化工原理--干燥

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1、干燥概述（Introduction）在化学工业生产中所得到的固态产品或半成品往往含有过多的水分或有机溶剂(湿份)，要制得合格的产品需要除去固体物料中多余的湿份。除湿方法：机械除湿——如离心分离、沉降、过滤。干燥——利用热能使湿物料中的湿份汽化。除湿程度高，但能耗大。惯用做法：先采用机械方法把固体所含的绝大部分湿份除去，然后再通过加热把机械方法无法脱除的湿份干燥掉，以降低除湿的成本。干燥分类：对流干燥过程原理湿热气体流过湿物料的表面，物料表面温度低于气体温度;由于温差的存在，气体以对流方式向固体物料传热，使湿份汽化；在分压差的作用下，湿份由物料表面向气流主体扩散，并被气

2、流带走。干燥是热、质同时传递的过程干燥介质：用来传递热量（载热体）和湿份（载湿体）的介质。注意：只要物料表面的湿份分压高于气体中湿份分压，干燥即可进行，与气体的温度无关。气体预热并不是干燥的充要条件，其目的在于加快湿份汽化和物料干燥的速度，达到一定的生产能力。HtqWtippiM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面水分汽化并被带走表面与内部出现水分浓度差内部水分扩散到表面传热过程传质过程传质过程干燥过程推动力传质推动力：物料表面水分压P表水>热空气中的水分压P空水传热推动力：热空气的温度t空气>物料表面的温度t物表对流干燥过程实质除水分量空气

3、消耗量干燥产品量热量消耗干燥时间物料衡算能量衡算涉及干燥速率和水在气固相的平衡关系涉及湿空气的性质干燥过程基本问题解决这些问题需要掌握的基本知识有：(1)湿分在气固两相间的传递规律；(2)湿气体的性质及在干燥过程中的状态变化；(3)物料的含水类型及在干燥过程中的一般特征；(4)干燥过程中物料衡算关系、热量衡算关系和速率关系。本章主要介绍运用上述基本知识解决工程中物料干燥的基本问题，介绍的范围主要针对连续稳态的干燥过程。第一节湿气体的热力学性质湿空气：指绝干空气与水蒸汽的混合物。在干燥过程中，随着湿物料中水份的汽化，湿空气中水份含量不断增加，但绝干空气的质量保持不变。因

4、此，湿空气性质一般都以1kg绝干空气为基准。操作压强不太高时，空气可视为理想气体。系统总压P：湿空气的总压（kN/m2），即P干空气与P水之和。干燥过程中系统总压基本上恒定不变。干燥操作通常在常压下进行，常压干燥的系统总压接近大气压力，热敏性物料的干燥一般在减压下操作。湿空气是混合物，则混合的比例是多少呢？所以要研究，——湿度性质（湿度，相对湿度，绝对湿度百分数）空气是气体，应适用于气体状态方程，即温度、压力、体积。所以要研究，——温度性质（干球温度、湿球温度、绝热饱和湿度、露点）——容积性质（湿容积、饱和湿容积）。由于大气压力，对一定地区，约为定值，所以不研究压力性

5、质。要研究空气对湿物料的传热，所以要研究，——空气的比热性质（湿热．焓）实质是研究空气的四大类性质。为了叙述方便，我们假设下面三个前提：（1）干燥过程的湿空气，可作为理想气体处理，诸如理想气体方程式，道尔顿分压定律，均可应用于湿空气。（2）因为干空气是作为热载体，它的质量在干燥过程中始终不变，所以湿空气的有关参数均为单位质量的干空气为基准。（3）系统总压101.3。湿空气中含量的表示方法湿空气中水汽分压湿度：湿空气中单位质量干空气所具有的水汽质量相对湿度：在一定总压下，湿空气的水汽分压与同温下饱和水蒸汽压之比表示了湿空气吸湿能力对于空气-水蒸气系统：Mw=18.02k

6、g/kmol，Mg=28.96kg/kmol湿空气中水气的质量与绝干空气的质量之比。若湿份蒸汽和绝干空气的摩尔数(nw,ng)和摩尔质量(Mw,Mg)绝对湿度(湿度)H总压一定时，湿空气的湿度只与水蒸汽的分压有关。当p=ps时，湿度称为饱和湿度，以Hs表示。湿度只表示湿空气中所含水份的绝对数，不能反映空气偏离饱和状态的程度（即气体的吸湿能力）。值说明湿空气偏离饱和空气或绝干空气的程度，值越小吸湿能力越大；=0，p=0时，表示湿空气中不含水分，为绝干空气。=1，p=ps时，表示湿空气被水汽所饱和，不能再吸湿。对于空气-水系统：相对湿度：在总压和温度一定时，湿空气

7、中水汽的分压p与系统温度下水的饱和蒸汽压ps之比的百分数。若t<总压下湿空气的沸点，0100%；若t>总压下湿空气的沸点，湿份ps>P，最大(空气全为水汽)<100%。故工业上常用过热蒸汽做干燥介质；若t>湿份的临界温度，气体中的湿份已是真实气体，此时=0，理论上吸湿能力不受限制。=f(H,t)ps随温度的升高而增加，H不变提高t，，气体的吸湿能力增加，故空气用作干燥介质应先预热。H不变而降低t，，空气趋近饱和状态。当空气达到饱和状态而继续冷却时，空气中的水份将呈液态析出。比容H或湿比容：即每Kg干空气和其所带的HKg水汽所具有