第六章 干燥过程与设备

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1、第六章干燥过程第一节概述一、干燥的定义和过程干燥：从固体物料中用蒸发的方法除去部分物理水分的过程。干燥过程，内扩散：物料内部的水分在浓度差的作用下向表面扩散；外扩散：物料表面水分的蒸气压大于空气中水蒸气的分压，物料表面的水分向空气中扩散。物料的干燥过程是包含连续的内扩散、外扩散同时伴随热量传递的过程。二、干燥的方法1．自然干燥将使物料堆置于露天或室内场地上，借风吹和日晒的自然条件使物料脱水干燥。自然干燥的特点：不消耗动力和燃料，操作简单，但因其干燥速度慢，产量低，劳动强度高，受气候条件的影响也大。2．人工干燥将湿物料放在专用设备（干燥器）中进行加热，使物料干燥。人工干燥的特点：干燥速度快

2、，产量高，劳动强度低，不受气候条件的影响，但要消耗动力，需专人看管。人工干燥的加热方式：①外热源，包括，对流加热：利用热空气或热烟气的对流传热；辐射加热：利用红外灯、灼热金属或高温陶瓷表面的辐射传热。②内热源，将湿物料放在交变磁场或微波场内，使物料本身的分子产生剧烈的热运动或使交变磁场的电流通过物料而产生焦耳热。外热源法的特点：物料表面温度高于内部，因此在物料内部，热量传递的方向与水分内扩散的方向相反。内热源法的特点：物料的内部温度高于表面，因此在物料内部，热量传递的方向与水分内扩散的方向是一致的，这就能够增加水分的内扩散速率。三、干燥技术在硅酸盐工业中的应用1、干燥的作用干燥过程被广泛

3、地应用于硅酸盐工业中，如水泥生产及陶瓷生产中，干燥过程是必不可少的一个生产工环节。它的主要作用有：（1）保证粉磨作业的正常进行（2）便于物料的贮存和运输（3）保证产品烧制的质量2、干燥制度和干燥设备（1）干燥制度：①砂子和石灰石：要求较高的温度及较高的干燥速度。②粘土：干燥温度≤400℃，否则高岭土分解而失去塑性③煤：干燥温度＜150℃，否则会引起炭氢化合物挥发。④陶瓷、耐火材料的制品：干燥温度和干燥速度应严格控制，否则产品将变形或开裂。（2）干燥设备①颗粒状物料：回转烘干机②制品：室式干燥器③大型的耐火材料半成品：自然干燥或通电干燥④陶瓷泥浆：喷雾干燥设备干燥作业还可以和破碎，粉磨及选

4、粉过程同时进行，这样可以简化流程、减小热量消耗。这种流程一般只适合水分较低的物料。第二节湿空气的性质一、教学要求【掌握内容】（1）干燥的概念（2）湿空气的湿度（3）湿空气的密度（4）湿空气的干、湿球温度及露点（5）湿空气的热含量【理解内容】干空气与水蒸气的分压【了解内容】（1）干燥的方法（2）干燥在硅酸盐工业中的应用（3）湿空气的绝热饱和温度二、教学重点与难点【教学重点】（1）湿空气的湿度和密度（2）湿空气的干、湿球温度及露点（3）湿空气的热含量【教学难点】湿空气的湿球温度三、教学方法结合生产实际引入课程，讲述干燥的定义和作用，讲解湿空气的性质和基本概念，分析影响因素。四、教学内容一、干

5、空气与水蒸气的分压自然界的空气总含有一定量的水蒸气，可称之为湿空气。湿空气可看成是绝对干空气和水蒸气的混合物。空气中水蒸气含量高时，湿空气的密度小，大气压强低。若令p为大气压强，pa、pw分别代表干空气和水蒸气的分压，据道尔顿分压定律： p=pa+pw（Pa），把上述气体视为理想气体，根据理想气体状态方程：和、；在温度T和相应分压下的干空气及水蒸气的密度，干空气及水蒸气的气体常数： (J/Kg·K)(J/Kg·K)二、空气的湿度1．绝对湿度绝对湿度：单位体积湿空气中所含水蒸气的质量，用符号ρah表示，单位为kg/m，湿空气的绝对湿度数值上等于同温度时在水蒸气分压下的水蒸气密度ρw。，温度

6、升高时，湿空气的绝对湿度增大。饱和空气（水蒸气含量达最大值）：，饱和空气可以看成是由绝干空气与同温度下的饱和水蒸汽的混合物，因此湿空气的饱和蒸气压就是同温度下的水的饱和蒸气压。2．相对湿度湿空气的绝对湿度(ρw)与同温度下饱和空气的绝对湿度(ρsw)之比，称为湿空气的相对湿度，用φ表示。相对湿度φ是一个无因次数，用百分比表示，它表示空气被水蒸气饱和的程度。对绝干空气φ=0；对饱和空气，φ=100％；相对湿度越大的空气其吸湿能力越小，在饱和空气中，湿物料已经不能被干燥。3．湿含量在湿空气中，每千克干空气所含水蒸气的质量，称为空气的湿含量，用x（或H）表示。令ρs为湿空气的密度，按质量平衡有

7、：，式中ρs和ρw为同温度下对应的绝干空气和水蒸气的密度。它表明湿含量随水蒸气分压而变化，当在一定温度下，空气的总压为一定时，则空气的湿含量仅与相对湿度有关。三、湿空气的密度和比容1．密度据质量守恒定律可知,湿空气的密度应等于同温度同体积及相应分压Pa和Pw时干空气与水蒸气的密度之和。即：2．比容单位质量的湿空气的体积称为比容，显然它是密度的倒数。四、湿空气的热含量湿空气的热含量是指单位质量绝干空气在常压下，以0℃为基准的热焓，用I