化工原理下第14篇董.ppt

固体干燥Dryness of solids 14.1 概述 14.2 干燥静力学 14.3 干燥速率与干燥过程的计算 14.4 干燥器 机械去湿 用离心机、过滤机等除去大量水分。 吸附去湿 用干燥剂吸收物料中的水分。 供热干燥 向物料供热使其中水分汽化，从而干燥物料。工业上最常用的是对流干燥。 含有固体溶质的溶液分散成滴，与热气流接触，湿分汽化，从而得到粉粒状固体产物。 离心喷雾 压力喷雾 传热、传质过程并存。热空气与湿物料直接接触，传热推动力为空气温度与物料表面温度之差。水汽蒸发出来被空气带走，传质推动力为水汽饱和分压与空气主体水汽实际分压差。空气既是载热体又是载湿体，空气必须相当干燥(水汽分压足够低)和较高温度才能完成干燥任务。所以干空气一般先预热到较高温度后进入干燥器进行干燥操作。 干燥操作的必要条件：物料表面水的饱和蒸汽压大于干燥介质中水气的分压。其差值为推动力。 14.1.2 对流干燥流程及经济性 对流干燥可以连续操作也可间歇操作。 (3) 相对湿度? 在一定总压下和温度下，湿空气中水汽分压与空气中水汽分压可能达到的最大值（同温度下水的饱和蒸汽压）之比。 ? =0 绝干空气 ? ＜1 未饱和空气 ? =1 饱和空气（不能作干燥空气） 当空气温度较高时，psP, 此时相对湿度为 由于空气中的水汽不饱和，但湿球表面水的饱和蒸汽压大于空气中的水汽分压，就有水汽不断向空气汽化。汽化所需的热量只能由水温降低来提供。 在空气与湿球间产生温度差，热量由空气向湿球传递。传递热量不够汽化所需时，湿球温度继续下降。同时饱和蒸汽压也降低，汽化速率减小。当传递热量刚好等于汽化所需时，达到平衡。湿球水温不再下降，这个动态平衡的温度就是湿球温度。 空气向湿球表面的对流传热速率必须供给水汽化所需热量 式中tW为湿球温度， HW为湿球表面饱和湿度。 于是 对于水-空气体系， ?1.09 kJ/(kg水. K) 在一定总压下，只要两个独立变量就可确定湿空气的状态，从而确定湿空气的性质。 原则上，知道 pv, ?, H, I, t, tW其中某两个独立参数就可通过前面讨论的基本公式计算出其它参数。但有时计算并不是直接的，比较麻烦。工程上为了方便，将湿空气的性质作成图，用已知条件在图上能迅速查到其它性质。这种图就叫湿空气的湿焓图。 湿度H/(kg水/kg干空气） I-H图的用法 由湿度和温度读出焓值。 由湿度读出水汽分压值。 由湿度读出露点。 由焓I读出绝热饱和温度或湿球温度。 湿度H/(kg水/kg干空气） 湿度H/(kg水/kg干空气） 14.2.2 湿空气状态的变化过程 在预热器中的过程为加热过程。总压和水汽分压没有变化，空气湿度不变。 14.2.2 湿空气状态的变化过程 水汽化吸收热量，空气温度降低。但汽化的水又将热量带入空气。此过程没有热损失时为绝热增湿过程。整个过程的焓增起就是水的焓值。 (14-11) 14.2.2 湿空气状态的变化过程 若水量足够，接触充分，出口气体可达饱和，湿度Has，如果水的温度与出口温度相同，此时空气的出口温度tas，称为绝热饱和温度。 14.2.2 湿空气状态的变化过程 特点：气体传递给水的热量全部恰好等于水汽化所需热量。 例 14-1 今测得空气的干球温度为60?C，湿球温度为45?C ，求湿空气的湿度、相对湿度、焓和露点。 解：注意空气的湿球温度近似等于绝热饱和温度。找出45?C等温线与饱和线的交点，再由等焓线上找出60?C的点即为该空气的状态点。读出焓值、湿度、相对湿度，再过状态点作垂直线交于饱和线即读得露点。 不同湿度空气混合后，温度变化并引起其他性质变化，混合后还是空气。 由物料衡算和热量衡算容易求解。 解： 再由热量衡算求混合气温度。 最好用焓差列式计算 解得 t=47.0 ?C 14.2.3 水分在气-固两相间的平衡 非结合水存在时，平衡蒸汽压始终是水的饱和蒸汽压，没有非结合水时，平衡蒸汽压小于纯水饱和蒸汽压。用含水量X与相对湿度图表示如右图。 在某空气条件下，固体物料与空气平衡时所含水量称平衡水。平衡水是在该条件下不能除去的水分。 14.3 干燥速率与干燥过程的计算Drying rate and the calculation of dryness process