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化工单元操作过程 第9章 干燥 本章培训目标 1.熟知湿空气性质的状态参数和湿物料中水分的性质。 2.掌握干燥操作的基本原理及操作过程。 3.知道干燥速率的主要影响因素，会对干燥器进行物料衡算。 4.了解工业上常用干燥器的结构和工作原理，会正确操作和维护设备。 5.了解干燥过程的节能措施。 9.1 概述 干燥是利用热能除去固体物料中湿分的单元操作。 一、物料的去湿方法 1、机械去湿法：如压滤、抽吸、离心分离、过滤等。 优点：能量低；缺点：去湿不完全。 2、化学去湿法：如用生石灰、浓硫酸等吸湿来除去水分。 优点：去湿完全；缺点：费用高，操作麻烦。 3、热能去湿法：用热能使物料中的湿分汽化，移除蒸汽以除去湿分。 优点：去湿较完全；缺点：能耗高。 在化工生产过程中，常常是两种方法一起使用，当物料中的湿分较多时，采用机械去湿法，然后用热能去湿法进一步除去湿分，这样既可减少能耗，又可以满足生产的要求。 9.1.1干燥过程的分类 1、按操作方式分： 连续式干燥 间歇式干燥 2、按操作压力分： 常压干燥 真空干燥 3、按给湿物料提供热能的方式分： 对流干燥：（直接加热干燥）：将热能以对流的方式传给与其直接接触的湿物料。特点：热能利用率比传导干燥低。 传导干燥（间接加热干燥）：将热能以传导的方式通过金属壁面传给湿物料。特点：热能利用率高。 辐射干燥：热能以电磁波的形式由辐射器发射，射至湿物料表面被其吸收再转变为热能。 介电加热干燥：将需要干燥的物料置于高频电场的交变作用使物料加热而达到干燥。 干燥速率既和传热速率有关，又和传质速率有关，干燥过程中，干燥介质既是载热体又是载湿体。 干燥过程得以进行的条件是表面气膜两侧必须有压力差，即干燥物料表面所产生的水蒸汽压力必须大于干燥介质（空气）中水蒸汽分压。 9.2 湿空气的性质和湿物料的性质 9.2.2 湿物料的性质 对于物料的去湿过程经历了两步：首先是水分从物料内部迁移至表面，然后再由表面汽化而进入空气主体。故干燥速率不仅取决于空气的性质及干燥操作条件，而且还与物料中所含水分的性质有关。 （1）平衡水分和自由水分 根据物料在一定干燥条件下，其所含水分能否用干燥的方法除去来划分，可分为平衡水分与自由水分。 平衡水分：等于或小于平衡含水量，无法用相应空气所干燥的那部分水分。 自由水分：湿物料中大于平衡含水量，有可能被该湿空气干燥除去的那部分水分。 （2）结合水分和非结合水分 根据物料与水分结合力的状况，可分为结合水分和非结合水分。 结合水分：凡湿物料的含水量小于Xs的那部分水分称为结合水分。此时, 其蒸汽压都小于同温度下纯水的饱和蒸汽压。 非结合水分：含水量超过Xs的那部分水分称为非结合水分。此时，湿物料中的水分的蒸汽压等于同温度下纯水的饱和蒸汽压。 9.3 干燥速率与干燥过程物料衡算 干燥速率的大小直接影响到物料干燥所需要的时间，所以干燥速率是影响干燥操作的重要条件。 某物料在恒定干燥条件下干燥，可用实验方法测定干燥曲线及干燥速率曲线。 恒定干燥条件：指干燥过程中空气的湿度、温度、速度以及与湿物料的接触状况都不变。 9.3.1 干燥速率及其影响因素 （1）干燥速率和干燥速率曲线 所谓干燥速率指单位时间、单位干燥面积汽化的水分量。 （2）干燥速率的影响因素 物料的性质和形状 物料的温度 物料的含水量 干燥介质的温度和湿度 干燥介质的流速和流向 干燥器的构造 水分蒸发量 单位时间内从湿物料中除去水分 的质量称为蒸发量，以W表示，单位为kg/s. 空气消耗量 每蒸发1kg的水分所消耗的干空气量称为单位空气消耗量，用l表示。 9.4干燥设备及其操作 9.4.1干燥的操作方式介绍 （1）干燥介质中间加热的空气干燥 （2）干燥介质部分循环的空气干燥 （3）真空干燥 （4）返料干燥 （5）冷冻干燥（升华干燥） （6）高频干燥 （7）红外线干燥 9.4.2常用干燥器的结构和特点 干燥器的要求 （1）能保证产品的工艺要求，如能达到指定的干燥程度，干燥质量均匀等。 （2）干燥速度快，以减小设备尺寸，缩短干燥时间。 （3）热效率高。 （4）干燥系统的流体阻力小，以降低输送机械的能量消耗。 （5）操作控制方便，劳动条件良好，附属设备简单。 干燥器的分类 类 型 干 燥 器 常用对流式干燥器 转筒干燥器 转筒干燥器的优点：机械化程度高，生产能力大，流动阻力小，容易控制，产品质量均匀。此外，转筒干燥器对物料的适应性较强，不仅适用于处理散粒状物料，当处理粘性膏状物料或含水量较高的物料时，可向其中掺入部分干料以降低粘性。 转筒干燥器的缺点：设备笨重，金属材料耗量多，热效率低（约为50%），结构复杂，占地面积大，传动部件需经常维修等。目前国内采用的转筒干燥器直径为0