化工原理第8章固体干燥课件.ppt
《化工原理第8章固体干燥课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《化工原理第8章固体干燥课件.ppt(52页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、8.1 概述8.2 湿空气的性质和湿度图8.3 干燥器的物料衡算和热量衡算8.4 干燥速率8.5 干燥设备,化工生产中的固体物料,通常含有水分或其他溶剂(统称为湿分)。为了便于加工、运输、储存和使用,往往需要将其中的部分湿分除去,以使物料中的含湿量达到规定的要求,这种操作称为去湿。常用的去湿方法有机械去湿法和加热去湿法。1.机械去湿法 当固体物料中的含湿量较高时,可先采用沉降、过滤、离心分离等机械分离法,除去其中的大部分湿分。这种去湿过程中没有相变化,能耗较少,费用较低,但去湿不彻底,一般用于初步去湿。,8.1 概述8.1.1 固体物料的去湿方法,2,2.加热去湿法 对固体物料加热,使所含的湿
2、分汽化,并及时移走所生成的蒸汽,使固体物料中的含湿量达到规定要求,这种去湿方法称为固体干燥。固体干燥过程中湿分发生相变化,故其热能消耗较多。 工业生产中,通常将上述两种去湿方法进行联合操作,先用机械去湿法除去物料中的大部分湿分,然后再用干燥的方法进一步去湿,使物料中含湿量达到规定的标准。 干燥操作不仅用于化工、石油化工等工业中,还应用于医药、食品、原子能、纺织、建材、采矿以及农产品等行业中。例如,合成树脂必须进行干燥以防止在加工成塑料制品中生成气泡,谷物、蔬菜经干燥后可以长期贮存,纸张、木材经干燥后便于使用和贮存等。,3,8.1.2 干燥过程的分类(1)按操作的压强,可分为常压干燥和真空干燥。
3、真空干燥适用于热敏性、易氧化或要求产品含湿量极低的物料干燥。(2)按操作方式,可分为连续干燥和间歇干燥。连续干燥的特点是生产能力大,热效率高,产品质量均匀及劳动条件好;间歇干燥的特点是费用低,操作易于控制,适用于小批量、多品种或要求干燥时间较长的物料干燥。(3)按热能传给湿物料的方式,可分为传导干燥、对流干燥、辐射干燥和介电干燥以及由其中两种或三种方式组成的联合干燥。,4,用图8-1来描述对流干燥过程的传热和传质。图中t为空气的主体温度、tw为湿物料表面的温度、p为空气中水蒸气分压、pw为湿物料表面的水蒸气分压、Q为单位时间内空气传给物料的热量、N为单位时间内从物料表面汽化出的水蒸气量、为物料
4、表面的虚拟气膜厚度。,8.1.3 对流干燥过程的传热与传质,图8-1 热空气和物料表面间的传热和传质情况,5,热空气将热能Q传到湿物料表面,再由表面传到物料内部,这是一个传热过程,传热的推动力为空气温度t与湿物料表面温度tw的温度差t=t-tw;与此同时,物料表面上的水分由于受热汽化,使物料内部和表面之间产生水分差,物料内部的水分以液态或气态的形式向表面扩散,然后汽化的水分再通过物料表面处的气膜而扩散到气流主体,并由气体带走,这是一个传质过程,传质推动力为湿物料表面的水蒸气分压pw与空气中水蒸气分压p的分压差p=pw-p。由此看出,干燥是传热和传质相结合的操作,干燥速率是由传热速率和传质速率共
5、同控制的。 综上所述,在对流干燥操作中,空气既要为物料提供水分汽化所需的热量,又要带走所汽化的水分。因此空气既是载热体又是载湿体。空气在进入干燥器之前需要经预热器加热到一定温度,在干燥器中,空气从进口到出口逐渐降温、增湿,最后作为废气排出。,6,8.2 湿空气的性质和湿度图8.2.1 湿空气的性质 湿空气是干空气和水蒸气的混合物,在对流干燥操作中,一般可视为理想气体来处理,即有关理想气体的一切定律均适用于干燥操作中所用的湿空气。在干燥过程中,湿空气中的水蒸气量是在变化的,而其中干空气仅作为湿和热的载体,它的质量是不变的。因此,为了计算方便,在讨论湿空气的主要物理性质或状态参数及其相互关系时,是
6、以单位质量的干空气为基准的。,7,1湿空气中水蒸气分压p 依据分压定律,湿空气的总压P等于干空气的分压pa和水蒸气的分压p之和。总压一定时,空气中水蒸气分压p越大,则空气中水蒸气含量也越大。 2湿度H 湿度表明空气中水蒸气的含量,又称为湿含量或绝对湿度,即湿空气中单位质量干空气所带有的水蒸气的质量或湿空气中所含水蒸气的质量与干空气质量的比值,即湿度=湿空气中水蒸气的质量湿空气中绝干空气的质量因气体的质量等于气体的摩尔数乘以摩尔质量。3相对湿度 在一定温度及总压下,湿空气中水蒸气分压p与同温度下水的饱和蒸气压ps之比称为相对湿度。,8,4湿空气的比容vH 当湿空气的温度为t,湿度为H、总压为P时
7、,以1kg绝干空气为基准的湿空气体积称为湿空气的比容,又称湿容积。5湿空气的比热cH 当湿空气的温度为t,湿度为H时,将湿空气中1kg绝干空气及相应水汽的温度升高(或降低)1所需(或放出)的总热量,称为湿空气的比热,简称湿热。6焓IH 当湿空气的温度为t,湿度为H时,以1kg绝干空气为基准的绝干空气的焓与相应水气的焓之和为湿空气的焓。,9,(1)干球温度t 在湿空气中,用普通温度计所测得的温度即为干球温度,它是湿空气的真实温度,简称温度t。(2)湿球温度tw 将湿球温度计放在湿空气气流中所测得的温度称为湿球温度。如图8-2所示,是由两个温度计组合而成的干湿球温度计。左面的是普通温度计,所测得的
8、温度是空气的干球温度。右面的温度计感温部分包以纱布,纱布的下端浸入水中,由于纱布的毛细管作用,纱布被水完全润湿,这就是湿球温度计,用其测得的温度即为湿球温度。,图8-2 干湿球温度计,7湿空气的温度 干球温度、湿球温度、绝热饱和温度及露点,10,从下面湿球温度的测量方法可进一步认识湿球温度的物理意义及湿球温度名称的由来。如图8-3所示。,图8-3 湿球温度测定机理,11,(3)绝热饱和温度tas 当空气在绝热条件下被水汽所饱和,所显示的温度称为绝热饱和温度。用tas表示。如图8-4所示,设有温度为t、湿度为H的不饱和空气在一绝热饱和器内,与大量的水密切接触,水用泵循环,所以可以认为水温完全均匀
9、。,图8-4 绝热饱和器,12,因在绝热情况下,故水向空气中气化时所需的潜热,只能取自空气中的显热,即空气的湿度在增加,而温度则在下降,但空气的焓是不变的。这一过程称为绝热冷却增湿过程。 绝热冷却过程进行至空气被水汽所饱和,即达到稳定状态,此时空气的温度不再下降,而等于循环水的温度,此稳定状态的温度即为上述空气的绝热饱和温度。 经实验测定证明,当空气温度不太高,相对湿度不太低时,在一般情况下,对于水蒸汽空气系统可以认为绝热饱和温度tas和湿球温度tw的数值近似相等。,13,(4)露点td 将不饱和的空气在总压和湿度保持不变(不与水或湿物料接触)的情况下,进行冷却而达到饱和状态时的温度,称为空气
10、的露点。 综上所述,对于表示湿空气性质的三个温度,即干球温度t、湿球温度(或绝热饱和温度)与露点,有以下关系:对于不饱和湿空气 ttwtd对于饱和湿空气 t= tw = td,14,8.2.2 湿空气的湿度图及其应用1.湿度图的构造 如图8-5所示,该图是采用以温度t为横坐标、湿度H为纵坐标所绘制的温度一湿度图(tH图),简称湿度图。图8-5是根据总压P101.3kPa绘制的。图上任何一点都代表一定温度和湿度的湿空气的状态。,15,图8-5 湿空气的tH图(总压101.3kPa),16,图中各线的意义如下:(1)等温线,简称等t线,是与纵坐标平行的一组直线。在同一根等t线上都具有相同的温度值。
11、(2)等湿线,简称等H线,是与横坐标平行的一组直线。在同一根等H线上都具有相同的湿度值。 (3)等相对湿度线,简称等线,是一组从坐标系原点(t0,H0)的附近散发出来的曲线,它是根据式(8-7)绘制的,当P一定时,对于某一定值的,已知温度t(即ps),就可以算得一个对应的湿度H。将许多(t,H)点连接起来,就成为某一百分数的等线 。 从式(8-7)或湿度图可知,当湿空气的H一定时,t越高,则越低,作为干燥介质时吸水能力越强。 图中100的曲线称为饱和空气线,这时空气完全被水蒸汽所饱和,饱和空气线的左上方是过饱和区域,这时湿空气呈雾状,不能用来干燥物料。饱和空气线的右下方是不饱和区域,这个区域中
12、的空气可以作为干燥介质。,17,(4)绝热冷却线,简称等焓线,是一组在不饱和区域内从左上方至右下方互不平行的倾斜线段,它是根据式(8-18)绘制的。自右下方沿线向左上方与100%的饱和空气线相交的线段,表明湿空气从干球温度t绝热冷却增湿至tas而达到饱和的过程。 对于空气一水系统,绝热冷却线与等湿球温度线重合。故绝热冷却线又可称为等湿球温度线。所以,对某一状态的湿空气,若沿绝热冷却线向左上方与100的饱和空气线相交,其交点所指出的温度,即为该空气的tas亦即tw。(5)湿热线,湿热线是靠左半部的一条自左下方到右上方贯通全图的一条直线。它是根据式(8-9)绘制的。已知H,沿等H线与湿热线相交,由
13、交点向上在横坐标上查取对应的cH数值。,18,(6)水蒸汽分压线。是靠左半部的一条自左下方到右上方贯通全图的一条近似直线,它是根据式(8-3)绘制的。其数值可在图的上方水蒸汽分压数标线上查取。(7)湿容积线。是在右上部的一组自左向右上方的倾斜直线。它是根据式(8-8)绘制的。当式(8-8)中的H0时,绘出的线为干空气的比容线。其数值可在图左边的湿容积数标线上查取。(8)饱和容积线。是在左上方的一条曲线。它也是根据式(8-8)绘制的。其饱和容积数值可在图左边的湿容积数标线上查取。而对于一定温度t和湿度H下空气的湿容积vH,可从干空气的比容线及饱和容积线之间,根据H/Hs比值,用内插法求得。,19
14、,现将利用湿度图查取空气的各个状态参数的方法步骤叙述如下:图8-6中的A点代表一定状态的湿空气。,图8-6 湿度图的用法,2湿度图的用法,20,现将利用湿度图查取空气的各个状态参数的方法步骤叙述如下:图8-6中的A点代表一状态的湿空气。由A点沿等t线向下,可在横坐标上查得温度t;由A点沿等H线向右,可在纵坐标上查得湿度H;由A点沿等H线向左与100%等线相交于C点(即A点空气在湿度不变时冷却到饱和状态),再由C点沿等t线向下,在横坐标上查得露点;由A点沿绝热冷却线向左上方与100%等线相交于D点,再由D点沿等t线向下,在横坐标上查得绝热饱和温度(即湿球温度),若由D点沿等H线向右,则在纵坐标上
15、可查得达到时的饱和湿度Has;,21,由A点沿等t线向上与100%线相交于B点,再由B点沿等H线向右,在纵坐标上可查得在干球温度下达到饱和时的饱和湿度Hs;由A点沿等H线向左与湿热线相交于E点,由E点沿等t线向上,在图上边的湿热数标线上可查得湿比热cH;由A点沿等t线向上与湿容积线相交于G点,再由G点沿等H线向左,在图左边的湿容积数标线上可查得对应的湿容积vH;由A点作相邻两条绝热冷却线的平行线向左上方或右下方与图左边或右边湿空气的焓值数标线相交,可得对应的焓值;由A点沿等H线向左与水蒸汽分压线相交于K点,再由点K垂直向上,可在图上边的蒸汽分压数标线上查得对应的水蒸汽分压P。,22,由以上叙述
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 化工原理第8章 固体干燥课件 化工 原理 固体 干燥 课件
链接地址:https://www.31ppt.com/p-1916231.html