中山大学化工原理课件 第9章-干燥-104页文档资料
化工原理(下)干燥
t↑→PS↑→φ↓，但H不变 (在没达到饱和之前无水凝出） 所以空气预热可提高载湿能力.
计算： 空气向纱布表面的传热速率为:
湿纱布中水向空气的传质速率为 ：
因湿球温度处的热量达平衡状态： 空气向湿纱布表面的传热速率 等于水分汽化所需的热量，即：
而当
P=101.33 kPa t≥100℃时 Ps≥P φ= Pw/P ,Pw= φP ∴ H = 0.622 Pw/（P-Pw） = 0.622 φ/（1-φ）
此时φ只取决于 与温度无关，
H，
此时φ值均等于t=100℃时
的φ值，所以t＞100℃后
的φ线⊥向上，与H线平行。
∵ 30℃时，PS = 4.25 kpa ∴ HS = 0.622 pS /（P - pS） = 0.622×4.25 /(101.33-4.25） = 0.0272 kg/kg φ = pw /pS = 2.33 / 4.25 = 0.548
（2）50℃时，PS = 12.33 kpa H不变 φ= pw /pS = 2.33 / 12.33 = 0.189 Q = IH50℃ - IH30℃ =[( 1.01+1.88H ) t50+ r0H ] - [(1.01+1.88H) t30+ r0H ]
Байду номын сангаас
3、湿空气在温度308K和总压 1.52Mpa 下，已知其湿度Ｈ为 0.0023Kg水／Kg绝干空气， 则其比容υH应为多少？ 解: υH = (0.772+1.244H) ×(T/273)(1.013×105/P）
化工原理课件干燥速率与干燥过程计算
G为气体的质量流速，kg/(m2·s) 条件为G=0.68~8.14 kg/（m2·s），气温t=45~150℃
②空气自上而下或自下而上穿过颗粒堆积层
0 .0 1 8 9 G 0 .5 9 /d p 0 .4 1( d p G / 3 5 0 ) 0 .0 1 1 8 G 0 .4 9 /d p 0 .4 1( d p G / 3 5 0 )
① 数值积分法或图解积分法
② 近似计算法
化工原理课件干燥速率与干燥过程 计算
②近似计算法
降速段 恒速段
用虚线CE代替CDE
C
B A
干燥速率NA
NAKx(XX*)
A D
KX
NA,c Xc X*
E
0
XC
NA,Cw(ttw)kH(HwH)
自由含水量X
干燥速率曲线
2A G cX K X X c2X d X X *A G cX K X X 2 CX d X X *
4 .干燥产品质量流量
G c G 1 (1 w 1 ) G 2 (1 w 2 )
G 2 G 1 (1 w 1 )/1 ( w 2 )
注意：G2是指离开干燥器的物料的流量，其中包括 绝干物料及含有的少量水分。
化工原理课件干燥速率与干燥过程 计算
三、 热量衡算
1 .预热器的热量衡算
预热器
忽略预热器的热损失
(4) 降速干燥阶段的干燥速率与物料种类、结构、 形状及尺寸有关，而与空气状态关系不大。
化工原理课件干燥速率与干燥过程 计算
四、 临界含水量 降低物料厚度，Xc↓ 物料越细，Xc↑ 等速干燥阶段的速率越大，Xc↑
化工原理课件干燥速率与干燥过程 计算
五、干燥操作对物料性状的影响
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)
第九章 干燥
第九章干燥一．填空1.在固体干燥中，将原料、成品及半成品中的水分或溶剂通称为。
物料的除湿方法按作用原理可分为三大类：、、。
2.按照热能供给湿物料的方式，干燥可为、、和介电加热干燥。
3.对流干燥操作的必要条件是。
干燥过程是同时反向进行的过程。
4.湿空气是和的混合物。
在干燥过程中，的质量是不变的。
5.相对湿度φ值可以反映湿空气吸收水汽能力的大小，当φ值大时，表示该湿空气的吸收水汽的能力_________；当φ=0时，表示该空气为___________。
6.在常压下测得20℃湿空气中水汽分压为1984.75Pa，现把此温度的空气加热到120℃，已知120℃时的饱和蒸汽压为198.64KPa，则此时空气的相对湿度等于。
7.在总压101.33KPa下，已知空气的温度为40℃，其相对湿度为60%，且40℃下水的饱和蒸汽压为7.38KPa，则该空气的湿度为 kg水/kg绝干气，其焓为 kJ/kg。
8.在干燥过程中，湿球温度是湿球温度计所指示的平衡温度，它等于的温度。
9.对于不饱和空气，表示该空气的三个温度:干球温度t，湿球温度t w和露点t d间的关系是。
10.对于为水蒸汽所饱和的空气,则其干球温度ｔ、湿球温度ｔW、绝热饱和温度ｔaS、露点温度ｔd的关系是：。
11.对不饱和空气进行加热，使温度由t1升至t2，此时其湿球温度，相对湿度，露点，湿度，焓。
12.干燥介质经预热器预热，湿度、温度、相对湿度的变化情况为：湿度H0 H1，温度t0 t1，相对湿度φ0 φ1。
（<、=、>）13.湿空气在进入干燥器之前进行预热的目的，一是为提高，以增加湿空气与湿物料之间的传热速率；二是为降低，以增大湿空气的吸湿能力。
14.恒定的干燥条件是指空气的、、以及_________________都不变。
15.物料中的总水分＝平衡水分＋，＝结合水分＋。
16.在一定空气状态下干燥某物料，能用干燥方法除去的水分为__________；首先除去的水分为____________；不能用干燥方法除的水分为__________。
(整理)化工原理—干燥.
第九章干燥本章学习要求1．熟练掌握的内容湿空气的性质及其计算；湿空气的湿度图及其应用；连续干燥过程的物料衡算与热量衡算；恒定干燥条件下的干燥速率与干燥时间计算。
2．理解的内容湿物料中水分的存在形态及其；水分在气-固两相间的平衡关系；干燥器的热效率；各种干燥方法的特点；对干燥器的基本要求。
3．了解的内容常用干燥器的主要结构特点与性能；干燥器的选用。
* * * * * * * * * * * *§9.1 概述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。
在化工、食品、制药、纺织、采矿、农产品加工等行业，常常需要将湿固体物料中的湿分除去，以便于运输、贮藏或达到生产规定的含湿率要求。
例如，聚氯乙烯的含水量须低于0.2%，否则在以后的成形加工中会产生气泡，影响塑料制品的品质；药品的含水量太高会影响保质期等。
因为干燥是利用热能去湿的操作，能量消耗较多，所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产品。
一、固体物料的去湿方法除湿的方法很多，化工生产中常用的方法有：1.机械分离法。
即通过压榨、过滤和离心分离等方法去湿。
耗能较少、较为经济，但除湿不完全。
2.吸附脱水法。
即用干燥剂（如无水氯化钙、硅胶）等吸去湿物料中所含的水分，该方法只能除去少量水分，适用于实验室使用。
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。
该方法能除去湿物料中的大部分湿分，除湿彻底。
干燥法耗能较大，工业上往往将机械分离法与干燥法联合起来除湿，即先用机械方法尽可能除去湿物料中的大部分湿分，然后再利用干燥方法继续除湿而制得湿分符合规定的产品。
干燥法在工业生产中应用最为广泛，如原料的干燥、中间产品的去湿及产品的去湿等。
二、干燥操作方法的分类１、按操作压强分为常压干燥和真空干燥。
真空干燥主要用于处理热敏性、易氧化或要求产品中湿分含量很低的场合。
２、按操作方式分为连续操作和间歇操作。
化工原理 9沸腾干燥实验
实验九沸腾干燥实验一实验目的⒈熟悉单级流化床干燥设备的结构与操作。
⒉测定被干燥物料的床层压降与空塔气速的关系曲线。
⒊测定被干燥物料的含水量随干燥时间的变化曲线。
⒋测定干燥速度曲线、临界含水量、恒速干燥阶段的传质系数K H及降速干燥阶段的比例系数K X。
二实验原理气体通过颗粒床层的空塔气速小于颗粒的沉降速度时，颗粒床层为固定床。
此情况下床层压降随气速增大而增大。
气体空塔气速大于颗粒的沉降速度时，颗粒将悬浮于气流中并作上下运动，床层成为流化床，此时压降随空塔气速基本不变。
干燥速度曲线是干燥速度随物料的干基含水量变化的关系曲线。
干燥速度是物料单位面积单位时间除去的水分质量，用U表示,其单位为kg水分/(单位面积·单位时间)。
物料的含水量常用湿基含水量与干基含水量表示，分别用W与X表示，单位分别为kg水/kg湿物料与kg水/kg绝干物料。
三实验装置与流程本装置主要包括三部分：流化床干燥设备、调节仪表和控制系统。
下面分别加以说明：本装置的所有设备，除床身筒体一部分采用高温硬质玻璃外，其余均采用不锈钢制造，因此耐用、美观。
床身筒体部分由不锈钢段（内径100mm，高100mm）和高温硬质玻璃段（内径100mm，高400mm）组成，顶部有气固分离段（内径150mm，高250mm）。
不锈钢段筒体上设有物料取样器、放净口、温度计接口等，分别用于取样、放净和测温。
床身顶部气固分离段设有加料口、测压口，分别用于物料加料和测压。
空气加热装置由加热器和控制器组成，加热器为不锈钢盘管式加热器，加热管外壁设有1mm铠装热电偶，它与人工智能仪表、固态继电器等，实现空气介质的温度控制。
同时，计算机可实现对仪表的控制。
空气加热装置底部设有空气介质的干球温度和湿球温度接口，以测定空气的干、湿球温度。
本装置的旋风分离器，可除去干燥物料的粉尘。
沸腾干燥实验装置流程如图8―1所示。
图8―1 沸腾干燥实验装置流程图1、空气加热器2、放净口3、不锈钢筒体4、取样口5、玻璃筒体6、气固分离段7、加料口8、旋风分离器9、孔板流量计｜1o、风机11、湿球温度水筒．每套装置设有7块仪表：加热器温控、床身温度、干球温度、湿球温度、空气流量、空气压力、床层压降。
干燥
H H s ,t w c H (t t w ) rw
t tw 气体
b. 湿球温度的测定 物料充分湿润，湿分在物料表面的汽化和在液面上汽化 相同。 物料经过预热，很快达到稳定的温度，由于对流传热强 烈，物料温度接近气体的湿球温度 tw。
对于空气-水系统， tw<100℃。当气体的湿度一定时，气 体的温度越高，干、湿球温度的差值越大。
干燥条件越好。 2.确定空气的状态点，查找其它参数 两个参数在曲线上能相交于一点，即这两个参数是独立参 数，这些参数才能确定空气的状态点。 3.确定绝热饱和冷却温度 1）等I干燥过程 等焓干燥过程又称绝热干燥过程。 a.不向干燥器重补充热量，即QD=0. b.忽略干燥器向周围散失的热量，即QL=0. c.物料进出干燥器的焓相等，即G(I2’ _ I1’ )=0 沿等I线 ，空气t1 、t2意志，即可确定H1 、H2。 2）等H干燥过程 恒压下，加热或冷却过程。
结论：当物料充分湿润时，可以使用高温气体做干燥介 质而不至于烧毁物料。例如，可以使用500℃的气体烘干 淀粉。
对初始温度为 20℃、相对湿度为 80% 的常压空气
t℃ tw ℃ 20 17.62 60 28.36 100 35.76 200 47.63 500 64.43
(3)绝热饱和冷却温度tas 绝热饱和过程 (Adiabatic saturation process)： 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。 绝热饱和冷却温度：不饱和的湿空气 等焓降温到饱和状态时的温度。
化工原理课件13 干 燥共81页文档
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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
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25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
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36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
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21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
化工原理第九章第二节讲.ppt
变
焓 不
t as
2019/4/18
饱和
对绝热饱和器作焓衡算，即可求出绝热饱和温度
I1 (cg Hcv )t Hr0
I 2 (cg H ascv )tas H asr0
I1 I 2
(cg Hcv )t Hr0 (cg H ascv )tas H asr0
8、露点 t
d
将不饱和空气等湿冷却到饱和状态时的温度
相应的湿度称为饱和湿度
H s ,td
H s ,t d 0.622
ps , t d P ps , t d
ps , t d
H s,t d P 0.622 H s,t d
HP 0.622 H
2019/4/18
对于水蒸汽~空气系统，干球温度、绝热饱和
pw pw 100% 代入 H 0.622 将 P pw ps
p s H 0.622 P p s
在总压一定时
f T , H
可见，对水蒸汽分压相同，而温度不同的湿 空气，若温度愈高，则ps值愈大，φ值愈小， 干燥能力愈大。
2019/4/18
3、比容
vH
2、相对湿度百分数φ（ relative humidity）
在总压P一定的条件下，湿空气中水蒸气分压pw
与同温度下的饱和蒸汽压ps之比。
pw 100% ps
相对湿度代表湿空气的不饱和程度， Ф愈低，表 明该空气偏离饱和程度越远，干燥能力越大。 φ=1，湿空气达到饱和，不能作为干燥介质。
2019/4/18
2019/4/18
4、比热
cH
常压下，将湿空气1Kg绝干空气及相应水汽的温 度升高（或降低）1℃所需要（或放出）的热量，称 为湿比热。