1、华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 第七章 干燥(Drying)华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 第二节第二节 湿空气的性质与湿度图湿空气的性质与湿度图第三节第三节 干燥过程的物料衡算与热量衡算干燥过程的物料衡算与热量衡算第四节第四节 干燥速率与干燥时间干燥速率与干燥时间第五节第五节 干燥器干燥器第一节第一节 概述概述 华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 第一节第一节 概述概述 去湿去湿在化学工业中，有些固体原料、半成品和成品中含有水分和或其它溶剂（统称为湿分）需要除去。华
2、东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 2物理化学去湿法物理化学去湿法：用吸湿性物料如石灰、无水氯化石灰、无水氯化钙钙等吸收湿分。因这种方法费用高，故只适用于小批量固体物料的去湿，或用于除去气体中的水分。（除去小量水分） 3. 热能去湿法（干燥）热能去湿法（干燥）： 即借助热能使溶剂从物料中汽化,并排除所生成的蒸气来除去湿分。 这种方法去湿完全去湿完全，但能耗较大。1机械去湿法机械去湿法：即通过过滤、压榨、抽吸和离心分离过滤、压榨、抽吸和离心分离等方法除去湿分，这些方法应用于溶剂无需完全除尽无需完全除尽的情况，能量消耗较少。 （除去大量水分）一、去湿方法有三类
3、：一、去湿方法有三类：华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 例如：例如：聚氯乙烯聚氯乙烯的含水量须低于0.2%，否则在其制品中将有气泡生成；抗菌素抗菌素的含水量太高则会影响其使用期限等等。其他其他应用：如副产品的加工、造纸、纺织、制革、木材加工和食品工业中。二、干燥的目的二、干燥的目的 为了使物料便于运输、加工处理，贮藏和使用。华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 三、干燥过程的分类：三、干燥过程的分类：常压干燥真空干燥连续式间歇式传导干燥（间接加热干燥）对流干燥（直接加热干燥）辐射干燥介电加热干燥按操作压力分按操作方
4、式分按供热方式分华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 根据供热方式不同：根据供热方式不同：传导干燥（间接加热干燥）：传导干燥（间接加热干燥）： 热能(加热蒸汽)通过壁面以传导方式传导方式加热物料。对流干燥（直接加热干燥）：对流干燥（直接加热干燥）： 干燥介质(热空气和热烟道气)与湿物料直接接 触，并以对流方式对流方式加热湿物料。辐射干燥：辐射干燥： 热能以电磁波的形式射到湿物料表面,如微波炉。 辐射源可分为电能电能(发射红外线，远红外线或微波 等)和热能热能两种。介电加热干燥：介电加热干燥： 将湿物料置于高频电场内，使其被加热。华东交大化工原理电子课件华东
5、交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 本章主要讨论对流干燥对流干燥，干燥介质是热空气，干燥介质是热空气，除去的湿分是水分除去的湿分是水分。四、对流干燥过程四、对流干燥过程1、对流干燥的流程空气预热器干燥器废气湿物料干燥产品华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 2、对流干燥的特点、对流干燥的特点湿物料ttwpVpWQN气膜 对流干燥对流干燥是传热、传质同时进行的过程，但传递方向不同，是热、质反向传递过程：传热传质方向推动力气固固气温度差水汽分压差热空气主体华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 * 物料表面水汽压
6、力大于大于干燥介质中水汽分压；* 干燥介质要将汽化的水分及时带走。3、干燥过程进行的必要条件：、干燥过程进行的必要条件：华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 第二节第二节 湿空气的性质与湿度图湿空气的性质与湿度图一一 、湿空气的性质、湿空气的性质二、二、 空气的湿度图及其应用空气的湿度图及其应用华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 一、湿空气的性质一、湿空气的性质1、湿空气中湿含量的表示方法湿空气中湿含量的表示方法（空气中所含水分水分的大小）： 湿空气湿空气：干空气干空气和水蒸汽水蒸汽的混合物。水气分压水气分压pW湿度
7、湿度 H 相对湿度相对湿度 华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 （1）、湿空气中水气分压）、湿空气中水气分压pW p=pg+pWpW=y p不饱和空气pg干空气分压饱和空气pW=psps水的饱和蒸气压水汽分压最大值，失去介质作用干燥介质华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 （2）、湿度（湿含量）、湿度（湿含量）H定义：定义：湿空气中所含水蒸汽的质量与绝干空气 质量之比。H =Kg水汽Kg干空气=nwMwng Mg=18.02nw28.95ngnw湿空气中水汽的摩尔数，kmol； ng湿空气中绝干空气的摩尔数，kmol
8、；Mw水汽的分子量，kg/kmol；Mg空气的平均分子量， kg/kmol。kg（水）/kg(干气）华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 当湿空气可视为理想气体时，则有：式中：pw为空气中水蒸汽分压。即：)(wpPfH，当P为一定值时，)(wpfH wwgwgwppPppnnwwgw622. 095.2802.18pPpnnH华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 当湿空气中水蒸汽分压 pw 恰好等于同温度下，同温度下，水蒸汽的饱和蒸汽压 ps时，则表明湿空气达到饱和，此时的湿度H为饱和湿度饱和湿度Hs。（3）、相对湿度
9、）、相对湿度 定义：定义：在一定温度及总压下，湿空气的水汽分压pw与 同温度下水的饱和蒸汽压ps之比的百分数。 %100Swpp即：即：)(SPtfH，即：即：)(tpfw，SSS622. 0P-ppH 华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 【结论】：【结论】： 湿度湿度 H 只能表示出只能表示出水汽含量的绝对值水汽含量的绝对值，而，而相对湿度相对湿度 却能反映出湿空气却能反映出湿空气吸收水汽的能力吸收水汽的能力。当 =1=1时： pw w = = ps s，湿空气达饱和，不可作为干燥介质不可作为干燥介质；当 11时： pw w ps s，湿空气未达饱和，
10、可作为干燥介质可作为干燥介质。 越小越小，湿空气偏离饱和程度越远，干燥能力越大干燥能力越大。华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 【例7-1】 湿空气中水的蒸汽分压 pw=17.5mmHg，总压 P=760mmHg，求20 时的相对湿度 ；若空气分别被加热到50和120，求值 。相对湿度 与湿度 H 的关系：sspPpH622. 0)(tfH，华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 2 2、湿空气的比热与焓、湿空气的比热与焓( (1）、湿比热（湿热）、湿比热（湿热）c cH H kJ/kg干气 定义：定义：在常压下，将1
11、kg干空气和其所带有的Hkg水 汽升高温度1所需的热量。)(88. 101. 1HfHHcccvgHgc：干空气定压比热 = 1.01 kJ/kg干气 vc：水汽定压比热 = 1.88 kJ/kg水汽 式中0120 时华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 （2）、焓（热含量）、焓（热含量）I I kJ/kg干气干气 定义：定义：湿空气的焓为干空气的焓与水汽的焓之和。计算基准：计算基准： 以0干空气及0液态水的焓值为0作基准。 因此，对于温度为t、湿度为H 的湿空气， 其焓值包括由0的水变为0水汽所需的潜热潜热及湿空气由0生温至t所需的显热显热之和。华东交大
12、化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 tcHtHHtHccHrHtcrtcHIIIHvgvgvg2492)88. 101. 1 (2492)()(00即：即：式中：I：温度为t、湿度为H的湿空气的焓值。kJ/kg干气；Ig：干空气的焓值。 kJ/kg干气；Iv：水汽的焓值。 kJ/kg水汽；r0：0时水的汽化潜热。r0=2492 kJ/kg水汽。华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 IHt 由上式可知，湿空气的焓值只与湿空气的湿度及温度有关。即：)(tHfI，华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干
13、 燥燥 3、湿空气的比容（湿容积）、湿空气的比容（湿容积）Hm3湿空气湿空气/kg干气干气定义：定义：每单位质量干空气干空气中所具有的湿空气湿空气（干 空气和水蒸汽）的总体积。HwgH式中：式中：H：压力P 、温度t下湿空气湿空气比容。 m3湿气/kg干气g：压力P 、温度t下干空气干空气比容。 m3干气/kg干气w：压力P 、温度t下水汽水汽比容。 m3水/kg水华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 PtPtg5510013. 1273273773. 010013. 12732732941.22PtPtw5510013. 1273273244. 1100
14、13. 12732731841.22gw、的数值为：的数值为：PtHHwgH510013. 1273273)244. 1773. 0(所以：华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 综合以上分析可得：)(HtfH，当总压力P为一定值时，HHt另外：湿空气密度湿空气密度HHmkg13湿气湿气华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 定义：定义：一定压力下，将不饱和空气等湿等湿降温至 饱和，出现第一滴露珠时的温度。湿度H与露点 td 的关系：（1）、露点）、露点 tdPdtd下的饱和蒸汽压。ddpPpH622. 04、湿空气的温度
15、、湿空气的温度华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 湿球温度计：湿球温度计：温度计的感温球用纱布包裹，纱布用水 保持湿润，这支温度计为湿球温度计。不饱和空气的湿球温度不饱和空气的湿球温度 tw低于干球温度低于干球温度 t。（3）、湿球温度）、湿球温度 tw干球温度干球温度t是用普通温度计普通温度计测得的湿空气的真实温度。真实温度。（2）、干球温度）、干球温度 t湿球温度湿球温度 tW：将湿球温度计置于一定的温度和湿度的湿 空气中，达到稳定时稳定时所显示的温度为湿空气的。简称空气的温度空气的温度。华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章
16、 干干 燥燥 湿球温度计工作原理分析湿球温度计工作原理分析HHS传质传质 (湿球表面水汽化湿球表面水汽化) 传热传热Q1(湿球湿球空气空气) 湿球温湿球温度度tW) twpw水汽化水汽化t水水，至稳定状态，至稳定状态t水水tas，tastpw静态平衡。静态平衡。空气空气t，至稳定状态，至稳定状态t水水tasH，至，至tas下的饱和下的饱和Has华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 经过以上分析可知，在空气绝热增湿绝热增湿过程中，空气失去的显热显热与汽化水分带来的潜热潜热相等，空气的温度和湿度温度和湿度虽随过程的进行而变化变化，但其焓值不变焓值不变。ras
17、tas温度下水的汽化潜热，kJ/kg水；Has空气的绝热饱和湿度，kg水/kg干气；cH 湿空气的比热， kJ/kg干气 )(HHcrttasHasas)(Htftas，进入饱和器的湿空气(t，H)焓离开饱和器的湿空气焓(tas，Has)asasasasHasasHrHttcHrttcasas)()(绝热饱和温度绝热饱和温度tw华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 湿球温度湿球温度 tw 与绝热饱和温度与绝热饱和温度 tas 的关系：的关系：tw ：大量空气与少量水接触，空气t、H的不变；tas ：大量水与一定量空气接触，空气降温、增湿。tw ：是传热与传
18、质速率均衡的结果，属于动态平衡；tas ：是由热量横算与物料衡算导出的，属于静态平衡。 tw 与 tas 数值上的差异取决于/kH 与cH两者之间的差别。 【讨论】：【讨论】：华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 当空气为不饱和状态：t tw (tas) td；当空气为饱和状态： t = tw (tas) = td。 空气水体系，HHckaswtt 空气甲苯体系， ，tw tasHkHc华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 例例7-3 已知湿空气的总压为101.3kPa，相对湿度为50%，干球温度为20o C。试求(a
19、) 湿度 (b) 水蒸汽分压p (c) 露点td (d) 焓 (e) 如将500kg/h干空气预热至117o C，求所需热量； (f) 每小时送入预热器的湿空气体积。 解 P=101.3kPa ，50%，t=20o C，由饱和水蒸汽表查得，水在20 oC时之饱和蒸汽压为ps=2.34kPa (a)湿度 华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 (b)水蒸汽分压 露点是空气在湿度或水蒸汽分压pv不变的情况下，冷却达到饱和时的温度。 所以可由pv=1.17kPa 查饱和水蒸汽表，得到对应的饱和温度td=9oC。 (c)露点td (d)焓 华东交大化工原理电子课件华
20、东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 (e)热量 (f)湿空气体积 华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 表示湿空气性质的各参数：表示湿空气性质的各参数：湿度： pV， ，H温度： t，td，tw，tas比热和焓： cH，I比容： vH二、空气的湿度图及其应用二、空气的湿度图及其应用湿度图有关参数华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 )(HHcrttasHasas)(Htftas，aswtt ddpPpH622.0)(HftdtHH
21、I)88. 101. 1 (2492),(HtfI?%100SVpp)(tfH，VV622. 0pPpHpVf (H)总压总压P一定时，各参数的影响因素：一定时，各参数的影响因素：ss622. 0pPpH),(Htf?pVHItdtwtas华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 1.等 H 线；2.等 I 线；3.等 t 线；4.等 线；5.水蒸气分压线。以湿空气的焓值以湿空气的焓值I为纵坐标，湿度为纵坐标，湿度H为横坐标的焓湿图；为横坐标的焓湿图； 根据总压根据总压P=101.32
22、5kPa(760mmHg)为基础为基础 。五条线：五条线：华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 在同一根等在同一根等H线上不同状态的点都具有相同的湿度值。线上不同状态的点都具有相同的湿度值。 湿度为湿度为H H的湿空气冷却到饱和状态的湿空气冷却到饱和状态( ( =100)下的温度下的温度为露点为露点t td d 。 常见情况：常见情况： 加热和冷却过程。加热和冷却过程。(1)等湿度线等湿度线(等等H线线)，是一组与纵轴平行的直线。所以，状态不同而湿度相同的湿空气，具有相同的露点。所以，状态不同而湿度相同的湿空气，具有相同的露点。HIt 100td华东交大化
23、工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 在同一根等在同一根等I线上不同的点所代表的湿空气的状态不同，线上不同的点所代表的湿空气的状态不同，但都具有相同的焓值，其值在但都具有相同的焓值，其值在纵轴纵轴上读出。上读出。 (2)等焓线等焓线(等等I 线线)，是一组与横轴平行的直线。HItIt华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 (3)等温线等温线(等等t线线)，将式焓的表达式改写成 由上式可知，当空气的干球温度t不变时，I与H成直线关系，故在I-H图中对应不同的t，可作出许多等t线。 各种不同的温度的等温线，与水平轴成倾斜，其（IH）斜
24、率为(1.88t+2492)，故温度愈高，其斜率愈大。 因此，这许多成直线的等t线并不不是互相平行的是互相平行的。Htt)249288. 1 (01. 1IHIt华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 (4)等相对湿度线（等等相对湿度线（等 线）线） )(,),(tfppHfss),(tHfP101.325kPa 图中包括 5%100%的一系列曲线。 HIt 100由图中可见：为一定，t， 华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 （2）图中）图中 线三个区： 100%的曲线的曲线称为饱和空气线饱和空气线，此时空气完全被水汽
25、所饱和； 饱和空气线以上饱和空气线以上( 100%)为不饱和区域不饱和区域，此区对干燥操作有意义； 饱和饱和线以下为过饱和空气区过饱和空气区，此时湿空气成雾状湿空气成雾状，它会使物料增湿，故在干燥操作中要避免。 （1） ，作为干燥介质时，吸收水汽的能力愈强，作为干燥介质时，吸收水汽的能力愈强， 故湿空气进入干燥器之前必须经过预热器预热预热提高温度。目的目的：提高提高湿空气的焓值焓值使其作为载热体载热体 降低降低其相对湿度湿度而作为载湿体载湿体。【讨论】：【讨论】：华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 该线表示空气的湿度与空气中的水蒸汽分压水蒸汽分压pV之间
26、关系曲线。总压不变时，水蒸汽的分压 pVf（） 水蒸汽分压标于右端纵轴上，其单位为kPa 。(5)水蒸汽分压线水蒸汽分压线将湿度的表达式改写成 HpHpV622. 0HItPV华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 1.1.间接加热过程间接加热过程A AB B =100%=100%H Ht tA At tB BI IA AI IB B A A B B几种常见过程：几种常见过程：H恒定 t I 等湿过程等湿过程华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥
27、2 2. .间接冷却过程间接冷却过程B BA A =100%=100%H Ht tB Bt tA AI IB BI IA A B B A At td dt tc cH恒定 t I 等湿过程等湿过程华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 3.绝热降温增湿过程：绝热降温增湿过程：达到饱和状态下达到饱和状态下 c 的温度即为的温度即为tas (tw)。I 恒定 t H 等焓过程等焓过程华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 (二二)、湿度图的应用、湿度图的应用1、利用湿度图查取湿空气的物性湿空气的物性2、湿空气状态点的确定状态点
28、的确定独立参数：tH，I， tpV，td， tW任意两独立参数可确定一状态点。任意两独立参数可确定一状态点。华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 例例7-4 已知湿空气的总压为已知湿空气的总压为101.3kPa ,相对湿度为相对湿度为50%，干球温度为干球温度为20o C。试用。试用I-H图求解：图求解： (a)水蒸汽分压水蒸汽分压pV； (b)湿度；湿度； (c)热焓；热焓； (d)露点露点td ； (e)湿球温度湿球温度tw ； (f)如将含如将含500kg/h干空气的湿空气预热至干空气的湿空气预热至117oC，求所需热量。，求所需热量。1.2kPaE
29、1138华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 解：由已知条件：解：由已知条件：101.3kPa， 050%，t0=20o C在在I-H图上定出湿空气的状态点点。图上定出湿空气的状态点点。 (a) 水蒸汽分压水蒸汽分压pV 由点沿由点沿等线等线向下交水蒸汽分压线于向下交水蒸汽分压线于C，在图右，在图右边纵坐标上读出得边纵坐标上读出得p=1.2kPa。 (b) 湿度湿度 由点沿由点沿等线等线交水交水平轴平轴，读得，读得0.0075kg水水/kg干空气。干空气。 (c) 热焓热焓 通过点作通过点作等线等线的平的平行线，行线，交纵轴交纵轴，读得，读得039kJ/k
30、g干空气。干空气。 1.2kPa华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 (e) 湿球温度湿球温度tw 由点沿由点沿等线等线与与 =100%饱和线相交于饱和线相交于D点，点，由等由等t线读得线读得tw=14o C（即（即t =14oC)。 (d)露点露点t d 由点沿由点沿等线等线与与 100%饱和线相交于饱和线相交于B点，由等点，由等t线读得线读得t=10oC。 E华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 (f)热量热量 因湿空气通过预热器加热其湿度不变，所以可由点沿等线向上与t1 =117oC线相交于E点，读出1138kJ
31、/kg干空气（即湿空气离开预热器之焓值）。含1kg干空气的湿空气通过预热器气所获得的热量为 每小时含500kg干空气的湿空气通过预热所获得的热量为 E1138华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 通过上例的计算过程说明，采用焓湿图来求取湿空气通过上例的计算过程说明，采用焓湿图来求取湿空气的各项参数，与用数学计算相比，不仅的各项参数，与用数学计算相比，不仅计算迅速简便计算迅速简便，而，而且且物理意义也较明确物理意义也较明确。IH图解法结果：图解法结果：H0.00727kg水/kg干空气pV1.17kPaTd9oCI38.6kJ/kg干空气Q13.8kW公式计
32、算结果：公式计算结果：H0.0075kg水/kg干空气pV1.2kPaTd10oCI39kJ/kg干空气Q13.8kW比较比较IH图解法和公式计算：图解法和公式计算：华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 第三节第三节 干燥过程的物料衡算与热量衡算干燥过程的物料衡算与热量衡算一、湿物料中含水量一、湿物料中含水量二二、干燥过程的物料衡算、干燥过程的物料衡算三、三、干燥过程的干燥过程的热量衡算热量衡算华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 一一 湿物料中含水量湿物料中含水量两种表示方法：1、湿基含水量、湿基含水量 kg水水/k
33、g湿物料湿物料GGww湿物料总质量湿物料中水分质量LW华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 2、干基含水量、干基含水量 X kg水水/kg干物料干物料wwGGGX湿物料中绝干物料质量湿物料中水分质量3、两者关系、两者关系wwXXXw11cLW华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 二、干燥过程的物料衡算二、干燥过程的物料衡算预热器预热器G, t0 , H0G, t1 , H1干干燥燥器器G, t2 , H2 湿物料湿物料L1, w1, (X1)，2 产品产品L2, w2, (X2)， 1 1新鲜空气新鲜空气废气废气G 干
34、空气质量流量，kg干气/hr；L1、L2 物料进出干燥器总量，kg物料/hr。干干 燥燥 流流 程程 图图华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 1、绝干物料量、绝干物料量Lc kg干物料干物料/hr)1 ()1 (2211cwLwLL2、汽化水分量、汽化水分量 W kg水水/hr)()(21c12XXLHHGW水分汽化量湿空气中水分增加量湿物料中水分减少量水分汽化量湿空气中水分增加量湿物料中水分减少量 意义意义：通过物料衡算可确定将湿物料干燥到规定的含水量所除去的水分量除去的水分量、空气消耗量空气消耗量。 L2物料衡算式物料衡算式华东交大化工原理电子课件华
35、东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 3、干空气用量、干空气用量 G kg干气干气/hr)(12HHGW12HHWG121HHWGl?kg干气/kg水 比空气用量比空气用量：每汽化1kg的水所需干空气的量。（单位空气消耗量）（单位空气消耗量）华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 湿空气体积计算湿空气体积计算HVGq kg湿气/hr 选择鼓风机的选择鼓风机的选择以最大空气消耗量为标准。夏季空气湿度确定全年最大空气消耗量。且消耗量以体积流量计算。 注意注意：非标态 标态 因为，因为，G随随H1的增大而增大。的增大而增大。华东交大化工原理电子课件华东
36、交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 例例 7-4 今有一干燥器，处理湿物料量为今有一干燥器，处理湿物料量为800kg/h。要求物料干燥后含水量由要求物料干燥后含水量由30%减至减至4%（均为湿基）。（均为湿基）。干燥介质为空气，初温为干燥介质为空气，初温为150C，相对湿度为，相对湿度为50%，经预热器加热至经预热器加热至1200C ，出干燥器时降温至，出干燥器时降温至450C，相对湿度为相对湿度为80。试求：。试求： (a)水分蒸发量；水分蒸发量； (b)空气消耗量空气消耗量G； (c)如鼓风机装在进口处，求鼓风机之风量如鼓风机装在进口处，求鼓风机之风量q。 华东交大化工原理电子
37、课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 预热器预热器G, t0=150C ,H0G, t1=1200C ,H1干干燥燥器器G,t2=45 0C ,H2 湿物料湿物料L1800kg/h, w1=0.04, (X1)，2 产品产品L2, w2=0.3, (X2)， 1 1新鲜空气新鲜空气废气废气0=50%1=80%华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 解解 (a)水分蒸发量水分蒸发量 (b)空气消耗量空气消耗量G、 因为Hf(t, )，由I-H图查得：空气在t0 150C, 050%时，湿度00.005kg水/kg干空气；在t2 =450 C，
38、 280%时，湿度20.052kg水/kg干空气，空气通过预热器湿度不变，即01 0.005kg水/kg干空气。已知：已知：L1800kg/h,hkgLLc/560) 3 . 01 (800)1 (11429. 03 . 013 . 01111X042. 004. 0104. 01222X)(21XXLWchkg /7 .216)042. 0429. 0(560华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 (c)风量风量qv hmGvqHV/3790822. 0461030212HHWHHWG华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥
39、燥 三三 干燥器的热量衡算干燥器的热量衡算I1, G, t1 , H1 产品产品L2, w2, (X2), 2 湿物料湿物料L1, w1, (X1), 1I2, G, t2 , H2废气废气I0, G, t0 , H0新鲜空气新鲜空气QP预热器预热器QD干干燥燥器器热损失热损失QL华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 1、干燥器的热量衡算、干燥器的热量衡算温度以oC为基准，湿空气湿空气的焓算。 HtHHrtHccIvg2492)88. 101. 1 ()(0湿物料湿物料温度为oC，干基含水量X，焓算为：)(WsWsXccXccIcs绝干料的平均比热容 ，k
40、J/（kg干料. oC ）；cW液态水的平均比热容 ，4.187kJ/（kg水. oC ）。kJ/kg干气kJ/kg干料华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 干燥器的热量衡算式：干燥器的热量衡算式：LcDcQILIGQILIG2211DLcQQIILIIG)()(1221或或)()(21c12XXLHHGW热量衡算式热量衡算式物料衡算式物料衡算式联立两式，可得：联立两式，可得： 排出废气状态参数排出废气状态参数H2，I2； 干燥系统消耗的热量干燥系统消耗的热量QDQP； 干燥介质的用量干燥介质的用量G。华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七
41、章第七章 干干 燥燥 1、等焓降温增湿过程在热量衡算中的体现：、等焓降温增湿过程在热量衡算中的体现：DLcQQIILIIG)()(1221若干燥器热量衡算式 等号右边各项之和为0，则I1I2，该过程为空气的等焓降温增湿过程。等焓降温增湿过程。2、加入干燥器的总热量、加入干燥器的总热量Q QDQP ，用于：，用于：(1) 加热空气；加热空气；(2) 加热物料；加热物料；(3) 蒸发物料中的水分；蒸发物料中的水分；(4) 补偿周围热损失。补偿周围热损失。【讨论】：【讨论】：华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 例例 7-5 有一气流干燥器，用于干燥某晶体物料。
42、已知干有一气流干燥器，用于干燥某晶体物料。已知干燥器的生产能力为每年燥器的生产能力为每年 2106kg晶体产品，年工作日为晶体产品，年工作日为300日，每日三班连续生产。物料湿基含水量日，每日三班连续生产。物料湿基含水量 物料在干燥器，内由物料在干燥器，内由150 C升至升至450C。冷空气的温度为。冷空气的温度为150 C，相对湿度为，相对湿度为70%，经预热器升温至，经预热器升温至900C送入干送入干燥器，若废气离开干燥器的温度为燥器，若废气离开干燥器的温度为650 C，且预热器及，且预热器及干燥器中的热损失均不计，干燥器亦不补充加热。干燥器中的热损失均不计，干燥器亦不补充加热。试求：试求
43、： (a) 水分蒸发量；水分蒸发量； (b)空气用量空气用量 (c) 已知预热中加热蒸汽的绝对压力为已知预热中加热蒸汽的绝对压力为196.1kPa，试求，试求预热中加热蒸汽的用量。预热中加热蒸汽的用量。 华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 预热器预热器G, t0=150C G, t1=900C 干干燥燥器器G,t2=65 0C ,H2 湿物料湿物料L12106kg/年年, w1=0.2, 115 0C 产品产品L2, w2=0.02, 2 2 45 0C新鲜空气新鲜空气废气废气0=70%华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干
44、 燥燥 解解 (a)水分蒸发量水分蒸发量 hkgLLc/272)02. 01 (278)1 (2225. 02 . 012 . 01111X0204. 002. 0102. 01222X)(21XXLWchkg/5 .62)0204. 025. 0(560hkgL/278)24300/(10262(b)空气用量空气用量L 0212HHWHHWG华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 湿空气的焓湿空气的焓t190C时，0=70%，得H10.00734kg水/kg干气， 在在I-H图上，图上，?kgkJI/1101干气干气t265C时，H2， Htt)24928
45、8. 1 (01. 1I2222226107 .65)249288. 1 (01. 1IHHtt湿物料的焓湿物料的焓)(WsWsXccXccI115C，X10.25kg水/kg干料时，求得I134.5kJ/kg干料245C，X20.0204kg水/kg干料时，求得I260.1kJ/kg干料得华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 已知，已知，QDQL0，代入干燥器热量衡算式：，代入干燥器热量衡算式：DLcQQIILIIG)()(12216960)26103 .44(2HG得得00734. 05 .62212HHHWG又因又因联立求得：联立求得：H20.016
46、6kg水水/kg干气干气G6760kg干气干气/h华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 (c)预热器中加热蒸汽用量预热器中加热蒸汽用量 加热蒸汽压力为加热蒸汽压力为196.1kPa，蒸汽的汽化潜热，蒸汽的汽化潜热 r=2206kJ/kg (附录七附录七)预热器中加入热量预热器中加入热量 )(360001IIGQP)(88. 101. 1 (3600210ttHG)1590)(00734. 088. 101. 1 (36006760kW143hkgskgrQDP/233/0649. 02206/143/华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章
47、第七章 干干 燥燥 P355 习题习题7-9华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 第四节第四节 物料的平衡含水量和干燥速率物料的平衡含水量和干燥速率三、恒定干燥条件下的干燥速率与干燥时间三、恒定干燥条件下的干燥速率与干燥时间一、物料中所含水分的性质一、物料中所含水分的性质 二、物料的干燥机理二、物料的干燥机理华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 一、物料中所含水分的性质一、物料中所含水分的性质 结合水分结合水分非结合水分非结合水分根据物料与水分根据物料与水分结合力结合力的状况的状况 根据物料在一定的干燥条根据物料在一定
48、的干燥条件下，其中所含件下，其中所含水分能否用水分能否用干燥方法除去来干燥方法除去来划分划分平衡水分平衡水分自由水分自由水分华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 （一）、结合水分与非结合水分（一）、结合水分与非结合水分1. 结合水分结合水分 包括物料细胞壁内的水分、物料内毛细管中的水分、及以结晶水的形态存在于固体物料之中的水分等。 水与物料结合力强，水与物料结合力强，pw ps。2. 非结合水分非结合水分 包括机械地附着于固体表面的水分，如物料表面的吸附水分、较大孔隙中的水分等。 水与物料结合力弱，水与物料结合力弱， pw ps。干燥过程的传质推动力降低，
49、故除去结合力分较困难。 干燥过程中除去非结合水分较容易。 华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 水的蒸汽压与空气中水蒸汽分压相等水的蒸汽压与空气中水蒸汽分压相等(达到平衡达到平衡状态状态)时，物料中的平衡含水量。时，物料中的平衡含水量。(二二)、平衡水分与自由水分、平衡水分与自由水分1. 平衡水分（平衡水分（X*）不能用干燥方法除去的水分。不能用干燥方法除去的水分。X* = f（物料种类、空气性质）（物料种类、空气性质）*X*Xt小不吸水物料的*X 平衡水分一定是结合水分。平衡水分一定是结合水分。华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七
50、章 干干 燥燥 结合水分与非结合水分只与结合水分与非结合水分只与物料的性质物料的性质有有关，而与空气的状态无关；关，而与空气的状态无关； 平衡水分平衡水分X* = f（物料种类、空气性质物料种类、空气性质）。）。2. 自由水分（自由水分（XX*）可用干燥方法除去的水分。可用干燥方法除去的水分。区别：区别：华东交大化工原理电子课件华东交大化工原理电子课件 第七章第七章 干干 燥燥 1001005050X X自由水分结合水分非结合水总水分平衡水分物料含水量空气相对湿度固体物料固体物料(丝丝)的平衡含水量图的平衡含水量图某些物料的平衡含水量曲线图见某些物料的平衡含水量曲线图见P344图图7-13华东
