化工原理(第四版)谭天恩 第十三章 干燥
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化工原理--干燥
干燥过程的物料衡算和热量衡算
湿物料水分含量的表示方法 湿物料是绝干固体与液态湿分的混合物。 湿基含水量 w：水分在湿物料中的质量百分数。 水分质量 w 100% 物料总质量 干基含水量 X：湿物料中的水分与绝干物料的质量比。
气膜中水气向空气的传递速率为 :
气体 在稳定状态下，传热速率与传质速率之 t, H
表面 tw , Hw
N kH A( H w H )
QN
kH
间关系为 :
A(t tw ) kH A( H w H ) rw
tw t
对流传质 N
rt w ( H w H )
—— 湿球温度 tw 定义式
cH cg 1 cv H
式中：cg — 绝干空气的比热
cv — 水汽的比热
对于空气-水系统：cg=1.01 kJ/(kg· ℃)，cv=1.88 kJ/(kg· ℃)
cH 1.01 1.88H
焓：1kg 绝干空气的焓与相应水汽的焓之和。
I I g HI v
由于焓是相对值，计算焓值时必须规定基准状态和基准温度，一般 以0℃为基准，且规定在0℃时绝干空气和水汽的焓值均为零，则
某湿空气Td下的湿度Hs与该湿空气在某一温度下的湿度H应相等
H H s 0.622 ps P ps
即已知露点求湿度的原理
若总压P，湿度H为已知 ,可求出饱和水蒸气分压ps ;查水蒸气压表， 与ps相应温度即为露点。此即已知湿度求露点的原理。
绝热饱和冷却温度tas 高温不饱和空气与水在绝热条件下进行传热、传质并达到平衡状态的 过程。达到平衡时，空气与水温度相等，空气被水的蒸汽所饱和。 因为是绝热过程，所以空气的焓是不会变的:
化工原理十三章
L2 L1 t1=18℃ H1=0.006 H3 L3 t2=58℃ φ2=70%
6
解：1、查出t2=58℃时的饱和水蒸汽压 ps=18.2kpa 废气中的水汽分压为： pw=φps=0.70*18.2=12.7kpa
废气湿度： H 废气的焓： I
2
0 . 622
pw P pw
0 . 622
13-8 干燥过程的计算及图示
ql
G1,X1 H2
t2, 2,I2
L,H 0
t0, 0,I0
预热器
L,H1
t1, 1,I1
干燥室
L
qp
qd
G2,X2
状态变化过程较为简单 温度升高而湿度不变 作简化 状态变化过程较为复杂， 求解空气状态也比较困难 由于空气和物料间进行热和质的 交换，而且还有其它外加热量
H
t
3
LI 1 G 1 c M 1 t M 1 Q d LI
若
2
G 2c M 2 t M 2 Q l
G 1c M 1 t M 1 Q d G 2 c M 2 t M 2 Q l
通常Qd=0、Ql =0、物料带进、带出的热量均可忽略不计
理想
Q汽化 QP
100 %
I 3 I 2 295 kJ / kg I 3 1 . 01 1 . 88 H 3 t 3 2492 H 3
预热温度
t3 I 3 2492 H 3 1 . 01 1 . 88 H 3
φ=0.7 B
C
117
295 2492 0 . 065 1 . 01 1 . 88 0 . 065
Lc Lc
H1 H0
6
解：1、查出t2=58℃时的饱和水蒸汽压 ps=18.2kpa 废气中的水汽分压为： pw=φps=0.70*18.2=12.7kpa
废气湿度： H 废气的焓： I
2
0 . 622
pw P pw
0 . 622
13-8 干燥过程的计算及图示
ql
G1,X1 H2
t2, 2,I2
L,H 0
t0, 0,I0
预热器
L,H1
t1, 1,I1
干燥室
L
qp
qd
G2,X2
状态变化过程较为简单 温度升高而湿度不变 作简化 状态变化过程较为复杂， 求解空气状态也比较困难 由于空气和物料间进行热和质的 交换，而且还有其它外加热量
H
t
3
LI 1 G 1 c M 1 t M 1 Q d LI
若
2
G 2c M 2 t M 2 Q l
G 1c M 1 t M 1 Q d G 2 c M 2 t M 2 Q l
通常Qd=0、Ql =0、物料带进、带出的热量均可忽略不计
理想
Q汽化 QP
100 %
I 3 I 2 295 kJ / kg I 3 1 . 01 1 . 88 H 3 t 3 2492 H 3
预热温度
t3 I 3 2492 H 3 1 . 01 1 . 88 H 3
φ=0.7 B
C
117
295 2492 0 . 065 1 . 01 1 . 88 0 . 065
Lc Lc
H1 H0
化工原理课件13_干_燥.
09:59 09:59:23
13.1 概述 13.1.1.3 分类 根据热能传递方式的不同分成以
加料
下四类：
（1）传导干燥
刮刀 加热蒸汽 产品 传导干燥—滚筒干燥器
能通过传热壁面以传导方式传给
与壁面接触的湿物料。 优点：热能利用程度较高；
缺点：与金属壁面接触的物料在
干燥时易形成过热而变质。
09:59 09:59:23
09:59 09:59:23
13.2.1 湿空气的性质
（10）露点td 定义：湿空气在湿度不变条件下冷却，达到饱和状态时
的温度为露点温度，记为td。 单独冷却 湿空气（未饱和） t ↓，H不变， p不变，则pw不变
， 但ps↓， ↑
继续冷却
t↓
100% （ t = td）,（pw= ps,饱和）
09:59 09:59:23
pW ②非空气—水系统 H 0.622 p pW 46 p乙醇 H 空气—乙醇系统 29 p p乙醇
13.2.1 湿空气的性质 （3）相对湿度
pw ps
（13-2）
0≤ ≤ 1。相对湿度可用来衡量湿空气的不饱和程度。 =0，即pw =0，为绝干空气； =1，即pw = ps，此时湿空气中水蒸汽分压达到最大值，为 饱和湿空气 当总压p一定时，H随及温度t而变，在一定总压p下，只 要知道 、 t就可求H 。
09:59 09:59:23
（13-5a）
13.2.1 湿空气的性质
I = Ia+ iwH= ca t + (cwt + r0) H=(ca +cw H) t + r0 H （13-5a）
∵ ca +cw H= cH ∴ I = c H t + r0 H r0 —— 水在0 ℃时的汽化潜热，SI制r0 =2492 kJ/kg， 工程制r0 =595 kcal/kgf。 I = （1.01+1.88H）t + 2492 H I = （0.24+0.45H）t + 595 H
13.1 概述 13.1.1.3 分类 根据热能传递方式的不同分成以
加料
下四类：
（1）传导干燥
刮刀 加热蒸汽 产品 传导干燥—滚筒干燥器
能通过传热壁面以传导方式传给
与壁面接触的湿物料。 优点：热能利用程度较高；
缺点：与金属壁面接触的物料在
干燥时易形成过热而变质。
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13.2.1 湿空气的性质
（10）露点td 定义：湿空气在湿度不变条件下冷却，达到饱和状态时
的温度为露点温度，记为td。 单独冷却 湿空气（未饱和） t ↓，H不变， p不变，则pw不变
， 但ps↓， ↑
继续冷却
t↓
100% （ t = td）,（pw= ps,饱和）
09:59 09:59:23
pW ②非空气—水系统 H 0.622 p pW 46 p乙醇 H 空气—乙醇系统 29 p p乙醇
13.2.1 湿空气的性质 （3）相对湿度
pw ps
（13-2）
0≤ ≤ 1。相对湿度可用来衡量湿空气的不饱和程度。 =0，即pw =0，为绝干空气； =1，即pw = ps，此时湿空气中水蒸汽分压达到最大值，为 饱和湿空气 当总压p一定时，H随及温度t而变，在一定总压p下，只 要知道 、 t就可求H 。
09:59 09:59:23
（13-5a）
13.2.1 湿空气的性质
I = Ia+ iwH= ca t + (cwt + r0) H=(ca +cw H) t + r0 H （13-5a）
∵ ca +cw H= cH ∴ I = c H t + r0 H r0 —— 水在0 ℃时的汽化潜热，SI制r0 =2492 kJ/kg， 工程制r0 =595 kcal/kgf。 I = （1.01+1.88H）t + 2492 H I = （0.24+0.45H）t + 595 H
化工原理-干燥章节word版
第六章干燥第一节概述在化工生产中有许多原料、半成品或产品是固体物料。
固体物料在去湿前与湿分(水或其它液体，多为水分)形成悬浮液、糊状体或胶状物。
为了使这些物料便于进一步的加工、运输和使用，往往需要将湿分从物料中除去，这种除去湿分的操作称为去湿。
例如：药物，食品中去湿，以防失效变质，中药冲剂，片剂，糖，咖啡等去湿(干燥) 塑料颗粒若含水超过规定，则在以后的注塑加工中会产生气泡，影响产品的品质。
一、工业去湿方法1、机械脱水：沉降或过滤，该法实质上是固、液相的分离过程。
湿分不发生相变，能耗少，费用低，但湿分去除不彻底，只适用于物料间大量水分的去除，一般用于初步去湿，为进一步干操作准备。
2、物理除湿：用吸湿性较强的化学药品(如无水氯化钙、苛性纳等)或吸附剂(如分于筛、硅胶等)来吸收或吸附物料中水分，该法适用于除少量湿分。
3、干燥：通过加热汽化去除湿分。
借助于热能，使物料中的湿分汽化，并将产生的蒸汽加以排除或带离物料。
去湿过程中湿分发生相变，耗能大，费用高，但湿分去除较为彻底，可去除物料表面以致内部的湿分。
通常的做法是先采用机械脱水除去大部分水分，再用干燥的方法将物料中少量的水分除去以达到产品的要求。
因此，干燥技术在工业上得到广泛的应用。
二、干燥过程分类1、按操作压强来分：（1）常压干燥：多数物料的干燥采用常压干燥（2）真空干燥：适用于处理热敏性，易氧化或要求产品含湿量很低的物料（实验室用的真空干燥箱、真空干燥器）2、按操作方式来分：（1）连续式：湿物料从干燥设备中连续投入，干品连续排出特点：生产能力大，产品质量均匀，热效率高和劳动条件好。
（2）间歇式：湿物料分批加入干燥设备中，干燥完毕后卸下干品再加料如烘房，适用于小批量，多品种或要求干燥时间较长的物料的干燥。
3、按供热方式来分：分为传导干燥，对流干燥和辐射干燥传导干燥：热能通过传热壁面以传导的方式传给湿物料，使其中的水分汽化，然后，所产生的蒸汽被干燥介质带走，或用真空泵抽走的干燥操作过程。
化工原理课件13 干 燥共81页文档
60、人民的幸福是至高无个的法。— —西塞 罗
谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富ห้องสมุดไป่ตู้❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
化工原理课件13 干 燥
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
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71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
化工原理课件13 干 燥
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
化工原理 干燥讲解
【例8-1】讨论：
t (℃)
20
80%
100 1.85%
H 0.0117 0.0117
I (kJ/kg) 49.69 (小) 131.85 (大)
经过加热，↓，湿空气吸湿能力增大，是一种很好的
载湿体； I↑, 湿空气热焓增大，是一种很好的
载热体；
所以，新鲜空气进入干燥器之前需要预热
∵空气价廉易得，∴热空气是最常用的干燥介质
36
【例8-1】常压下的空气，
t1=293K, 1 = 80% 时, t2=373K, 求 H2 , 2 , I2
求 H1 , I1
解: (1) t1=293K=20℃ ,
1 = 80%，p总 =101.3kPa,
t1 = 20℃ , 算得：ps1=2.338kPa
p1 = 1 ps1
H1
三
最
边 ）
等水汽分压线-水平线
右 ）
+
温度坐标 常压下湿空气的 H－I 图（p251） 湿度坐标
（p196） 29
H－I 图由以下线群组成:
①等湿线（等H 线），范围 0～0.2 kg/kg(绝干气)； ②等焓线（等I 线），范围 0～680 kJ/kg(绝干气)； ③等温线（等t 线），范围 0～250℃；
0.622 p总
p1 p1
H1
0.622
p 1 s1 p总 1 ps1
0.622 0.8 2.338 101.3 0.8 2.338
0.0117kg/kg绝干气
IH1 (1.01 1.88H1)t1 2490 H1 (1.01 1.88 0.0117) 20 2490 0.0117 49.8 kJ/kg 绝干气
化工原理：13第十三章 干燥
ca干空气的比热，kJ/(kg·K) 1.01kJ/(kg·K) cw水气的比热，kJ/(kg·K) 1.88kJ/(kg·K)
《化工原理》电子教案/第十三章
8/101
一．湿空气的性质
4．湿空气的焓I ----kJ/ kg干气
此时，湿空气的质量＝（1+H）kg
I Ia IwH
ca cw H t r0H
H 0.622 ps P ps
＝1
饱和湿度
Hs
0.622
P
ps ps
因为pw最大只能达到总压P。
6/101
《化工原理》电子教案/第十三章
2．湿比容H
一．湿空气的性质 比容的一般定义：
比容
1kg物 质 的 体 积 1kg物 质
-----1kg干空气对应的湿空气的体积，单位为m3湿空气 ⁄ kg干空气
t （P=1atm时）
《化工原理》电子教案/第十三章
22/101
三、湿度图的应用
c 湿比热H容线cH,kJ/kgK
1、查湿空气性质
例如：已知t、H 值需用线性内插求
等线
Hs
饱和比容线 H a H
湿比热容线
干空 H气s 比 容a 线 H s
a
绝热饱和线 等湿球温度线 等焓线
Hs
H
t t d tw (tas ) 《化工原理》电子教（案P/=第1十a三tm章时）
tas
t
r0 cH
H as H
相同之处：
❖ 湿空气均为等焓变化、
❖ 均为空气状态（t、H）的函数
❖ 空气-水体系，有tw tas
kH
cH , r0 rw
空气
t, H
但对其它体系，例如空气 甲苯系统，/kH=1.8cH,这时 tw 与tas就不等了。
谭天恩《化工原理》习题解答 干燥其他传质
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n 22.4 273
P 7/92
《化工原理》电子教案/第十三章
一．湿空气的性质
2．湿比容VH
VH
1 29
H 22.4 18
273 273
t
1.013 105 P
H pw 18 P pw 29
273 t 1.013 105 VH 0.773 273 1.013 105 pw
目录
第十三章 干燥
第一节 概述
第二节 湿空气的性质及湿度图
一、湿空气的性质 二、湿度图 三、湿度图的应用
第三节 干燥过程的计算
一、湿物料中含水率的表示方法 二、物料衡算 三、热量衡算
1
《化工原理》电子教案/目录
目录
习题课 第四节 干燥速率和干燥时间
一、干燥速率 二、物料中的几种水分 三、干燥过程及机理 四、恒定干燥条件下干燥时间的计算
4/92
《化工原理》电子教案/第十三章
第二节 湿空气的性质及湿度图
一．湿空气的性质
湿空气---气体混合物
本章用到的湿空气性质包括： 水的浓度、比热容、比容（密度）、焓、温度等。
1．湿空气中水蒸气含量的表示方法 （1）水汽分压pw
总压P
pa 干空气 pw 水蒸汽
（2）湿度 ---又称湿含量，单位kg水/kg干空气
（3）干燥法------指利用热能，使湿物料中的湿分气化而除去的方法。
本章将介绍
《化工原理》电子教案/第十三章
3/92
第一节 概述
传导干燥
------热能通过传热壁面以传导方式传给物料，产生的湿分蒸气被
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。 本章介绍的内容 ，
《化工原理》电子教案/第十三章
t > tw
12/92
湿球温度计
一．湿空气的性质
0℃时1kg绝干空气 1kg水的焓为零。
ia ca t 0 iw r0 cw t 0
0℃时r0 2500 kJ/kg 0℃时水蒸汽
t ℃时1kg绝干空气ia t ℃时1kg水蒸汽的焓 iw
cw t 0
10/92
《化工原理》电子教案/第十三章
一．湿空气的性质
5．干球温度 t ----用普通温度计测出的空气温度，简称温度， 是空气的真实温度
《化工原理》电子教案/第十三章
9/92
一．湿空气的性质
4．湿空气的焓I ----kJ/ kg干气
焓的一般定义： kJ/ kg
通常规定，0℃ 时绝干空气及液态 水的焓为零。
此时，湿空气的质量＝（1+H）kg
I ia iw H ca cw H t r0H
I 1.01 1.88H t 2500H
29 18
273
P
1kg ？H
kg
干空气 水汽
VH
0.773 1.244H
273 273
t
1.013 105 P
思考1：为什么取1kg干空气作为定义基准？
湿空气
思考2： 1kg干空气对应的湿空气的质量为多少kg？体积呢？
V nRT P
V T P0 V0标 态 T0 P
V T 1.013105
t
空气
t, H
t, H
《化工原理》电子教案/第十三章
11/92
一．湿空气的性质
6、湿球温度 tw
----用湿球温度计测出的空气温度
✓大量、快速流动的空气（空气的 流速应大于5m/s）与少量水接触；
湿球温度计
✓传质----因存在传质推动力，湿纱布
中的水汽化进入空气，此过程需要吸 热（水提供），因此水温下降；
对流干燥
干燥介质以热空气、 湿分以水为例。
干 ---热能以对流方式加入物料，产生的蒸气被干燥介质所带走。
燥
法 辐射干燥
----由辐射器产生的辐射能以电磁波形式达到物料表面，被物料所
吸收而重新变为热能，从而使湿分汽化。例如用红外线干燥法将自
行车表面油漆干燥。
介电加热干燥
----将需要干燥的电解质物料置于高频电场中，电能在潮湿的电 介质中转变为热能，例如微波干燥食品。
第五节 干燥器
一、常用工业干燥器
第十三章 小结
2
《化工原理》电子教案/目录
第十三章 干燥
第一节 概述
湿分
湿物料
（1）机械分离法-----即通过压榨、过滤和离心分离等方法去湿。 这种方法无法彻底去除湿分。
（2）吸附脱水-----即用固体吸附剂，如CaCl2、硅胶等吸去物料中所 含的水分。这种方法只能除去少量湿分。
大量 空气
tw
✓传热---产生传热温差，热量将从空 气传入湿纱布；
传热
pw
开始时，传质速率最大，传热速率最小。当t, H 传质ps
t, H
达到平衡时，传质所需的热量速率等于传热速
率，湿纱布中的水温达到稳定值（肯定比 t
低），这一温度就是湿球温度，用tw 表示。
twt
思考1：为什么酷暑的季节，在水里比在岸上凉快？
因为pw最大只能达到总压P。
6/92
《化工原理》电子教案/第十三章
2．湿比容VH
一．湿空气的性质 比容的一般定义：
比容
1kg物 质 的 体 积 1kg物 质
-----1kg干空气对应的湿空气的体积，单位为m3湿空气 ⁄ kg干空气
1kg干空气的体积 Hkg水气体积
VH
1kg干空气
1 H 22.4 273 t 1.013 105
1．湿空气中水蒸气含量的表示方法 H 0.622 pw P pw
（3）相对湿度 ----水汽分压与其可能达到的最大值之比。
值愈大，表示空气的吸湿能力越小； ＝1时，饱和。
＝1
pw
ps
H 0.622 ps P ps
饱和湿度
Hs
0.622
P
ps ps
此式只能用于ps P情形；
当ps > P时，＝ pw/ P。
H
水汽的质量 绝干空气的质量
水汽的摩尔数 绝 干 空 气 的 摩 尔 数
Mv Ma
pw P pw
18 29
思考1：H属于前面介绍的哪一类浓度？
质量比
思考2：取1kg干空气作为湿度定义基准又何好处？
干燥过程中干空气的质量不变
《化工原理》电子教案/第十三章
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第二节 湿空气的性质及湿度图
一．湿空气的性质
《化工原理》电子教案/第十三章
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一．湿空气的性质
3．湿比热容cH ----kJ/(kg干气K) 此时，湿空气的质量＝（1+H）kg
比热容的一般定义： kJ/(kgK)
cH ca cw H 1.01 1.88H
ca干空气的比热，kJ/(kg·K) 1.01kJ/(kg·K) cw水气的比热，kJ/(kg·K) 1.88kJ/(kg·K)