第四章干燥DRY1.ppt
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大学化学《化工原理-干燥DRY3》课件
p-X图
T ?
p
0
X
四种水
平衡水 Ps p
结合水 0
T
自由水
非结合水 X
四种水的定义
• 平衡水: 用此种空气无法再去除的水; • 自由水: • 非结合水: 机械地附着在物料表面, 产生
的蒸汽压与纯水无异; • 结合水: 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.
作业
• 1. 如果让你选择的话, 你会选择哪种作为 干燥介质?
• 2. 想一想, 为什么要混起来呢?
第四章 干燥(DRYING)
第一节 概述 第二节 湿空气的性质 第三节 干燥的平衡关系 第四节 干燥过程的动力学 第五节 干燥设备 第六节 干燥过程和设备的设计计算 讨论课 小结
X-图
• 是什么?
X*
0
X-图
• 为什么?
– 如何从p-X图得到 X-图? – 有何区别?(T) – 有何好处?(不同温度下曲线变化幅度很小,
便于估算)
X-图
•
四
X*
种
水
如
何Hale Waihona Puke 表示0?
第三节 干燥的平衡关系
1. 气体的组成 2. 固体的组成 3. 平衡关系图 4. 几个定义和为什么
– 平衡水, 自由水等 – 为什么用X-相对湿度图?
第三节 干燥的平衡关系
1. 气体的组成 2. 固体的组成 3. 平衡关系图 4. 几个定义和为什么
– 平衡水, 自由水等 – 为什么用X-相对湿度图?
水在气体和固体中组成之间的 关系
1. 气体的组成: pw,H…. 2. 固体的组成:
X(干基含水量, kg水/kg绝干物料) w(湿基含水量, kg水/kg湿物料)
化工原理 第四章-干燥DRY6(续).
– 不能估算临界含水量
3. 干燥条件的确定
• 给定的条件
– Gc, X1, T1’ – X2, T2’ – To, H1 (当时当地, 废气循环)
• 需要确定的参数
– – – – L(H2), T1, T2 任意给定两个, 其余两个随之确定 eg1 T1, T2 >> H2 >>L eg2 L, T1 >> H2 >> T2
2.2 热量计算
QL L To L T1 L T2
Io Ho
QP
I1 H1 Gc X2
T2’ Gc X1 T1’
I2 H2 QD
• • • •
QD+LI1+GcI1’= QL + LI2+GcI2’ 其中, 物料的焓的基准为0°C绝干物料. I1’= GcCsT1’+ GcX1CwT1’ I2’= GcCsT2’+ GcX1CwT2’
• 影响产品质量吗?
湿焓图
I1 I2 I 1 T1 1
0
100％
To
0
Io H
H0 (H1)
H2
2.3 干燥时间
• 根据干燥实验确定. • 理论计算:
– 可以通过传热方程估算Uc Nr=Q=(T-Tw) 恒定干燥条件的假设 – 不能估计降速阶段的速度(或者说太难了)
• 气相中热质同时传递 • 固体中热质同时传递 • 蒸发面积连续发生变化
参数计算与设备之间的关系
• t(干燥时间) • ……长度(连续干燥时) • L(所用空气量) • ……直径 • Q(所需热量) • ……换热器的面积
作业
1. 试作等焓干燥时的操作线, 操作线该如何 定义? 2. 热效率 3. 预习 下周的作业1（下次讨论） (单号按并流考虑; 双号按逆流考虑)
干燥基础知识ppt课件-PPT课件
《化工原理》 Principles of Chemical Engineering
第十二章 干 燥
Chapter 12 Drying
概述（Introduction）
在化学工业生产中所得到的固态产品或半成品往往含有过 多的水分或有机溶剂 (湿份)，要制得合格的产品需要除去 固体物料中多余的湿份。
除湿方法：机械除湿——如离心分离、沉降、过滤。 干燥 ——利用热能使湿物料中的湿份汽化。除 湿程度高，但能耗大。 惯用做法：先采用机械方法把固体所含的绝大部分湿份除 去，然后再通过加热把机械方法无法脱除的湿份干燥掉， 以降低除湿的成本。
3.比热cH (Humid heat)或比热容KJ/(kg· ℃) 比热：1kg 绝干空气及相应水汽温度升高1℃所需要的热量
c c 1 c H H g v
式中：cg — 绝干空气的比热，KJ/(kg· ℃)； cv — 水汽的比热，KJ/(kg· ℃) 。
对于空气-水系统： cg=1.01 kJ/(kg· ℃)，cv=1.88 kJ/(kg· ℃)
干燥过程基本问题
除水分量 空气消耗量 干燥产品量 热量消耗 干燥时间 能量衡算 涉及干燥速率和水在 气固相的平衡关系 物料衡算 涉及湿空气的性质
解决这些问题需要掌握的基本知识有： (1) 湿分在气固两相间的传递规律； (2) 湿气体的性质及在干燥过程中的状态变化； (3) 物料的含水类型及在干燥过程中的一般特征； (4) 干燥过程中物料衡算关系、热量衡算关系和速率关系。 本章主要介绍运用上述基本知识解决工程中物料干燥的基 本问题，介绍的范围主要针对连续稳态的干燥过程。
由于温差的存在，气体以对流方 式向固体物料传热，使湿份汽化； 在分压差的作用下，湿份由物料 表面向气流主体扩散，并被气流 带走。 干燥是热、质同时传递的过程 干燥介质：用来传递热量（载热 体）和湿份（载湿体）的介质。
第十二章 干 燥
Chapter 12 Drying
概述（Introduction）
在化学工业生产中所得到的固态产品或半成品往往含有过 多的水分或有机溶剂 (湿份)，要制得合格的产品需要除去 固体物料中多余的湿份。
除湿方法：机械除湿——如离心分离、沉降、过滤。 干燥 ——利用热能使湿物料中的湿份汽化。除 湿程度高，但能耗大。 惯用做法：先采用机械方法把固体所含的绝大部分湿份除 去，然后再通过加热把机械方法无法脱除的湿份干燥掉， 以降低除湿的成本。
3.比热cH (Humid heat)或比热容KJ/(kg· ℃) 比热：1kg 绝干空气及相应水汽温度升高1℃所需要的热量
c c 1 c H H g v
式中：cg — 绝干空气的比热，KJ/(kg· ℃)； cv — 水汽的比热，KJ/(kg· ℃) 。
对于空气-水系统： cg=1.01 kJ/(kg· ℃)，cv=1.88 kJ/(kg· ℃)
干燥过程基本问题
除水分量 空气消耗量 干燥产品量 热量消耗 干燥时间 能量衡算 涉及干燥速率和水在 气固相的平衡关系 物料衡算 涉及湿空气的性质
解决这些问题需要掌握的基本知识有： (1) 湿分在气固两相间的传递规律； (2) 湿气体的性质及在干燥过程中的状态变化； (3) 物料的含水类型及在干燥过程中的一般特征； (4) 干燥过程中物料衡算关系、热量衡算关系和速率关系。 本章主要介绍运用上述基本知识解决工程中物料干燥的基 本问题，介绍的范围主要针对连续稳态的干燥过程。
由于温差的存在，气体以对流方 式向固体物料传热，使湿份汽化； 在分压差的作用下，湿份由物料 表面向气流主体扩散，并被气流 带走。 干燥是热、质同时传递的过程 干燥介质：用来传递热量（载热 体）和湿份（载湿体）的介质。
《干燥基础知识》课件
流化床干燥器
利用热空气或热气体使固体颗粒在 流化床内沸腾流动，固体颗粒与热 气体充分接触，完成干燥过程。
真空干燥器
在真空条件下，利用热辐射或微波 等方式加热物料，使物料中的水分 或其他溶剂汽化，达到干燥目的。
干燥器的选择与使用
01
根据物料的性质选择合 适的干燥器类型，如物 料的湿度、粘度、腐蚀 性等。
扩散方程
描述湿气扩散过程的数学方程为Fick第一定律，即单位时间内通过垂直于扩散 方向的单位面积的湿气流量与该处的浓度梯度成正比。
热传导原理
导热系数
导热系数是描述物质导热能力的物理量，其大小取决于物质 的性质、温度和湿度等条件。在干燥过程中，导热系数是影 响干燥速率的重要因素之一。
导热方程
描述热传导过程的数学方程为 Fourier 定律，即单位时间内 通过垂直于导热方向的单位面积的热量与该处的温度梯度成 正比。
《干燥基础知识》ppt 课件
目录
Contents
• 干燥技术简介 • 干燥原理 • 干燥设备 • 干燥工艺 • 干燥技术应用案例 • 干燥技术发展前景与挑战
01 干燥技术简介
干燥技术的定义
01
干燥技术是指通过物理或化学手 段，将湿物料中的水分或其他溶 剂去除，使其达到一定湿度的过 程。
02
干燥技术的目的是使物料便于储 存、运输和使用，同时提高其品 质和利用率。
02
根据生产能力和产量要 求选择合适的干燥器规 格和型号。
03
根据操作条件和环境要 求选择合适的干燥器操 作方式和控制系统。
04
注意干燥器的维护和保 养，定期检查和清洗， 确保设备正常运行和使 用寿命。
04 干燥工艺
干燥工艺流程
干燥技术ppt课件
固相区 液相区 C
D
O
A
气相区
T
水的平衡相图(p－T图)
OC 线是水蒸气与水两相平衡共存曲线，又称为“蒸发曲线”；它表示气－液
平衡时，温度与蒸气压的对应关系。
OB 线是冰与水两相平衡共存曲线，又称为“熔化曲线”；表示固－液平衡时， 温度与蒸气压的对应关系。
OC 线能向下延伸为虚线OD曲线，是过冷水与水蒸气平衡共存曲线；这种状态 是一种不稳定的状态，称为“亚稳状态”。
• 辐射干燥：热能以电磁波的形式由辐射器发射至湿物料表面 ，被湿物料吸收后再转变为热能将湿物料中湿分汽化并除去 。
干燥过程的机理
干燥过程
热空 气流 过湿 物料 表面
热量 传递 到湿 物料 表面
传热过程
湿物 料表 面水 分汽 化并 被带
走
传质过程
表面 与内 部出 现水 分浓 度差
内部 水分 扩散 到表
B
温度和压力的对应关系绘制成图，就得到水的平
衡相图(p－T图)。
C
D
O
A T
水的平衡相图(p－T图)
⑴三相点 相图中的 O点是水蒸气、水、冰三相平衡
共存的点，称为“三相点”，常称为水的“冰
p B
点”。
⑵连线 OA 线是冰与水蒸气两相平衡共存曲线，
又称为“升华曲线”；它表示固－气平衡时， 温度与蒸气压的对应关系。
8.喷雾干燥机调节方便，可以在较大范围内改变操作条件以控 制产品的质量指标，如粒度分布、湿含量、 生物活性、溶解
性、色、香、味等。
缺点
1.设备较复杂，占地面积大，一次投资大。 2.雾化器，粉末回收装置价格较高。 3.需要空气量多，增加鼓风机的电能消耗与回收装置的容量。 4.热效率不高，热消耗大。
《干燥技术》课件
智能化
随着人工智能和物联网技术的快速发展，干燥技术将逐步 实现智能化，通过自动化控制和远程监控，提高生产效率 和产品质量。
多功能化
为了满足不同行业和不同产品的需求，干燥技术将向多功 能化方向发展，通过集成多种干燥技术和设备，实现多种 物料的干燥处理。
干燥技术面临的挑战与解决方案
技术创新
环保法规
干燥技术面临的主要挑战之一是技术创新 ，需要不断研究和开发新的干燥技术和设 备，提高干燥效率和降低能耗。
近代干燥技术
采用热风、微波等手段进 行干燥，效率高、应用广 泛。
现代干燥技术
采用新型的干燥技术和设 备，如真空干燥、冷冻干 燥等，具有更高的效率和 更好的产品质量。
2
CATALOGUE
干燥技术的分类
按照工作原理分类
机械压缩干燥
通过机械压缩的方式，使物料中 的水分汽化并排出，常用于谷物
、蔬菜等物料的干燥。
干燥过程较长，能耗较高。
化学干燥的原理与特点
化学干燥原理：通过化学反应使物料中的水分与其他物 质结合，从而达到干燥物料的目的。 对某些物料具有特殊的干燥效果；
可能对物料产生化学变化；
化学干燥的特点 干燥过程简单，操作方便； 对环境的影响较小。
04
CATALOGUE
干燥技术的应用案例
农业产品干燥案例
制药干燥
用于药品生产过程中的干 燥，如中药材、药品辅料 等。
按照干燥设备分类
01
气流干燥
利用高速气流将物料分散并干燥 ，具有处理量大、干燥效率高等 特点。
喷雾干燥
02
03
厢式干燥
通过喷雾方式将物料分散成微小 液滴，然后在热空气中迅速干燥 ，常用于液体物料的干燥。
干燥教学课件
W=Gc(X1-X2)=900(0.111-0.0204)=81.5kg/h
(2) 空气消耗量：L
L
W
81 . 5
H 2 H 1 0 . 05 0 . 008
1940 kg 绝干气 / h
( 3 ) 干燥产品量
:
G 2 G 1 W 1000 918 . 5 kg / h
81 . 5
18 nv
H = 29 ng
=
18 pw 0.622 pw
29 (P pw )
P pw
当湿空气中水气分压等于同温度下水的饱和蒸气压时,其
湿度为饱和湿度:
ps
Hs = 0.622 P p s
p----水 蒸 气 的 分 压 ,Pa;
P ---湿 空 气 的 总 压 ,Pa
由 上 式 可 知 :湿 空 气 的 湿 度 与 总 压 及 水 蒸 气 的 分 压 有 关 .。
(1)水分蒸发量
(2)空气消耗量
(3)干燥产品量
解:(1)水分蒸发量:W
先将物料的湿基含水量换算成干基含水量:
x1
w1 1 w1
0.1 1 0.1
0.111 k g水
/
k g绝干料
X2
w2 1 w2
0.02 1 0.02
0.0204 kg水 / kg绝干料
进入干燥器的绝干物料量为:
Gc=G1(1-w1)=1000(1-0.1)=900kg 绝干料/h 水分蒸发量 W
Ψ=0表示湿空气中不含水分,此时为干空 气。
Ψ值越低，表示该空气偏离饱和程度越 远，干燥能力越大。所以空气的湿度H仅 表示其中水蒸气的绝对含量。
相对湿度Ψ值才能反映出湿空气吸收水 汽的能力。
干燥原理PPT课件
湿空气的密度
湿空气的密度表示单位体积湿空气的质量，用ρ表示,kg/m3。它也 表示湿空气中空气的质量浓度与水蒸气的质量浓度之和，即：
a v
a
pa RaT
w
pw RwT
pa pw pa pw pw pw
RaT RwT RaT RaT RaT RwT
p 0.001315 psw
5.1 概述
去湿概念 脱水原理
机械去湿 吸附去湿
加热方式 热能去湿(干燥)
传导干燥 对流干燥 辐射干燥
① 干燥介质有空气、烟气；
场干燥法
⑴一种典型的非稳态不可逆过程；
⑵ 有多相多组分参与，一般要涉及相
② 对流干燥特点 变传热传质，影响因素众多； ⑶在干燥过程中传热传质相互耦合；
⑷干燥过程与物料性质、干燥介质组
1 空气中水蒸气过饱和，湿空气不能继续接受水分（不能用作 干燥介质） 5 第5页/共26页
5.2 干燥静力学
当作为干燥介质的湿空气被加热到相当高的温度时，psv可能大于总 压力。这种情况下，相对湿度的定义为：
pv
p
（psv＞p时）
（3）湿含量 空气的湿含量是指1kg干空气所携带的水蒸气质量（又称为比湿 度），以d表示，kg水/kg干空气。
p pa pv
湿空气中的水蒸气通常处于过热状态，干空气与过热水蒸气组成 的湿空气称为未饱和空气。
当水蒸气的分压达到对应温度下的饱和压力，水蒸气达到饱和 状态。由干空气与饱和水蒸气组成的湿空气称为饱和空气。
3
第3页/共26页
5.2 干燥静力学
5.2.1.2 湿空气中水蒸气的量
表示方式有三种：绝对湿度、相对湿度和湿含量。
d mw v ma a
第四章干燥第一课时优品ppt
按操作方式：连续、间歇式。 湿比热ＣH仅随空气的湿度而变 缺点：结构复杂、操作繁琐、能耗较大。 第一节 湿空气的性质 贮存：药品湿含量↑→有效期↓
pv
ps
pv ps
干球温度：在空气流中放置一支普通温度计，所测得空气的温度为t。
对●流基干 准Φ燥：在干-工燥湿业过上程空应中用，气最干为空的广气泛的不。质量饱不变和，故程干燥度计算，以单湿位质度量干Ｈ空气只为基能准。表示出水汽含量的绝对值，
干燥过程进行的条件
干燥过程： 物料的干燥过程是属于传热和传质相结合的过程。
干燥过程进行条件：
被干燥物料表面所产生水汽 分压pw>大于干燥介质中水汽 分压p，压差越大，干燥过程 进行越快。
对流干燥在工业上应用最为广泛。
主要介绍以空气为干燥介质、水为湿分的对流干燥过程。
确定流程、设备，需计算空气用量、热量消耗及干燥时间等。
饱和程度愈远，干燥能力愈大。 ③恒定干燥条件下的干燥曲线和干燥速度曲线；
被除去介质)。
H 0 .62P 2 p sp s ft, P 一定
4、湿比容 vH （质量体积） (humid volume)
以1kg绝干空气作为基准的所具有的湿空气的体积。
湿空气中水蒸汽分压pv与一定总压下饱和水汽分压ps之比,称为相对湿度。
已无干燥能力。 φ愈小，即p 与p 差距愈大，表示湿空气偏离 φ被=干1（燥或物1料00表%）面，所表产示生空水气汽已分被压水pw蒸>大汽于饱干和燥,不介能质再中吸水收汽水分汽压，p已，v无压干差燥越能大s力，。干燥过程进行越快。
湿比热ＣH仅随空气的湿度而变
6、湿焓
单位质量干空气的焓和其所带Hkg水蒸汽的焓之和。
t、Ｈ一定，tw亦必为定值，湿球温度是湿空气状态参数。 干燥过程进行的条件
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供热的方式: 导热 辐射 介电 对流 移走水汽的方式: 空气吹扫 真空抽走 两者的任意组合.
2. 干燥
3. 对流干燥
• 热空气给待干燥物料供热 • 空气将蒸发的水蒸汽携带走
Q 水 湿物料
• 热质同时传递
干燥(DRYING) 第四章 干燥
第一节 概述 第二节 湿空气的性质 第三节 干燥的平衡关系 第四节 干燥过程的动力学 第五节 干燥设备 第六节 干燥过程和设备的设计计算 讨论课 小结
– C 吸附
• 何谓吸附? 利用吸附剂 何谓吸附 利用吸附剂 吸附剂(adsorbent)将物料 吸附 将物料 中的微量杂质脱除的过程 • 吸附剂 高的表面积 吸附剂:
– 活性炭 活性炭(active carbon) – 分子筛(molecular sieve) 分子筛
干燥(DRYING) 第四章 干燥
第一节 概述 第二节 湿空气的性质 第三节 干燥的平衡关系 第四节 干燥过程的动力学 第五节 干燥设备 第六节 干燥过程和设备的设计计算 讨论课 小结
第一节 概述
1. 何谓去湿 何谓去湿 2. 何谓干燥 何谓干燥 3. 加热和脱湿的方式 4. 对流干燥
1. 何谓去湿
C6溶剂油 溶剂油 (50ppm水) 水 ? C6溶剂油 溶剂油 (<5ppm水) 水
膜法分离(membrane 膜法分离 separation)
• 何谓膜法分离 利用高分子膜对不同组分 何谓膜法分离: 的选择透过性来实现分离的过程
天然气(含 天然气 含 水蒸汽) 水蒸汽
水
真空
?2 ?1 干燥的天 然气
从物料中脱除湿分的过程称为去湿 从物料中脱除湿分的过程称为去湿. 湿分的过程称为去湿 湿分( 湿分 moisture): 不一定是水分 如何脱除? 如何脱除 • 机械法 挤压 机械法:
– 拧衣服, 过滤 拧衣服
• 物理法 浓硫酸吸收 分子筛吸附 膜法脱湿 物理法: 浓硫酸吸收, 分子筛吸附, • 化学法: 利用化学反应脱除湿分 化学法