现代干燥技术

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1、现代干燥技术2005年1月第一篇干燥过程的基本原理第1章湿气体和湿物料的性质1湿气体的性质和湿度图1.1纯物质的基本热物理性质1.1.1汽-液平街当液体暴露于气体中时，液体汽化，形成蒸汽并逸入气相中。设蒸汽为理想气体，则有式中，Pw、V、T为蒸汽压、体积和温度；R为气体常数；Vw为气体的摩尔体积；mw、Ww为蒸汽的质量和分子量。第1章湿气体和湿物料的性质在任一温度下，Pw可能达到的最大值是饱和蒸汽压。如果标绘此物质的蒸汽压与温度图，可得如图1-1所示的TC曲线(汽-液平衡曲线)。在此图上也可作出固-液平衡曲线(熔化曲线TL)和固-汽平衡曲线(升华曲线TS)。在图

2、上的T点处，所有三相能同时存在，T点称为三相点。液体和蒸汽沿TC线同时存在，并对应于饱和液体和饱和蒸汽状态，C点称为临界点。液相和汽相的差别在此点处消失，此时液相的全部性质如密度、粘度、折射率等和汽相的全部性质是相同第1章湿气体和湿物料的性质的。高于临界温度的物质是气体。对应于TC曲线上每一点压力的温度即为沸点。对应于101.3kPa压力(常压)时的温度称为常态沸点(100℃)。水的三相点(T)温度为0℃，对应的压力为0.611kPa。1.1.2焓及临界点所有物质都具有和组分原子和分子的运动状态有关的内能。第1章湿气体和湿物料的性质内能的绝对值M(J/kg)

3、是未知的，但是相对于某一任意定义的基准温度便可计算其数值。此外，在稳定流动系统中，有一种为克服阻力以强制流入和流出系统的附加能量。单位质量的附加能量，称为流动功，记为。此处，为压力；为比容。单位质量内能和流动功PD之组合称为焓I，由下式定义:其单位为J/kg或N·m/kg。某物质焓的绝对值和内能同样是未知的。可以计算在某一条件下焓的相对值，第1章湿气体和湿物料的性质只要假设在某个习惯的参照状态下，焓值为零即可。零焓的习惯参照状态取为液态水的三相点，即温度为273.16K(0.01℃)和蒸汽压为611.2Pa。1.1.3热容热容定义为使单位物质质量升高单位温度需要

4、的热量。1.2湿空气(空气—蒸汽混合气)的基本性质多数工业干燥过程采用预热后的空气作为干燥介质。空气是含有少量水蒸气的一种气体混合物。预热后的空气在与湿物料接触时把热量传递给湿物料，同时又带走从湿物料中逸出的水蒸气，从而使湿物料干燥。在干燥过程计算中必需知道湿空气的第1章湿气体和湿物料的性质基本热力学性质。本章的主要研究对象是由于空气和水蒸气组成的湿空气，且设总压为0.101MPa(一个大气压)。但是各种计算湿空气性质的关系式，对于总压大于或小于0.101MPa的系统，以及由其他惰性气体和挥发性组分组成的混合气系统也是适用的。后者在工业干燥系统中常有应用。(1)

5、干球温度Tg用普通温度计在空气中测得的温度称为干球温度。第1章湿气体和湿物料的性质(2)绝对湿度y每千克干空气中含有水蒸气的质量，称为空气的绝对湿度，又称湿度或湿含量，可表示为：(3)相对湿度湿空气的实际蒸汽压与相同温度下的饱和蒸汽压之比，称为相对湿度第1章湿气体和湿物料的性质(4)湿气体的比容(湿容积)湿空气的比容是在一定温度和压力下，1kg干空气及其携带的水蒸气量(kg)所占有的体积。(5)湿空气的密度湿空气的密度是单位体积的湿空气所对应的质量。(6)湿空气的比热容(又称湿热或湿比热容)湿空气的比热容是1kg干空气和其中含有的水蒸气组成的混合湿空气的比热容。

6、(7)湿焓I湿空气的焓是1kg干空气及其携带的水蒸气焓值之和。第1章湿气体和湿物料的性质(8)露点ts使不饱和的湿空气在总压和绝对湿度不变的情况下冷却达到饱和状态时的温度，称为该湿空气的露点。(9)湿球温度tw在不饱和的空气-蒸汽混合气环境中，湿物料(含水量足够多)蒸发少量液体而达到平衡时的温度，称为湿球温度。(10)绝热饱和温度tas在一个绝热系统中，湿空气与液体接触足够长的时间达到平衡时，湿空气便达到饱和。此时气相和液相为同一温度。在达到平衡的过程中，气相显热的减少等于部分液体汽化所需的潜热，因而湿空气在饱和过程中的焓保持不变。此平衡温度称为绝热饱和温度。第

7、1章湿气体和湿物料的性质1.3蒸汽-空气湿度图常见的湿度图有两种：一种是温度-湿度t-y图;另一种是焓-湿度(I-y)图。在t-y图上，横坐标为温度t，纵坐标为绝对湿度y。此外，还有辅助纵坐标，如汽化潜热r、湿比容等，如图1-5所示。图1-5上诸线是根据前面所述各参数之间的关系和补充某些参数之间的热力学关系而绘制的，其作图关系式如表1-3所列。使用该图时，由任意两个参数便可确定湿空气的状态点，并进而可查出其他参数。第1章湿气体和湿物料的性质2湿物料的性质2.1物料的湿含量物料中湿含量可按两种方法定义：干基湿含量湿基湿含量式中，mw和md分别为湿物料中湿分质量和绝

8、干物料质量；md+mw＝