第四章干燥及干燥器x课件

4.干燥过程干燥过程热空热空气流气流过湿过湿物料物料表面表面热量热量传递传递到湿到湿物料物料表面表面湿物湿物料表料表面水面水分汽分汽化并化并被带被带走走表面表面与内与内部出部出现水现水分浓分浓度差度差内部内部水分水分扩散扩散到表到表面面传热过程传热过程传质过程传质过程传质过程传质过程5.干燥过程推动力干燥过程推动力物料表面水分压物料表面水分压P表水表水 热空气中的水分压热空气中的水分压P空水空水14.干燥过程热空气流过湿物料表面热量传递到湿物料表面湿物料表对流干燥过程对流干燥过程 对流干燥对流干燥-热空气等干燥介质与湿物料接触，热空气等干燥介质与湿物料接触，以对流方式向湿物料传递热量，使湿分汽化，并带走以对流方式向湿物料传递热量，使湿分汽化，并带走所产生的蒸气。所产生的蒸气。l对流干燥对流干燥l-传质与传热传质与传热相结合的过程。相结合的过程。2对流干燥过程 对流干燥-热空气等干燥介质与湿物l干燥过程进行的必要条件干燥过程进行的必要条件:1.1.物料表面的水蒸汽压力物料表面的水蒸汽压力大于大于干燥介质中水蒸汽的分干燥介质中水蒸汽的分压力。压力。2.2.及时及时移走移走干燥过程中产生的蒸汽干燥过程中产生的蒸汽。3干燥过程进行的必要条件:36.干燥要解决的问题干燥要解决的问题除水分量除水分量空气消耗量空气消耗量干燥产品量干燥产品量热量消耗热量消耗干燥时间干燥时间物料衡算物料衡算能量衡算能量衡算 涉及干燥速率和水在涉及干燥速率和水在气固相的平衡关系气固相的平衡关系涉及湿空气的性质涉及湿空气的性质干燥内容：干燥内容：干燥静力学干燥静力学 物料衡算物料衡算 热量衡算热量衡算干燥动力学干燥动力学 物料含水性质物料含水性质 干燥速率干燥速率 干燥时间干燥时间46.干燥要解决的问题除水分量物料衡算能量衡算 涉及干燥速率和质量守恒质量守恒-进入与离开的物料质量之差，等于该过程中累积的进入与离开的物料质量之差，等于该过程中累积的物料质量，即物料质量，即 对于稳定状态，若各物理量不随时间改变，过程中无对于稳定状态，若各物理量不随时间改变，过程中无物料积累，则物料积累，则输入量输出量累积量输入量输出量累积量输入量输出量输入量输出量物料平衡物料平衡第一节第一节 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物料衡算物料衡算目的：计算水分蒸发量、空气耗量和干燥产品量目的：计算水分蒸发量、空气耗量和干燥产品量5质量守恒-进入与离开的物料质量之差，等于该过程中累积的物物料衡算要规定计算基准物料衡算要规定计算基准一）、物料含水量的两种表示方法一）、物料含水量的两种表示方法式中：式中：m mw w-湿物料中的含水质量湿物料中的含水质量 G-G-湿物料的总质量湿物料的总质量 Gc-Gc-绝干物料的质量绝干物料的质量干燥前后绝干物料的质量不变干燥前后绝干物料的质量不变 6物料衡算要规定计算基准一）、物料含水量的两种表示方法式中：干总结：总结：湿基含水量湿基含水量 w干基含水量干基含水量 w7总结：湿基含水量 w干基含水量 w7二）物料衡算：二）物料衡算：1)1)水分蒸发量水分蒸发量 W WG G1 1、G G2 2-干燥前、后湿物料的质量干燥前、后湿物料的质量流量流量,kg/h,kg/hG Gc c-绝干物料的质量流量绝干物料的质量流量m mw w 湿物料中的含水质量湿物料中的含水质量8二）物料衡算：82）空气用量）空气用量单位空气消耗量单位空气消耗量92）空气用量单位空气消耗量9水分衡算：水分衡算：LH1+GX1=LH2+GX2 （G kg绝干物料绝干物料/s）水分蒸发量水分蒸发量 W（kg水水/s）干燥产品流量干燥产品流量 G2（kg湿物料湿物料/s）W=L（H2-H1）=G（X1-X2 ）绝干空气耗量绝干空气耗量 L（kg绝干空气绝干空气/s）G（X1-X2 ）L=H2-H1 =W/（H2-H1）G2（1-w2）=G1（1-w1）G1（1-w1）G2=1-w2 G2=G1-W干燥设备干燥设备新鲜空气新鲜空气 L，H1干燥产品干燥产品 G2，X2废气废气 L，H2湿物料湿物料 G1，X1（G kg绝干物料绝干物料/s）（G1、G2 kg湿物料湿物料/s）（L kg绝干空气绝干空气/s）H-含湿量含湿量小结小结10水分衡算：LH1+GX1=LH2+GX2 练习：在常压连续干燥器中用状态为在常压连续干燥器中用状态为t=25t=25，H=0.005kg/kgH=0.005kg/kg的空气，将物料自含水量的空气，将物料自含水量50%50%干干燥至燥至6%6%（均为湿基），干燥后废气含湿量（均为湿基），干燥后废气含湿量H=0.034kg/kgH=0.034kg/kg，试求每小时干燥，试求每小时干燥1000kg1000kg湿物料湿物料的水分蒸发量和所需的空气量。的水分蒸发量和所需的空气量。11练习：在常压连续干燥器中用状态为t=25，H=水分蒸发量为：水分蒸发量为：水分蒸发量为：水分蒸发量为：其中：其中：其中：其中：所以：所以：所以：所以：干空气量：干空气量：干空气量：干空气量：或或或或解：解：12水分蒸发量为：其中：所以：干空气量：或解：12依据依据:能量守恒。能量守恒。干燥器的热平衡：收入热量干燥器的热平衡：收入热量=支出热量支出热量三）能量平衡干燥过程包括干燥过程包括预热和干燥预热和干燥预热和干燥预热和干燥两部分两部分13依据:能量守恒。三）能量平衡干燥过程包括预热和干燥两部分1 G1,X1 L,H0 预热器预热器预热器预热器 L,H1干燥室干燥室干燥室干燥室H2 G2,X2t t0 0,0 0,I,I0 0t t1 1,1 1,I,I1 1t t2 2,2 2,I,I2 2L Lq ql lq qp pq qd d状态变化过程较为简单状态变化过程较为简单状态变化过程较为简单状态变化过程较为简单温度升高而湿度不变温度升高而湿度不变温度升高而湿度不变温度升高而湿度不变状态变化过程较为复杂，状态变化过程较为复杂，状态变化过程较为复杂，状态变化过程较为复杂，求解空气状态也比较困难求解空气状态也比较困难求解空气状态也比较困难求解空气状态也比较困难由于空气和物料间进行热和质的交换，由于空气和物料间进行热和质的交换，由于空气和物料间进行热和质的交换，由于空气和物料间进行热和质的交换，而且还有其它外加热量而且还有其它外加热量而且还有其它外加热量而且还有其它外加热量作简化作简化作简化作简化等焓干燥过程等焓干燥过程等焓干燥过程等焓干燥过程或非等焓干燥过程或非等焓干燥过程或非等焓干燥过程或非等焓干燥过程（1 1）干燥过程分析）干燥过程分析14 G1（2）干燥器的热量衡算*一）一）理论干燥过程（理论干燥过程（等焓干燥过程或绝热干燥过程等焓干燥过程或绝热干燥过程）-进入干燥器的热量全部用于蒸发水进入干燥器的热量全部用于蒸发水满足条件：满足条件：不向干燥器补充热量；不向干燥器补充热量；干燥器的热损失可忽略；干燥器的热损失可忽略；进、出制品的温度不变；进、出制品的温度不变；物料进出干燥器的焓相等物料进出干燥器的焓相等衡算规则：衡算规则：冷空气的热焓冷空气的热焓+预热空气得热量预热空气得热量=进入干燥器空气的热量进入干燥器空气的热量=离开干燥器空气的热量离开干燥器空气的热量理论干燥过程理论干燥过程图解图解15（2）干燥器的热量衡算*一）理论干燥过程（等焓干燥过程或二）实际干燥过程二）实际干燥过程-非等焓（非理想）干燥过程非等焓（非理想）干燥过程干燥器的热损失不能忽略，干燥器的热损失不能忽略，物料进出干燥器时的焓不相物料进出干燥器时的焓不相等等可分以下几种情况：可分以下几种情况：可分以下几种情况：可分以下几种情况：1 1）干燥器中不补充热量，即干燥器中不补充热量，即干燥器中不补充热量，即干燥器中不补充热量，即Q Q Q Qd d d d=0=0=0=0。物料进出干燥器的焓。物料进出干燥器的焓。物料进出干燥器的焓。物料进出干燥器的焓差均不能忽略，差均不能忽略，差均不能忽略，差均不能忽略，I I I I2 2 2 2IIIII1 1。3 3）等温干燥）等温干燥）等温干燥）等温干燥16二）实际干燥过程-非等焓（非理想）干燥过程干燥器的热损衡算规则：衡算规则：干燥介质带入的热量干燥介质带入的热量(预热量预热量)+)+蒸发水带入的蒸发水带入的热量热量+补充热量补充热量=加热干燥物料的热量加热干燥物料的热量+废气带走的热量废气带走的热量+干燥器干燥器表面散失热量表面散失热量三）干燥器的热效率三）干燥器的热效率 h h表示干燥器的性能表示干燥器的性能表示干燥器的性能表示干燥器的性能 h h 热利用程度热利用程度热利用程度热利用程度17衡算规则：三）干燥器的热效率h表示干燥器的性能h 干燥系统的热量衡算干燥系统的热量衡算（计算空气吸热（计算空气吸热 Qp、物料吸热、物料吸热 QD 和和 消耗的总热量消耗的总热量Q）I kJ/kg绝干绝干空气空气焓焓I kJ/kg绝干绝干物料物料焓焓 物料温度物料温度Qp=L（I1-I0）QD=L（I2-I1）+G（I2-I1）+QL空气吸收的热空气吸收的热 物料吸收的热物料吸收的热 热损失热损失Q=Qp+QD=L（I2-I0）+G（I2-I1）+QLH0 t0 I0H2 t2 I2G1，X1 1 ，I1G2，X2 2 ，I2H1 t1 I1QD Qp补充热补充热18干燥系统的热量衡算I kJ/kg绝干空气焓I kJ/k空气吸收的热空气吸收的热 物料吸收的热物料吸收的热 热损失热损失经简化并整理可得：经简化并整理可得：Q=1.01 L（t2-t0）+W（2490+1.88 t2）+GCm（2-1）+QL 空气用热空气用热 蒸发水用热蒸发水用热 加热干物料用热加热干物料用热 热损失热损失Q=Qp+QD=L（I2-I0）+G（I2-I1）+QL W（2490+1.88 t2）热效率热效率 =100%Q（忽略湿物料中水分带入系统的焓）（忽略湿物料中水分带入系统的焓）空气吸收的热空气吸收的热：预热预热 +干燥干燥物料吸收的热：物料吸收的热：蒸发水用热蒸发水用热+加热干物料用热加热干物料用热 19空气吸收的热 物料吸收的热 热损失经简化并 等焓干燥过程等焓干燥过程 (又称绝热干燥、理想干燥又称绝热干燥、理想干燥)条件：条件：QD=0 QL=0 G（I2-I1）=0 得：得：I2=I1QD=L（I2-I1）+G（I2-I1）+QL 两式相加得：两式相加得：空气通过干燥器时的状态变化（确定干燥器出口处空气状态参数）空气通过干燥器时的状态变化（确定干燥器出口处空气状态参数）Qp=L（I1-I0）QD+L（I1-I0）=L（I2-I0）+G（I2-I1）+QL 依此式分析焓变化依此式分析焓变化非等焓干燥过程非等焓干燥过程条件：条件：（1）QD=0 QL0 G（I2-I1）0 得：得：I1 I2 BC1线在线在BC线下方线下方（2）QD QL+G（I2-I1）得：得：I1 I2 BC2线在线在BC线上方线上方（3）等温下进行，）等温下进行，BC3线线H0 t0 I0H2 t2 I2G1，X1 1 ，I1G2，X2 2 ，I2H1 t1 I1QD Qp 补充补充 热热20 等焓干燥过程 例例1 在在 总总 压压 100kpa下下 将将 温温 度度 为为 18，含含 湿湿 度度 为为0.006kg/kg的的空空气气加加热热，送送入入干干燥燥器器作作为为干干燥燥介介质质使使用用。进进干干燥燥器器时时的的气气体体的的含含湿湿度度维维持持在在0.065kg/kg。废废气气的的排排出出温温度度为为58 、相相对对湿湿度度70%。设设气气体体在在干干燥燥器器内内状状态态的的变变化化是是一一绝绝热热过过程程，试试求求空空气气进进入入干干燥器时的温度。燥器时的温度。21例1 在总压100kpa下将温度为18，解：解：解：解：查出查出查出查出t t2 2=58=58时的饱和水蒸汽压时的饱和水蒸汽压时的饱和水蒸汽压时的饱和水蒸汽压 ps=18.2kPa废气中的水汽分压为：废气中的水汽分压为：废气中的水汽分压为：废气中的水汽分压为：pv=ps=0.70 x 18.2=12.7kPa废气含湿度：废气含湿度：废气含湿度：废气含湿度：废气的焓：废气的焓：废气的焓：废气的焓：根据题设干燥器内空气状态的变化为一绝热过程，故进干燥器根据题设干燥器内空气状态的变化为一绝热过程，故进干燥器根据题设干燥器内空气状态的变化为一绝热过程，故进干燥器根据题设干燥器内空气状态的变化为一绝热过程，故进干燥器时气体的焓与废气的焓相等。即时气体的焓与废气的焓相等。即时气体的焓与废气的焓相等。即时气体的焓与废气的焓相等。即预热器出口温度预热器出口温度预热器出口温度预热器出口温度22解：查出t2=58时的饱和水蒸汽压 ps=18.2k例例2 在在常常压压连连续续干干燥燥器器中中将将物物料料自自含含水水量量50%干干燥燥至至6%（均均为为湿湿基基）。设设空空气气在在干干燥燥器器中中经经历历等等焓焓过过程程，已已知知进进入入预预热热器器空空气气的的状状态态为为to=36，Ho=0.028kg/kg、预预热热器器出出口口空空气气为为to=54，废废气气的的状状态态为为t2=38 ，H2=0.034kg/kg，试试求求每每小小时时干干燥燥1000kg湿湿物物料料所所需需的的空空气气量量及及预预热热器器的的加加热热量量，设预热器的热量损失可忽略。设预热器的热量损失可忽略。23例2 在常压连续干燥器中将物料自含水量50I I2 2=I=I1 1解：解：解：解：过程路线及有关参数如下：过程路线及有关参数如下：过程路线及有关参数如下：过程路线及有关参数如下：空气状态点空气状态点空气状态点空气状态点（t t0 0=36=36，H H0 0=0.028=0.028）预热预热预热预热H H0 0=H=H1 1（t t1 1=54=54，H H1 1=0.028=0.028）（t t2 2=38=38，H H2 2=0.034=0.034）干燥干燥干燥干燥水分蒸发量为：水分蒸发量为：水分蒸发量为：水分蒸发量为：其中：其中：其中：其中：所以：所以：所以：所以：24I2=I1解：过程路线及有关参数如下：空气状态点预热H0=H绝干空气量可由整个干燥系统的物料衡算求得，即：绝干空气量可由整个干燥系统的物料衡算求得，即：绝干空气量可由整个干燥系统的物料衡算求得，即：绝干空气量可由整个干燥系统的物料衡算求得，即：故空气量为：故空气量为：故空气量为：故空气量为：预热器的传热量为：预热器的传热量为：预热器的传热量为：预热器的传热量为：其中其中其中其中所以所以所以所以25绝干空气量可由整个干燥系统的物料衡算求得，即：故空气量为：预第二节第二节干燥速度和干燥时间干燥速度和干燥时间干燥动力学干燥动力学干燥动力学干燥动力学物料衡算和热量衡算物料衡算和热量衡算物料衡算和热量衡算物料衡算和热量衡算WW、L L、QQ选风机、预热器选风机、预热器选风机、预热器选风机、预热器干燥速度和干燥时间（干燥动力学）干燥速度和干燥时间（干燥动力学）干燥速度和干燥时间（干燥动力学）干燥速度和干燥时间（干燥动力学）干燥器的设计干燥器的设计干燥器的设计干燥器的设计 干燥速度即取决于空气的性质和操作条件，也取决于水分在空干燥速度即取决于空气的性质和操作条件，也取决于水分在空干燥速度即取决于空气的性质和操作条件，也取决于水分在空干燥速度即取决于空气的性质和操作条件，也取决于水分在空气与物料间的平衡关系。气与物料间的平衡关系。气与物料间的平衡关系。气与物料间的平衡关系。水分在空气与物料间的平衡关系水分在空气与物料间的平衡关系 用干燥方法从物料中除去水分与用干燥方法从物料中除去水分与用干燥方法从物料中除去水分与用干燥方法从物料中除去水分与l l物料结构物料结构物料结构物料结构l l空气状态空气状态l l含水分的性质含水分的性质含水分的性质含水分的性质 有关有关有关有关 p pWWp pN NQQt tt tWW热空气热空气热空气热空气物料物料物料物料湿分湿分湿分湿分26第二节干燥速度和干燥时间干燥动力学物料衡算和热量衡算W、L、l干燥过程中，物料内的水分先扩散到物料表干燥过程中，物料内的水分先扩散到物料表面，再向干燥介质主流扩散。面，再向干燥介质主流扩散。l水分在物料内部的扩散速率与物料结构以及水分在物料内部的扩散速率与物料结构以及物料中水分的性质有关。物料中水分的性质有关。l水分除去的难易程度取决于物料与水分的结水分除去的难易程度取决于物料与水分的结合方式。合方式。一、物料中含水分的性质一、物料中含水分的性质27干燥过程中，物料内的水分先扩散到物料表面，再向干燥介质主流扩 物料的平衡含水量曲线一、能否除去一、能否除去平衡水分平衡水分自由水分自由水分二、难易除去二、难易除去结合水结合水非结合水非结合水28 物料的平衡含水量曲线一、能否除去28pw(pw*)pspwOASX*XSX*(X)水的蒸汽压与含水量的关系曲线：水的蒸汽压与含水量的关系曲线：水的蒸汽压与含水量的关系曲线：水的蒸汽压与含水量的关系曲线：p pww*XX的关系的关系的关系的关系一）一）一）一）结结合水分与非合水分与非合水分与非合水分与非结结合水分合水分合水分合水分水水固相固相X X X Xs s p pWW*p ps s非结合水分非结合水分非结合水分非结合水分以机械方法附着在物料上德部分水分。以机械方法附着在物料上德部分水分。以机械方法附着在物料上德部分水分。以机械方法附着在物料上德部分水分。特点：无结合力，易除去。特点：无结合力，易除去。特点：无结合力，易除去。特点：无结合力，易除去。X X X Xs s p pWW*p pwwpps s 结合水分结合水分结合水分结合水分以某种力（化学力、毛细管力、吸以某种力（化学力、毛细管力、吸以某种力（化学力、毛细管力、吸以某种力（化学力、毛细管力、吸附力等）附着在物料上。附力等）附着在物料上。附力等）附着在物料上。附力等）附着在物料上。特点：结合水的蒸气压低于同温下水的特点：结合水的蒸气压低于同温下水的特点：结合水的蒸气压低于同温下水的特点：结合水的蒸气压低于同温下水的饱和蒸气压饱和蒸气压饱和蒸气压饱和蒸气压;借化学力或物理化学力借化学力或物理化学力借化学力或物理化学力借化学力或物理化学力与固体相结合，较难去除。与固体相结合，较难去除。与固体相结合，较难去除。与固体相结合，较难去除。29pw(pw*)pspwOASX*XSX*(X)水的蒸汽压与含二）平衡水分与自由水分二）平衡水分与自由水分二）平衡水分与自由水分二）平衡水分与自由水分平衡水分平衡水分-在一定空气状态下的干燥极限在一定空气状态下的干燥极限 在在一一定定的的干干燥燥条条件件下下，物物料料中中不不能能被被除除去去的的那那部部分分水水分分称称为为平平衡衡水分。平衡水分必定是结合水分。水分。平衡水分必定是结合水分。自由水分自由水分自由水分自由水分能除去的水分，即能除去的水分，即能除去的水分，即能除去的水分，即X-XX-X*的那部分水的那部分水的那部分水的那部分水区别：区别：结合水分与非结合水分，仅取决于物料本身；结合水分与非结合水分，仅取决于物料本身；平平衡衡水水分分与与自自由由水水分分，不不仅仅取取决决于于物物料料本本身身，则则还还取取决决于于干干燥燥介质的状况，物料的平衡水分随温度升高而减少。介质的状况，物料的平衡水分随温度升高而减少。例例如如：棉棉花花与与50%的的空空气气相相接接触触。当当空空气气的的温温度度由由37.8升升高高到到93.3时，平衡水分由时，平衡水分由0.073降至降至0.057kg水水/kg绝干气，约减少绝干气，约减少25%。物料中的总水分物料中的总水分物料中的总水分物料中的总水分=自由水分自由水分自由水分自由水分+平衡水分平衡水分平衡水分平衡水分30二）平衡水分与自由水分平衡水分-在一定空气状态下三）水分与物料的三）水分与物料的三）水分与物料的三）水分与物料的结结合方式合方式合方式合方式水分与物料的结合方式对干燥速度有显著的影响。水分与物料的结合方式对干燥速度有显著的影响。水分与物料的结合方式对干燥速度有显著的影响。水分与物料的结合方式对干燥速度有显著的影响。附着水分附着水分附着水分附着水分毛细管水分毛细管水分毛细管水分毛细管水分溶胀水分溶胀水分溶胀水分溶胀水分p pww*=p=pww，非结合水分，较易除去，非结合水分，较易除去，非结合水分，较易除去，非结合水分，较易除去凹表面曲率的影响，凹表面曲率的影响，凹表面曲率的影响，凹表面曲率的影响，p pww*ppww，结合水分，较难除去，结合水分，较难除去，结合水分，较难除去，结合水分，较难除去物料组成的一部分，物料组成的一部分，物料组成的一部分，物料组成的一部分，p pww*p 平衡含水量，可以干燥除去的那部分水分。平衡含水量，可以干燥除去的那部分水分。2 2）平衡水分与自由水分平衡水分与自由水分是是物料性质物料性质和和空气状态空气状态的函数。的函数。说明说明：1 1）平衡水分是是干燥的极限；）平衡水分是是干燥的极限；自由水分是自由水分是湿物料中超过平衡水分的那部分水分。湿物料中超过平衡水分的那部分水分。3 3）同种物料，空气的）同种物料，空气的越小，平衡含水量越低，能够干越小，平衡含水量越低，能够干燥除去的水分越多；当燥除去的水分越多；当 0 0时，平衡含水量为零，即时，平衡含水量为零，即只有绝干空气才能将湿物料干燥成绝干物料。只有绝干空气才能将湿物料干燥成绝干物料。33小结：平衡水分及自由水分-按物料中的水分能否被干燥除去划分自自由由水水分分平平衡衡水水分分总总水水分分非非结结合合水水分分结结合合水水分分34自由水分平衡水分总水分非结合水分结合水分34确定设备的大小确定设备的大小确定设备的大小确定设备的大小干燥速度干燥速度干燥速度干燥速度恒定干燥条件：恒定干燥条件：恒定干燥条件：恒定干燥条件：湿空气的状态（湿空气的状态（湿空气的状态（湿空气的状态（温度、湿度温度、湿度温度、湿度温度、湿度）不变、）不变、）不变、）不变、空气流速空气流速空气流速空气流速不变、不变、不变、不变、与物料的接触方式与物料的接触方式与物料的接触方式与物料的接触方式不变不变不变不变 二、恒定干燥的干燥速率二、恒定干燥的干燥速率35确定设备的大小干燥速度恒定干燥条件：湿空气的状态（温度、湿度1 1、干燥速率曲线、干燥速率曲线 -干燥速率与含水量的关系干燥速率与含水量的关系 预热段预热段ABAB；恒速干燥段；恒速干燥段BCBC；降速干燥段；降速干燥段CDECDE2 2 干燥过程阶段干燥过程阶段恒速干燥段恒速干燥段BCBC-表面气化控制阶段表面气化控制阶段空气传给物料的显热空气传给物料的显热=水分汽化所需水分汽化所需的潜热的潜热物料表面充满非结合水，表面温度维物料表面充满非结合水，表面温度维持在持在t tw w不变不变物料的含水量随干燥时间直线下降物料的含水量随干燥时间直线下降干燥速率保持恒定干燥速率保持恒定干燥速率只取决于空气状况，与物料干燥速率只取决于空气状况，与物料无关。无关。36预热段AB；恒速干燥段BC；降速干燥段CDE2 干燥过程阶段降速干燥段CDE-内部迁移控制阶段热空气传给物料的热量一部分用于加热物热空气传给物料的热量一部分用于加热物料使其由料使其由twtw升高到升高到2 2，另一部分用于水，另一部分用于水分汽化分汽化物料升温物料升温在此阶段内干燥速率随物料含水量的减少在此阶段内干燥速率随物料含水量的减少而降低，直至物料的含水量等于平衡含水而降低，直至物料的含水量等于平衡含水量量X X*干燥速率逐渐降低，降为零时干燥过程停干燥速率逐渐降低，降为零时干燥过程停止止干燥速率只取决于物料状况，与空气无关干燥速率只取决于物料状况，与空气无关37降速干燥段CDE-内部迁移控制阶段37降速干燥速率曲线降速干燥速率曲线l因物料的内在性质不同而异。因物料的内在性质不同而异。l四种典型形状的干燥速率曲线。四种典型形状的干燥速率曲线。l（a）大孔隙粒状物料层干燥、粉粒状物料分散干燥、液滴干燥及薄片状物料等的干燥，其干燥速率与含水量近似呈线性关系。l（b）非亲水性细粉粒堆积层或纤维状物料层的干燥，依靠毛细管力的作用，使水分通过细小孔隙向物料表面传递。l（c）纤维性物料（木材）或细小粉粒物料（粘土、淀粉）等亲水性物料的干燥，第一降速阶段水分的传递主要依靠毛细管力，而第二降速阶段水分与水汽的传递主要依靠扩散作用。ld）肥皂、胶类等能与水形成均相溶液的无孔吸湿性物料的干燥，物料内部与表面有浓度差，水分借扩散作用向表面传递，在表面汽化。这类物料不存在恒速干燥阶段。38降速干燥速率曲线因物料的内在性质不同而异。（a）大孔隙粒状说明说明:XcXc随物料的性质、厚度及干燥速率等有关随物料的性质、厚度及干燥速率等有关 无孔吸水性物料的无孔吸水性物料的Xc 多孔物料多孔物料物料层越厚，物料层越厚，c c值越大值越大恒速干燥段干燥速率大，这可能使物料表面板结，恒速干燥段干燥速率大，这可能使物料表面板结，较早地进入降速干燥段，较早地进入降速干燥段，c c较大较大c c值越大，转入降速干燥段越早，所需干燥时间越值越大，转入降速干燥段越早，所需干燥时间越长，对干燥过程不利长，对干燥过程不利减小减小X Xc c措施措施-减低物料层的厚度，加强对物料的搅减低物料层的厚度，加强对物料的搅拌拌,增大干燥面积增大干燥面积临界含水量临界含水量Xc临界点临界点-恒速干燥与降速干燥恒速干燥与降速干燥两个阶段的交点两个阶段的交点物料内部水分向表面迁移的速率物料内部水分向表面迁移的速率小于小于表面气化的速率表面气化的速率临界含水量临界含水量X Xc-Cc-C点对应的物料含水量点对应的物料含水量39说明:Xc随物料的性质、厚度及干燥速率等有关临界含水量Xc3l临界含水量Xc值是干燥设计的重要参数，它不仅与物料的含水性质、大小、形态、堆积厚度有关，而且与干燥介质的温度、湿度、流速以及同物料的接触状态有关。l（1）同样大小和形态的吸水性物料的Xc值大于非吸水性物料；l（2）同一种粉粒状物料，当呈堆积状态干燥时，其Xc0.10；若该为分散状态干燥时，Xc0.01；膏糊状物料，若以层状干燥时，Xc 0.3，若边干燥边破碎成粉粒状，可降至Xc 0.01；l（3）恒速干燥阶段的干燥速率与空气的温度、湿度及流速有关。当空气温度升高、湿度减小、流速增大时，物料的干燥速率增高，Xc值也将增大。40临界含水量Xc值是干燥设计的重要参数，它不仅与物料的含水性质第三节第三节 常用干燥器的分类常用干燥器的分类 41第三节 常用干燥器的分类 41.swf1 1厢式干燥器厢式干燥器常用对流干燥器常用对流干燥器又称盘式干燥器，是一种又称盘式干燥器，是一种常压间歇操作的最古老的常压间歇操作的最古老的干燥设备之一。一般小型干燥设备之一。一般小型的称为烘箱的称为烘箱(箱式干燥器箱式干燥器)，大型的称为烘房。，大型的称为烘房。42.swf1厢式干燥器常用对流干燥器又称盘式干燥器，是一种常按气体流动的方式分按气体流动的方式分:并流式、穿流式和真空式并流式、穿流式和真空式 厢式干燥器的特点厢式干燥器的特点（1 1）结构简单，设备投资少，适应性强。结构简单，设备投资少，适应性强。（2 2）适用于干燥粒状、片状和膏状物料，较贵重的物料）适用于干燥粒状、片状和膏状物料，较贵重的物料,批批量小量小，尤其适合于实验室应用。，尤其适合于实验室应用。（3 3）干燥不均匀，干燥时间长、装卸物料劳动强度大，操）干燥不均匀，干燥时间长、装卸物料劳动强度大，操作条件差。作条件差。装卸物料热损失大，产品质量不易均匀。装卸物料热损失大，产品质量不易均匀。43按气体流动的方式分:并流式、穿流式和真空式 432洞道式干燥器洞道式干燥器 洞道式干燥器的器身为狭长的洞道，内敷设铁轨，洞道式干燥器的器身为狭长的洞道，内敷设铁轨，一系列的小车载着盛于浅盘中或悬挂在架上的湿物料通一系列的小车载着盛于浅盘中或悬挂在架上的湿物料通过洞道，在洞道中与热空气接触而被干燥。小车可以连过洞道，在洞道中与热空气接触而被干燥。小车可以连续地或间歇地进出洞道。续地或间歇地进出洞道。442洞道式干燥器 洞道式干燥器的器身为狭长的洞道，内敷洞道干燥器的特点：洞道干燥器的特点：l洞道干燥器的容积大，小车在器内停留时间长，处洞道干燥器的容积大，小车在器内停留时间长，处理量大理量大l可干燥长时间的物料，如木材、陶瓷等。可干燥长时间的物料，如木材、陶瓷等。l干燥介质为热空气或烟道气，气速一般应大于干燥介质为热空气或烟道气，气速一般应大于2 23m/s3m/s。l洞道中也可采用中间加热或废气循环操作。洞道中也可采用中间加热或废气循环操作。45洞道干燥器的特点：洞道干燥器的容积大，小车在器内停留时间长，3.带式干燥器带式干燥器 带式干燥器干燥室的截面为长方形，内部安装有网状传带式干燥器干燥室的截面为长方形，内部安装有网状传送带，物料置于单层或多层传送带上，气流与物料错流流动，送带，物料置于单层或多层传送带上，气流与物料错流流动，带子在前移过程中，物料不断地与热空气接触而被干燥。带子在前移过程中，物料不断地与热空气接触而被干燥。463.带式干燥器 带式干燥器干燥室的截面为长方带式干燥器的特点：带式干燥器的特点：l物料的运动方向上可分区，可实现不同区段内物料的运动方向上可分区，可实现不同区段内气流的方向、温度、湿度及速度的不同调控气流的方向、温度、湿度及速度的不同调控l物料在带式干燥器内基本可保持原状，也可同物料在带式干燥器内基本可保持原状，也可同时连续干燥多种固体物料时连续干燥多种固体物料l要求带上物料的堆积厚度、装载密度均匀一致，要求带上物料的堆积厚度、装载密度均匀一致，否则通风不均匀，会使产品质量下降否则通风不均匀，会使产品质量下降,适用于适用于干燥颗粒状、块状和纤维状的物料干燥颗粒状、块状和纤维状的物料l生产能力及热效率较低，热效率约在生产能力及热效率较低，热效率约在40%40%以下以下47带式干燥器的特点：物料的运动方向上可分区，可实现不同区段内气4.4.转筒干燥器转筒干燥器气固在转筒内逆流接触，随着转筒的旋转，气固在转筒内逆流接触，随着转筒的旋转，物料在重力作用下流向较低的一端。物料在重力作用下流向较低的一端。转筒干燥器的特点：转筒干燥器的特点：（1 1）机械化程度高，可连续操作，）机械化程度高，可连续操作，生产能力大，流体阻力小，容生产能力大，流体阻力小，容易控制，产品质量均匀易控制，产品质量均匀,操作稳操作稳定可靠。定可靠。（2 2）对物料含水量、粒度等变动）对物料含水量、粒度等变动的适应性强的适应性强,适用于粉粒状、适用于粉粒状、片状及块状物料的干燥。片状及块状物料的干燥。（3 3）设备笨重，占地面积大。）设备笨重，占地面积大。.swf484.转筒干燥器气固在转筒内逆流接触，随着转筒的旋转，物料在练习：练习：1、物料的平衡水分一定是（）A 非结合水分 B 自由水分 C 结合水分 D 临界水分答：C2、湿空气在间接加热过程中不变化的参数是（）A 焓 B 相对湿度 C 露点 D 湿球温度答：C3、干燥的必要条件是（），干燥过程是（）与（）相结合的过程。答：物料表面水分蒸汽压大于干燥介质中水气的分压 传质 传热 4、在同样的干燥条件（干空气的t,H一定）下，湿物料的尺度减小，则临界含水量（），平衡含水量（）。答：降低 不变49练习：1、物料的平衡水分一定是（）495、在连续干燥器之前用预热器加热空气，被加热的空气获得的热量按其去向可分为哪四项？答：1）加热空气 2）加热物料 3）蒸发水分 4）热损失6、对一定湿度的空气，当空气温度升高时，露点温度td（）。答：不变 7、通过干燥不可能被除去的水分是（）。平衡水分 自由水分 结合水 非结合水答：8、一般干燥过程可划分为（）阶段和（）阶段。答：恒速干燥阶段 ，降速干燥阶段505、在连续干燥器之前用预热器加热空气，被加热的空气获得的热量9.一般地，恒速干燥阶段除去的水分是（）平衡水分 自由水分 结合水 非结合水答：10.一般地，降速干燥阶段除去的水分是（）平衡水分 自由水分 结合水 非结合水答：11.在干燥过程中，表面汽化控制阶段所除去的水分是（）平衡水分 自由水分 结合水 非结合水答：12.内部迁移控制阶段所除去水分是（）。平衡水分 自由水分 结合水 非结合水答：13.临界含水量是指（）。答：临界含水量为恒速干燥与降速干燥阶段的分界点14.干燥器的主要形式有（）。答：对流干燥器、传导干燥器、辐射干燥器、电加热干燥器519.一般地，恒速干燥阶段除去的水分是（）5115.空气的湿含量一定时，其温度愈高，则它的相对温度（）。A.愈低、B.愈高；C.不变 答：A 16对于恒速干燥阶段，下列哪个描述是错误的？A.干燥速度与气体的性质有关 B.干燥速度与气体的流向有关 C.干燥速度与气体的流速有关 D.干燥速度与物料种类有关 答：D 17在一定空气状态下，用对流干燥方法干燥湿物料时，能除去的水分为_，不能除去的水分为_。A.平衡水分 B.结合水分 C.非结合水分 D.自由水分 答：D，A 18物料中非结合水的特点之一是其产生的水蒸汽压_同温度下纯水的饱和蒸汽压。A.小于 B.等于 C.大于 D.不确定 答：B 5215.空气的湿含量一定时，其温度愈高，则它的相对温度（）。19.等速干燥阶段物料表面的温度等于_。答：干燥介质-热空气的湿球温度 20当湿空气的总压一定时，相对湿度仅与及有关。答：H，I21临界湿含量与哪些因素有关？（举其中四个因素）_。答：物料的含水性质、大小、形态、堆积厚度,干燥介质的温度、湿度、流速以及同物料的接触状态（由干燥器类型决定）。5319.等速干燥阶段物料表面的温度等于_结合水分与平衡水分有何区别和联系？结合水分与平衡水分有何区别和联系？答：平衡水分是空气状态和物料特性的函数，对一定的物料，平衡水分随空气状态而变化。平衡水分是在一定空气状态下不能被干燥除去的水分，是干燥的极限。结合水分只与物料的特性有关，而与空气的状态无关。结合水分是能与饱和湿空气平衡的湿物料所含水分的最低值，湿物料的含水量低于此值便会从饱和湿空气中吸收水分。一般地，结合水分的一部分是自由水分，其能被干燥除去；另一部分是平衡水分，其不能被一定状态的空气干燥除去。54结合水分与平衡水分有何区别和联系？54复习复习 湿空气的性质及湿度图湿空气的性质及湿度图湿空气的性质湿空气的性质 湿度湿度Hkg水气水气/kg绝干绝干气气H=f(P总总，p)饱和湿度：饱和湿度：Hs=f(P总总，ps)p水气分压水气分压ps空气温空气温度下，纯水的度下，纯水的饱和蒸气压饱和蒸气压 比容比容 vm3/kg绝干气绝干气 相对湿度相对湿度 P一定时一定时p、ps在同温下在同温下绝干空气绝干空气 =0饱和空气饱和空气 =1 越小，吸湿能力越大越小，吸湿能力越大55复习 湿空气的性质及湿度图湿空气的性质 湿度H 比热比热CHkJ/kg绝干气绝干气 将相应于将相应于1kg绝干空绝干空气的湿空气气的湿空气温度升高温度升高1所需的所需的热量。热量。焓焓IkJ/kg绝干气绝干气 相应于相应于1kg绝干空气绝干空气的湿空气的湿空气的焓。的焓。干球温干球温度度 t 空气的空气的真实温真实温度，简度，简称温度。称温度。湿球温湿球温度度 tw 湿球温湿球温度计与度计与湿球温湿球温度度 两者结合两者结合可以算出湿度可以算出湿度绝热饱和绝热饱和冷却温度冷却温度 tas 不饱和的不饱和的湿空气等湿空气等焓降温到焓降温到饱和状态饱和状态时的温度。时的温度。露点露点 td 不饱和空气不饱和空气等湿冷却到等湿冷却到饱和状态时饱和状态时的温度，相的温度，相应的湿度为应的湿度为饱和湿度。饱和湿度。湿空气的性质湿空气的性质水蒸气水蒸气-空气系统：不饱和空气空气系统：不饱和空气t tas（或（或 tw）td；饱和空气；饱和空气 t=tas=td 56 比热CH 焓I干球温湿球温 两者结5-1-2湿空气的湿空气的H-I图图 根据空气任两个独立参数在根据空气任两个独立参数在H-I图上确定其它性质图上确定其它性质等湿线等湿线等焓线等焓线等温线等温线饱和空饱和空气线气线p-H线线575-1-2湿空气的H-I图等湿线等焓线等温线饱和空气线p-H