第十四章固体干燥(化工原理)ppt课件.ppt

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1、14 固体干燥,14.1 概述14.2 干燥静力学（重点及难点）14.3 干燥速率与干燥过程计算（本章重点）14.4 干燥器,14.1 概述,14.1.1 固体去湿方法和干燥过程14.1.2 对流干燥流程及经济性,14.1.1 固体去湿方法和干燥过程,（1）物料的去湿方法机械去湿 物料带水较多时，可先用离心过滤等机械分离方法以除去大量的水。吸附去湿 用某种平衡水汽分压很低的干燥剂（如CaCl2、硅胶等）与湿物料并存，使物料中的水分相继经气相而转入干燥剂内。供热干燥 向物料供热以汽化其中的水分。供热方式又有多种。,去湿方法中较为常用的方法是供热干燥。,14.1.1 固体去湿方法和干燥过程,干燥过

2、程：利用热能除去固体湿物料中湿分的单元操作。干燥过程的本质：被除去的湿分从固相转移到气相中(固相为被干燥的物料，气相为干燥介质)。在去湿过程中，湿分发生相变，耗能大、费用高，但湿分去除较为彻底。工业干燥操作多是用热空气或其它高温气体为介质，使之掠过物料表面，介质向物料供热并带走汽化的湿分，此种干燥常称为对流干燥。,14.1.1 固体去湿方法和干燥过程,干燥过程分类：（a）按操作压力可分为常压干燥、真空干燥。（b）按操作方式可分为连续式干燥、间歇式干燥。（c）按照热能供给湿物料的方式可分为传导干燥、对流干燥、辐射干燥、介电加热干燥。本章主要讨论干燥介质是空气，湿分是水的对流干燥过程。,14.1.

3、1 固体去湿方法和干燥过程,（2）对流干燥过程的特点1）对流干燥流程,14.1.1 固体去湿方法和干燥过程,2）干燥过程的传热、传质,3）干燥过程进行的必要条件湿物料表面水汽压力大于干燥介质水汽分压；干燥介质将汽化的水汽及时带走。,结论:对流干燥过程是热质反向传递的过程。,14.2 干燥静力学,14.2.1 湿空气的状态参数14.2.2 湿空气状态的变化过程14.2.3 水分在气固两相间的平衡,14.2.1 湿空气的状态参数,几个名词：1）湿空气：由空气和水蒸汽组成的混合气体p=p干+p水2）饱和湿空气：湿空气中水蒸汽分压等于当时空气温度下水的饱和蒸汽压，即p水=ps3）不饱和湿空气：p水 p

4、s4）干空气：p水=0,（1）空气中水分含量的表示方法）水汽分压p水汽与露点td 测定水汽分压的实验方法是测量露点。露点td：在总压不变的条件下将空气与不断降温的冷壁相接触，直至空气在光滑的冷壁面上析出水雾，此时的冷壁温度称为露点。壁面上析出水雾表明：水汽分压为p水汽的湿空气在露点温度下达到饱和状态。,14.2.1 湿空气的状态参数,11,2）湿度（湿含量）H定义：为每kg干空气所带有的水汽量，单位是kg/kg干气，即：,nv：湿空气中水汽的摩尔数，kmol；na：湿空气中绝干空气的摩尔数，kmol；Mv：水汽的分子量，kg/kmol；Ma：空气的平均分子量，kg/kmol。,12,当湿空气可

5、视为理想气体时，则有：,式中：pv为空气中水蒸汽分压。,H也叫绝对湿度或湿含量,13,当湿空气中水蒸汽分压 pv 恰好等于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Hs。,即：,14.2.1 湿空气的状态参数,说明：湿度由总压和水蒸汽分压决定，当总压固定，则Hf（p水汽）当水蒸汽分压等于该温度下水的饱和蒸汽压ps时，则表该湿空气已经饱和。饱和湿含量Hs=0.622ps/（P ps），故Hs=f(t)如果不是空气和水系统，则系数不是0.622。,14.2.1 湿空气的状态参数,）相对湿度 空气中的水汽分压p水汽与一定总压及一定温度下空气中水汽分压可能达到的最

6、大值之比定义为相对湿度，以表示。,当,当,相对湿度表示了空气中水分含量的相对大小。,14.2.1 湿空气的状态参数,讨论：绝干空气=0饱和时=1,我们讨论的是0 1的空气,愈小，表空气距饱和愈远，则表该空气的载湿能力愈大，t增大，则ps增大，则 减小，则吸湿能力愈大如 1，则该空气已饱和，不可再吸收水分。值随水蒸汽分压和温度而变，=f(p水汽,t)由此,17,【例14-1】湿空气中水的蒸汽分压 pv=2.337kPa，总压 P=100kPa，求20 时的湿度H、相对湿度；若空气分别被加热到50和100，求值。,解：,查p230表13-1，可知 t=20时Ps=2.337 kPa,没有干燥能力,

7、18,查表13-1，可知 t=50,Ps=12.335 kPa,湿度H=？,水蒸气分压没变，故湿度不变,t=100,Ps=101.325 kPa100kPa,温度越高，越小，干燥能力越大。,若t=150,相对湿度=？,19,【例14-2】总压 100kPa，20 空气的湿度为0.01kg/kg绝干气，求：（1）20时空气相对湿度1(2)若空气被加热到80时的2（3）20，总压提至147kPa时的3（4）20，总压提至300kPa时1kg干气析出多少水？,20,（1）查p230表13-1，可知 t=20时Ps=2.337 kPa,（2）查p230表13-1，可知 t=80时Ps=47.36 kP

8、a,（3）当p=147kPa时,21,（4）当p=300kPa时,P、H一定，温度越高，越小，干燥能力越大。,H，t一定，压力越低，越小，干燥能力越大。,结论:湿度H只能表示水汽含量的绝对值；相对湿度才能表示湿空气吸收水汽的能力。,22,干球温度t是用普通温度计测得的湿空气的真实温度。,湿球温度计在空气中所达到的平衡或稳定的温度。,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。,4)干球温度 t,5)湿球温度 tw,14.2.1 湿空气的状态参数,5）湿球温度tw,24,湿球温度tw计算公式（推导过程见P221）:,式中：,：空气至湿纱布的对流传热系数，W/

9、m2；,：以湿度差为推动力的传质系数，kg/m2 s；,：水在湿球温度tw时的汽化潜热，kJ/kg水；,：湿空气在温度为tw下的饱和湿度，kg水/kg干气；,：空气的湿度，kg水/kg干气。,25,*物系性质：与、kH有关的物性；*空气状态：t、H；*流动条件：/kH。,实验表明，与 kH都Re与的0.8次幂成正比，故 与kH之比值与流速无关，只与物性有关。当物系已确定，则物系性质就不再改变，此时，湿球温度只与气相状态有关，即：,影响湿球温度tw的三方面因素：,14.2.1 湿空气的状态参数,对空气-水系统，当被测气流的温度不太高，流速5m/s时，/kH为一常数，其值约为1.09kJ/（kg）

10、，故,14.2.1 湿空气的状态参数,讨论：空气 愈小，偏离饱和愈远，则水气化快，tw，则汽化慢，tw；=1，空气饱和，tw=ttw虽测的是湿纱布的温度，但它是由空气的H和 t 决定。即tw是空气的状态参数。tw=f(H,t)，可由测定 tw后，由上式计算空气的H。,14.2.1 湿空气的状态参数,（2）与过程计算有关的参数上述参数尚不足以满足干燥过程的计算的需要，为此补充定义如下两个参数：湿空气的焓湿空气的比体积绝热饱和温度,14.2.1 湿空气的状态参数,1）湿空气的焓,0时水的汽化热，取2500 kJ/（kg）；,式中,对空气-水系统有：,湿空气的焓的单位kJ/kg干气,干气比热容，空气

11、为1.01kJ/（kg）；,蒸汽比热容，水汽为1.88 kJ/（kg）；,湿比热容,14.2.1 湿空气的状态参数,2）湿空气的比体积,在常压下、t 的1kg干空气的体积为：,在常压下、t 的H kg水汽的体积为：,14.2.1 湿空气的状态参数,常压下温度为t、湿度为H的湿空气比体积为：,湿空气的比体积的单位:m3/kg干气,思考：有人认为湿空气的比体积的倒数是湿空气的密度，你认为对吗？,14.2.1 湿空气的状态参数,3）绝热饱和温度,定义绝热饱和温度tas，在=tas条件下，作热量衡算：,I与I相比甚小，可视为等焓过程,14.2.2 湿空气状态的变化过程,补充说明：1）对于一定t、H的空

12、气tas为一定值，故tas是空气的状态函数。2）对于空气水系统，对照tw的定义式/kH1.09cpH，而ras rw，故tas=twtas是等焓过程计算，因此tas和tw是两个不同的概念。3）对不饱和空气，t tas=tw td4）对饱和空气，t=tas=tw=td,14.2.1 湿空气的状态参数,5）焓湿度图（图）,36/22,H-I图,等I线群（0680）,等H线群（00.2）,等t线群（0250）,等线群（5%100%）,蒸汽分压线群,14.2.1 湿空气的状态参数,等H线（等湿度线）等H线为一系列平行于纵轴的直线。等t线（等温线）等t线为一系列平行于横轴的直线。等I线（等焓线）,等线（

13、等相对湿度线）,14.2.1 湿空气的状态参数,p水汽线(水蒸汽分压线)p水汽线标于=100%线的下方，表示p水汽与H之间的关系。,由,得,14.2.1 湿空气的状态参数,注意：a)当H一定时，t，吸收水汽能力。所以湿空气进入干燥器之前须先经过预热以提高其温度和焓值有利于载热外，同时也是为了降低相对湿度而有利于载湿；b)=100%的线称为饱和曲线，线上各点空气为水蒸汽所饱和，此线上方为未饱和区（1），在这个区域的空气可以作为干燥介质。此线下方为过饱和区域，空气中含雾状水滴，不能用于干燥物料；c)H-I图是以总压p=100kPa为前提绘制的，因此当一定，t 99.7时，ps=100kPa=p，H

14、=常数，等线（图中=5%与=10%两条线）垂直向上为直线与等H线重合。,14.2.1 湿空气的状态参数,d）H-I图中的任意一点代表一个确定的空气状态，其t、tw、H、I等均为定值。已知湿空气的两个独立参数，即可确定一个空气的状态，其他参数可由H-I图查得。e）t-H、t-tw、t-td、t-是相互独立的两个参数，可确定唯一的空气状态点；f）td-H、pv-H、td-pv、tas（tw）-I不是彼此独立的参数，不能确定空气的状态点。,已知状态点求湿空气的参数,A,H,t,I,p,td,tas,tW,已知状态点求湿空气的参数,A,H,t,I,p,td,tas,tW,已知状态点求湿空气的参数,A,

15、H,t,I,p,td,tas,tW,湿度图的练习：,1）已知 t=50，=70%求H，I，tas(tw)，td，p2）已知 t=40，H=0.03Kg水/Kg干求，I，td，tw，p3）已知 t=50，td=30，求状态点4）已知 t=50，tw=30，求状态点5）已知H=0.03kg水/kg干气，td=30，求状态点,H=0.028kg/kg干气，I=121kJ/kg干气,tas=35。,H=0.02kg/kg干气，I=100kJ/kg干气,td=25。,例14-1：利用I-H图确定空气的状态,今测得 t=60，tw=45，求湿空气的湿度H、相对湿度、焓I及露点td。,14.2.2 湿空气状

16、态的变化过程,（1）加热过程,始态A终态B，因p水汽与p不变，为等H过程，t，吸收水汽能力；,14.2.2 湿空气状态的变化过程,始温为t1，若终温t2td，则为等H过程；若终温t3 td，则过程为ADE所示，必有部分水汽凝结为水，空气的湿度降低H3H2，每千克绝干空气析出的水分量为,(2)冷却过程,14.2.2 湿空气状态的变化过程,（3）两股气流的混合,总物料衡算式：,水分衡算式：,焓衡算式：,14.2.2 湿空气状态的变化过程,由杠杆规则得：,例14-2空气状态变化过程的计算,P240,14-2在常压下将温度为18、湿度为0.006kg/kg干气的新鲜空气与部分废气混合，然后将混合气加热

17、，送入干燥器作为干燥介质使用。控制废气与新鲜空气的混合比例以使进干燥器时气体的湿度维持在0.065 kg/kg干气。废气的排出温度为58、相对湿度70%。试求废气与新鲜空气的混合比及混合气进预热器的温度。,（1）查p230表13-1，可知 t=58时Ps=18.146kPa,14.2.3 水分在气固两相间的平衡,一、湿物料中含水量的表示方法,二、水分在气-固两相间的平衡,三、平衡曲线的应用,一、湿物料中含水量的表示方法,1、湿基含水量,2、干基含水量X,3、换算关系,二、水分在气-固两相间的平衡,湿物料,湿空气,接触时间,平衡曲线,达平衡状态时,X*,X,（一）、平衡曲线,平衡含水量X*与空气

18、相对湿度 的关系（25）,1新闻纸2羊毛、毛织物3硝化纤维4丝5皮革6陶土7烟叶8肥皂9牛皮胶10木材11玻璃绒12棉花,1）相对湿度一定时，吸水物质的平衡含水量高于非吸水物质。2）同一物质，相对湿度越大，平衡含水量越高。3）温度对平衡含水量影响不大。4）平衡含水量X*是一定条件下物料被干燥的极限。,结论,在一定的干燥条件下,不能被除去的水分,平衡水分 X*,大于平衡水分的水分,自由水分 X-X*,物料所含水分平衡水分自由水分,平衡水分,自由水分,按能否被除去划分，取决于物料的性质和空气的状态。,1.平衡水分与自由水分,（二）、平衡水分与自由水分,结合水分的特点,结合力强，不易除去。,（三）、

19、结合水分与非结合水分,物料表面吸附及空隙中所含的水分,物料细胞壁及毛细孔道内所含的水分,湿物料,结合水分,非结合水分,结合水分,非结合水分,按除去的难易程度划分，仅取决于物料的性质，而与空气的状态无关。,平衡水分,自由水分,按能否被除去划分，取决于物料的性质和空气的状态。,（四）、两者的区别,固体物料中所含水分的性质,总水分,平衡水分,自由水分,非结合水分,结合水分,三、平衡曲线的应用,1）方向2）极限3)推动力,吸湿现象？,【例14-3】在常压25下，水分在ZnO与空气间的平衡关系为：100%，平衡含水量X*0.02 kg水/kg干料；40%，平衡含水量X*0.007 kg水/kg干料。现将

20、含水量为0.25 kg水/kg干料的ZnO与25，40%的空气接触，求物料的自由水分、平衡水分、结合水分和非结合水分。,平衡水分：X*（40%）=0.007kg水/kg干料,自由水分X=Xt-X*=0.25-0.007=0.243kg水/kg干料,非结合水分X=Xt-X*=0.25-0.02=0.23kg水/kg干料,结合水分：X*（100%）=0.02kg水/kg干料,14.3 干燥速率与干燥过程计算,14.3.1 物料在定态空气条件下的干燥速率,（1）干燥动力学实验,1）实验内容：大量空气流过小块固体物料，气流温度t，相对湿度，流速不变，记录物料的自由含水量X与时间的关系干燥曲线。,14.

21、3.1 物料在定态空气条件下的干燥速率,2）实验结果：,AB-预热段 BC-恒速段CDE-降速段,14.3.1 物料在定态空气条件下的干燥速率,物料的干燥速率即水分汽化速率NA可用单位时间、单位面积（气固接触界面）被汽化的水量表示，即,式中：,试样中绝对干燥物料的质量，kg；试样暴露于气流中的表面积，m2；物料的自由含水量，kg水/kg干料。,3）定义物料的干燥速率：,14.3.1 物料在定态空气条件下的干燥速率,14.3.1 物料在定态空气条件下的干燥速率,注意：干燥曲线或干燥速率曲线是恒定的空气条件（指一定的速率、温度、湿度）下获得的。对指定的物料，空气的温度、湿度不同，速率曲线的位置也不

22、同。,14.3.1 物料在定态空气条件下的干燥速率,（2）恒速干燥阶段BC表面汽化控制阶段1）此时物料表面保持润湿，传质速率决定于外部表面汽化NA=kH（HW-H）。2）空气供给物料的热物料水分汽化需的潜热。3）物料=tw 不变，速率恒定。4）此时除去的是非结合水，物料p表=ps=pw（湿球温度下水的饱和蒸汽压）。,14.3.1 物料在定态空气条件下的干燥速率,（3）降速干燥阶段CE 内部迁移控制阶段 在降速阶段干燥速率的变化规律与物料性质及其内部结构有关。降速的原因大致有如下四个：1）实际汽化表面减少第一降速阶段，CD段，部分表面形成干区。2）汽化面的内移第二降速阶段，DE段，表面全部形成干

23、区。,14.3.1 物料在定态空气条件下的干燥速率,3）平衡蒸汽压下降平衡蒸汽压逐渐下降，使传质推动力减小，干燥速率也随之降低。4）固体内部水分的扩散极慢非多孔性物料物料内部水分的扩散速度物料表面水分的汽化速度。干燥速率取决于固体内部水分的扩散。干燥速率将与气速无关，与表面气固两相的传质系数kH无关，只与物料的性质与接触方式有关。减薄物料厚度,14.3.1 物料在定态空气条件下的干燥速率,（4）临界含水量固体物料在恒速干燥终了时的含水量为临界含水量，而从中扣除平衡含水量后则称临界自由含水量Xc临界含水量不但与物料本身的结构、分散程度有关，也受干燥介质条件（流速、温度、湿度）的影响。,14.3.

24、1 物料在定态空气条件下的干燥速率,（5）干燥操作对物料性状的影响 恒速阶段允许采用较高的气流温度，以提高干燥速率和热的利用率。降速阶段要注意控制物料温度。,14.3.2 间歇干燥过程的计算,（1）恒速阶段的干燥时间1 如物料在干燥之前的自由含水量X1大于临界含水量Xc，则干燥必先有一恒速阶段。忽略物料的预热阶段，恒速阶段的干燥时间1由 积分求出。,14.3.2.1 恒速阶段的干燥时间1,因干燥速率NA为一常数,速率NA由实验决定，也可按传质或传热速率式估算，即,Hw为湿球温度tw下的气体的饱和湿度。,14.3.2.1 恒速阶段的干燥时间1,传质系数的测量技术不如给热系数测量那样成熟与准确，在

25、干燥计算中常用经验的给热系数进行计算。气流与物料的接触方式对给热系数影响很大，以下是几种典型接触方式的给热系数经验式。（1）空气平行于物料表面流动（图14-16a）,kW/m2,式中G为气体的质量流速，kg/（m2s）。上式的试验条件为G=0.68-8.14kg/（m2s），气温t=45-150。,14.3.2.1 恒速阶段的干燥时间1,（2）空气自上而下或自下而上穿过颗粒堆积层（图14-16b）,气体粘度，Pas,式中,气体质量流速，kg/（m2s）,具有与实际颗粒相同表面的 球的直径，m,14.3.2.1 恒速阶段的干燥时间1,（3）单一球形颗粒悬浮于气流中（图14-16c）,气体的密度、

26、粘度和普朗特数。,式中：,气体与颗粒的相对运动速度；,14.3.2.2 降速阶段的干燥时间2,当XX*）所需时间为2。,14.3.2.2 降速阶段的干燥时间2,14.3.2.2 降速阶段的干燥时间2,将 代入 的表达式得,例题14-4降速阶段的干燥时间,已知某物料在恒定空气条件下从自由含水量0.10kg/kg干料干燥至0.04kg/kg干料共需5h，问将此物料继续干燥至自由含水量0.01kg/kg干料还需多少时间？已知此干燥条件下物料的临界自由含水量XC=0.08kg/kg干料，降速阶段的速率曲线可作为通过原点的直线处理。,14.3.2.3干燥结束时的物料温度,降速阶段，干燥速率减慢，物料表面

27、不再能保持湿球温度不变，此时气体传给固体物料的热量中一部分用于物料升温。当物料干燥至平衡含水量时，物料温度等于气温t。,14.3.3 连续干燥过程的一般特性,（1）连续干燥过程的特点以并流连续干燥为例，P249图14-20基本上可分为三个阶段：预热段、表面汽化阶段、升温阶段注意：,14.3.3 连续干燥过程的一般特性,（2）连续干燥过程的数学描述连续干燥过程为定态过程，设备中的湿空气与物料状态沿流动途径不断变化，但流经干燥器任一确定部位的空气和物料状态不随时间而变，故应采用欧拉法考虑，在垂直于气流运动方向上取一设备微元 作为考察对象。以下首先对干燥过程作物料衡算和热量衡算，然后对干燥过程作出简

28、化，列出传热、传质速率方程，计算设备容积。,14.3.4 干燥过程的物料衡算与热量衡算,干燥过程的物料衡算、热量衡算是确定空气用量、分析干燥过程的热效率以及计算干燥器容积的基础。,14.3.4 干燥过程的物料衡算与热量衡算,V：绝干空气流量，kg干气/s；G1、G2：分别为进干燥器的湿物料量和出干燥器的干燥产品量，kg湿料/s；GC：湿物料中绝干物料量，kg干料/s。,（1）物料衡算,14.3.4 干燥过程的物料衡算与热量衡算,1）湿物料的水分蒸发量Wkg水/s 通过干燥器的湿空气中绝干空气量是不变的，又因为湿物料中蒸发出的水分被空气带走，故湿物料中水分的减少量等于湿物料中水分汽化量等于湿空气

29、中水分增加量。,14.3.4 干燥过程的物料衡算与热量衡算,实际空气（新鲜空气）质量流量：,2）干空气用量V（kg干气/S）,空气必须用风机输送，风机的风量（m3湿空气/s）：,14.3.4 干燥过程的物料衡算与热量衡算,H0已知，W可求出，求V关键在于确定出干燥器空气湿度H2，必须与干燥器热量衡算结合才能确定H2。,上式中t、H是风机所在位置空气t、H，风机可能装在预热器前，预热器后，甚至干燥器后。,14.3.4 干燥过程的物料衡算与热量衡算,（2）预热器的热量衡算,预热器：,14.3.4 干燥过程的物料衡算与热量衡算,（3）干燥器的热量衡算,通过干燥器的热量衡算，可以确定物料干燥所消耗的热

30、量或干燥器排出空气的状态。作为计算空气预热器和加热器的传热面积、加热剂的用量、干燥器的尺寸或热效率的依据。,14.3.4 干燥过程的物料衡算与热量衡算,（4）物料衡算与热量衡算的联立求解在设计型问题中，、是干燥任务规定的，气体湿度由空气初始状态决定，可按传热公式求或取,不能任意选择，t1可以选定，这样干燥过程的物料衡算和热量衡算常遇到两种情况：,14.3.4 干燥过程的物料衡算与热量衡算,选择气体出干燥器的状态（如t2及 2），求V及Q补；选定Q补（如许多干燥器Q补=0，即不补充热量）及气体出干燥器状态的一个参数（H2、2、t2中的一个），求出V及另一个气体出口参数（如H2）。第种情况出口空气

31、状态已确定，热量衡算及物料衡算简便。第种情况下，由于出口气状态参数之一是未知数，联立求解物料衡算和热量衡算方程式的计算比较繁琐，因而常对过程作出简化，以便于初步估算。,14.3.4 干燥过程的物料衡算与热量衡算,（5）理想干燥过程的物料衡算和热量衡算简化：1）物料汽化的水份都是在表面汽化阶段除去的；2）干燥器热损失不计Q损=0；3）物料温度的变化忽略1=。4）干燥器内不补充热量Q补=0干燥器内气体传给固体的热量全部用于汽化水分，气体在干燥过程中的状态变化为等焓过程I2=I1（绝热干燥过程），这种简化的干燥过程为理想干燥过程。,14.3.4 干燥过程的物料衡算与热量衡算,图解法（已知t2或 2均

32、可用）,14.3.4 干燥过程的物料衡算与热量衡算,解析法（已知t2时用）,数值法（已知 2时用，可计算求出H2）,上式中只有一个未知数H2可求出，然后再求V。,例题14-5：理想干燥器过程的物料衡算和热量衡算,在常压下将含水质量分数为5%的湿物料以1.58kg/s的速率送入干燥器，干燥产物的含水质量分数为0.5%。所用空气的温度为20、湿度为0.007kg/kg干气，预热温度为127，废气出口温度为82，设为理想干燥过程，试求：（1）空气用量V；（2）预热器的热负荷Q。,采用常压干燥器干燥湿物料。每小时处理湿物料1000 kg，干燥操作使物料的湿基含量由40减至5，干燥介质是湿空气，初温为2

33、0，湿度H00.009kg水/kg绝干空气，经预热器加热至120后进入干燥器中，离开干燥器时废气温度为40，理想干燥过程。试求：（1）水分蒸发量 kg/s；（2）绝干空气消耗量L kg绝干气/s；（3）干燥收率为95时产品量kg/s；（4）如鼓风机装在新鲜空气进口处，风机的风量应为多少m3/s?,例题14-6：干燥器过程的综合计算,14.3.4 干燥过程的物料衡算与热量衡算,实际干燥过程气体出干燥器的状态由物料衡算式（14-33）和热量衡算式（14-38）联立求解决定，即,联立解出H2及V。,（6）实际干燥过程的物料和热量衡算,14.3.5 干燥过程的热效率,（1）空气在干燥器中放出热量的分析

34、,所以,因为,14.3.5 干燥过程的热效率,所以：,令：,14.3.5 干燥过程的热效率,14.3.5 干燥过程的热效率,空气在预热器中所获得的热量为Q,（2）干燥器的热效率,若干燥器内未补充加热，热损失也可忽略，即Q补=Q损=0,14.3.5 干燥过程的热效率,讨论：1）提高热效率可从提高预热温度t1及降低废气出口温度t2两方面着手。2）t1，单位质量干气携带的热量多，完成同样干燥任务V，废气带走的热量相应减少，。空气的预热温度应以物料不致在高温下受热破坏为限。3）t2，H2，则，但 H2 太高，传质推动力(Hw-H)，干燥速率降低，干燥时间延长，设备容积增加；同时，t2 太低，t2 空气

35、 tw，则析出水滴，产品返潮。一般 t2=tw+（2050）,14.3.5 干燥过程的热效率,（3）提高的措施降低废气的温度；提高空气的预热温度；减少干燥过程的各项热损失；a.做好干燥设备和管道的保温工作；b.防止干燥系统的渗透；采用部分废气循环操作 a.充分利用废气余热 b.某些物料干燥时需要空气有一定湿度，避免干裂,14.3.5 干燥过程的热效率,循环比：,，,（4）采用部分废气循环操作,水分衡算：,混合前后总物料衡算：,循环量：,14.3.5 干燥过程的热效率,焓衡算：,优点：a.充分利用蒸汽余热 b.平均温度低对易受热分解的物料干燥有利 c.有废气循环时空气在干燥器内的平均湿度 大，对

36、易发生翘曲或干裂的物料干燥有利缺点：风机送风量，风机能耗。,混合气温度：,预热后空气温度：,14.3.6连续干燥过程设备容积的计算方法,（1）理想干燥过程,式中 对流给热系数，W/m2 单位体积设备的气固传热 面积，m2/m3 体积给热系数，W/m3,14.3.6连续干燥过程设备容积的计算方法,各段，不同,（2）实际干燥过程,14.4 干燥器,14.4.1 干燥器的基本要求14.4.2 常用对流干燥器,14.4.1 干燥器的基本要求,（1）对被干燥物料的适应性（2）设备的生产能力要高（3）能耗的经济性,对干燥器的要求可以概括为：优质，高产，低消耗，操作方便。,14.4.2 常用对流干燥器,（1

37、）箱式干燥器,（1）箱式干燥器,分类：间歇式、连续式优点：结构简单，投资少，适应性强，干燥产物易于进一步粉碎。缺点：装卸料麻烦，热利用率低，干燥不均匀，物料得不到分散。用途：产量不大、品种需要更换的物料的干燥。,（1）箱式干燥器,（2）喷雾干燥器,（2）喷雾干燥器,喷雾干燥器由雾化器、干燥室、产品回收系统、供料及热风系统等部分组成。常用雾化器有三种：压力喷嘴、离心转盘、气流式喷嘴。特点：设备尺寸大，能量消耗多。但由于物料停留时间很短（一般只需310s），适用于热敏物料的干燥，且可省去溶液的蒸发、结晶等工序，由液态直接加工为固体成品。,（2）喷雾干燥器,（2）喷雾干燥器,（3）气流干燥器,（3）

38、气流干燥器,当湿物料为粉粒体，经离心脱水后可在气流干燥器中以悬浮的状态进行干燥。气流干燥器操作的关键是连续而均匀地加料，并将物料分散于气流中。常见的加料器有：滑板、星形、转盘、螺旋式、锥体。,（3）气流干燥器,结构：干燥管，风机，预热器，加料口，旋风分离器。特点：适粉状物料，气流在1525m/s，物料总处于气流中，接触面积大，停留时间短，热效率高，结构简单，活动件少，建造、维修方便。缺点：干燥管较高，风速大，风机功率大，时间太短，结合水不易除去，磨损大。,（3）气流干燥器,（4）流化床干燥器,优点：降低气速使物料处于流化阶段，可以获得足够的停留时间，将含水量降低到规定值。缺点：颗粒在床内的停留

39、时间有的短有的长，有可能使未经干燥的物料从出口益出，而另一些颗粒将在床内高温条件下停留过长。,（4）流化床干燥器,1）单层式气流在颗粒临界流化速度和沉降速度之间，物料成流化状总翻腾于气流中，传质，传热效率高，但颗粒停留时间不好控制，干湿物料混合在一起。2)复层式克服干湿物料的混合。3）卧式可控制停留时间，产品可用冷风冷却。,多层流化床 卧式多室流化床,（4）流化床干燥器,（5）转筒干燥器,（5）转筒干燥器,特点：可使含水量降至很低，处理量大，对各种物料适应性强，长期以来一直广为使用。适水泥、矿石、煤、硫胺、纯碱等物料,（5）转筒干燥器,（5）转筒干燥器,（6）洞道式干燥器,优点：结构简单，投资少，适应性强缺点：装卸料麻烦，热利用率低干燥不均匀，物料得不到分散。,14.4.3 非对流式干燥器,（1）耙式真空干燥器,（2）红外线干燥器,（3）冷冻干燥器,祝大家期末考试取得理想成绩,