第五章干燥与排塑工艺本章主要内容：1、干燥的目的、原理、方法；2、干燥过程中坯体发生的物化变化；3、排塑的目的；4、坯体排塑过程中的物化变化；5、影响排塑的因素；6、排塑温度制度。
主要英语词汇：drying 干燥drying constant 干燥常数drying process 干燥工艺drying-up point 干燥点drying machine 干燥机drying transverse strength 干燥抗弯强度coefficient of drying sensitivity 干燥敏感系数equilibrium moisture content 干燥平衡水plastic removal 排塑第一节干燥一、定义：干燥是借助热能使坯料中的水分汽化，并由干燥介质带走的过程。
这个过程是坯料和干燥介质间的传热传质过程。
二、干燥的作用注浆法成形的泥浆，含水率一般在30-35％，呈流动状态；可塑性成形的泥料，含水率为15-26.7％，呈可塑状态；干压或半干压的制品，其含水量为0.1-8％。
这既不利于坯体的搬运，也不利于吸附釉层，更不能直接烧成。
干燥的作用就是将坯体中所含的大部分机械结合水（自由水）排出，同时赋予坯体一定的干燥强度，使坯体能够以一定的强度适应运输、修坯、粘接及施釉等加工工序的要求，同时避免了在烧成时由子水分大量汽化而带来的能量损失和各种缺陷。
三、水与坯料的结合形式四、干燥过程假定在干燥过程中坯体不发生任何化学变化，干燥介质恒温恒湿，则干燥过程包含了以下四个阶段。
1、升速干燥（O→A）：也叫加热阶段。
特征：坯体表面被加热升温，水分不断蒸发，直至表面温度达到干燥介质的湿球温度T A。
此阶段时间很短，排出水量不多。
当坯体吸收的热量与蒸发水分所消耗的热量达成动态平衡，则干燥过程进入了等速阶段。
2、等速干燥阶段（A→B）特征：干燥介质的条件（温度、湿度、速率等）恒定不变；水分由坯体内部迁移到表面的内扩散速度与表面水分蒸发扩散到周围介质中去的外扩散速度相等。
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（注意单位）
降速干燥阶段干燥时间
则总干燥时间
（2）当空气 、H不变，流速加倍时，得
则
即
则干燥时间
即
利用试差法（空气的流速增加，恒速干燥速率提高，临界含水量增大，即 =0.1）解得
5、某湿物料经过5.5小时恒定干燥后，含水量由Ｘ1﹦0.35kg·(kg干物料) 降至X2=0.10kg·(kg干物料) ，若物料的临界含水量Xc=0.15kg·(kg干物料) ，平衡含水量X =0.04kg·(kg干物料) 。假设在降速阶段中干燥速率与物料的自由含水量（X-X ）成正比。若在相同的干燥条件下，要求将物料含水量X1=0.35k·(kg干物料) 降至
新鲜空气消耗量qm,Lw=qm,l(1+H0)=w9986.7×(1+0.016) ≈10146.5kg/h
(4)
由
所以湿物料比热容Cm=Cg+X2CW=1.84+0.0204×4.187=1.92kJ/kg·℃
QT=Qp+QD=1.01qm,L(t2-t0)+qm,w(2492+1.88t2)+qm,cCm( )+QL
4.第一种方法：不用“空气t=75 C，H=0.018kg·（kg干空气） ”这个条件。
解：（1）由题意得
即
解得：
物料所需的总干燥时间
（2）当空气的T、H不变，流速加倍时
则
即
则干燥时间
说明：时间由1.4改为6.7了即
利用试差法（空气的流速增加，恒速干燥速率提高，临街含水量增大，即 =0.1）
解得
第二种方法：不用“2.5h后物料的含水量从X =0.25kg·（kg干物料） 降至X =0.15kg·(kg干物料) ”这个条件。
第五章干燥
1、已知湿空气的总压为100 kPa，温度为60℃，相对温度为40%。试求（1）湿空气中水汽的分压；（2）湿度；(3)湿空气的密度。
解： 查60℃饱和蒸汽压为19.92
（1）水汽的分压 由 ( )
得
(2)湿度
（3）
又
= =
2、将t =25℃ =50%的常压新鲜空气与循环废气混合，混合气加热至90℃后用于干燥某湿物料。废气的循环比为0.75，废气的状态为t =50℃, =80%.流量为1000kg/h的湿物料，经干燥后湿基含水量由0.2降至0.05.假设系统热损失可忽略，干燥操作为等焓过程，试求，（1）新鲜空气的消耗量（2）进入干燥器时湿空气的温度和湿焓比（3）预热器的加热量。
由h =h 得：2492H +（1.01+1.88H ）t =2492H +(1.01+1.88 H )t
即2492×0.016+（1.01+1.88×0.016）×95=2492H +（1.01+1.88 ）×65
所以 ≈0.028kg水/kg干空气
干空气消耗量qm,L= = ≈9986.7kg/h
X2 =0.05kg·(kg干物料) ，试求所需的干燥时间。
解：由题意可知： =5.5h X1=0.35 X2=0.10 XC=0.15 X*=0.04
所以
即5.5=
所以 20.6
因此在相同条件下，物料含水量由X1=0.35降至X2’=0.05时所需的干燥时间：
=20.6
=9.55h
试求(1)干燥产品量.
(2)作出干燥过程的操作线
(3)新鲜空气消耗量.
(4)干燥器的热效率.
解:(1) = =9200× =9080.2Kg/h
:(2)作图省略
(3) = =9200× =119.8Kg/h
由 =2492 +(1.01+1.88 )
即66=2492 பைடு நூலகம்(1.01+1.88 )26
得 =0.016 /Kg
所以干燥器的热效率
4、对10 某湿物料在恒定干燥条件下进行间歇干燥，物料平铺在0.8m 1m的浅盘中，常压空气以2m·s 的速度垂直穿过物料层。空气t=75 C，H=0.018kg·（kg干空气） ，2.5h后物料的含水量从X =0.25kg·（kg干物料） 降至X =0.15kg·(kg干物料) 。此干燥条件下物料的X =0.1kg·（kg干物料） ，X =0.假设降速段干燥速率与物料含水量呈线性关系。（1）求将物料干燥至含水量为0.02kg·（kg干物料） ，所需的总燥时间；（2）空气的t、H不变而流速加倍，此时将物料由含水量为0.25·(kg干物料) 干燥至0.02kg·（kg干物料） 需6.7h，求此干燥条件下的X 。
解：（1）由t=75℃,H=0.018 ，由H---I图查得湿球温度 ℃。该温度下的相变焓 （查表， ，利用插值法）
由 ℃， ，可得出湿比体积
湿空气的密度（以绝干空气质量为1kg来计算）
湿空气的质量流速
当空气垂直流过静止的物料表面时，对传热系数
补充：当空气平行流过静止的物料表面时，对流传热系数
则恒速阶段的干燥速度 （注意单位： ）
解：（1）查表得：25℃水蒸气的饱和蒸汽压为3.168kPa，50℃时饱和蒸汽压为12.34kPa
则H =0.622
H =0.622
水分蒸发量 =
干空气质量q =
新鲜空气的消耗量q =q （1+H ）=11278.57
（2）因题有问题，温度求解省略
（3）
℃
=161.34kw
或
3将温度T=26℃,湿比焓 =66KJ/kg干空气，的新鲜空气送入预热器，预热到 =95℃后进入连续逆流干燥器，空气离开干燥器的温度 =65℃，湿物料初态为： =25℃, =0.015, =9200kg湿物料· ,终态为: =34.5℃, =0.002,绝干物料比热容 =1.84KJ/(kg·干物料·℃),若每汽化1Kg水分的总热损失为580KJ,