第十三章 干燥

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1、第十三章干燥13-1　概述化工过程基本单元　　　反应前分离→反应→反应后分离　　反应前分离包括原料纯化、去湿等。　　反应后分离如为液体产品分离方法如蒸馏、萃取、膜分离、离子交换等等；如为固体产品分离方法如蒸发、干燥、过滤、结晶等等。　　由于化学反应通常在溶液中进行，化工产品大部分是固体产品，因此，从产品中去除水分的单元操作—干燥，是常见的化工单元操作。　　干燥是一个同时包含传热和传质过程的操作，如图13-1所示。干燥过程中热量和湿分的载体称为干燥介质。常见的干燥介质为空气，常见的湿分为水分，后面的讨论均

2、作此假定。热空气将热量传递给湿物料，使湿物料的水分汽化，汽化后的水分离开湿物料表面传递给空气。　　按照汽化水分所需热量的供给方式，干燥可分为：　　●对流干燥：干燥介质（一般为空气）直接与湿物料接触热量以对流的方式传给湿物料，汽化的水分又以对流的方式传给干燥介质，是最常见的干燥方式，本章重点讨论这种干燥方式。图13-1干燥过程　　●传导干燥：热量通过传热壁面以传导的方式加热湿物料，汽化的水分由干燥介质带走，如用烟道气干燥。　　●辐射干燥：能量以辐射能的方式传给湿物料，湿物料吸收辐射能后转变为热能使水分汽化

3、，如日光晒干，红外线干燥等。　　●介电加热干燥：将湿物料置于高频电场内，依靠电能加热使水分汽化，如微波炉加热即为介电加热。第一节　湿空气的性质和湿度图13-2　湿空气的性质湿空气指含有一定水汽的空气。干燥操作许多问题涉及湿空气的性质，故先对此进行讨论。　　一.　湿度　　湿空气中所含水汽质量与干空气质量之比称为湿度，用H表示，由下式计算　　　　　　H=（13-2-1）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　26H是质量比浓度，单位为kg水汽/kg干空气。由于干燥过程中空气的质量可视为不变，故干燥计算中用

4、湿度单位很方便。二.　相对湿度湿度表示的是空气中所含水汽的绝对量，未能反映湿空气继续接受水分的能力。对于一定温度下的湿空气，该温度下的水的饱和蒸汽压ps该湿空气所能容受的水汽最大分压。当pw

5、a）　　　于是式（13-2-1）又可表为　　　　　　H=0.622　　　　　　　　　　　　（13-2-3）　　当湿空气达到饱和时，相对湿度等于1，此时的H记为Hs，则有　　　HS=0.622　　　　　　　　　　　　　（13-2-4）三.比热cH　　　cH=ca+cwH=1.01+1.88H　　(13-2-5)　　　cH的单位为kJ/(kg干空气.◦C)。四.焓I　　　I=Ia+HIw　　　　　　　　（13-2-6）焓的单位为kJ/kg干气。对于空气，焓的计算以0゜C　的空气为基准；对于水蒸汽，焓的计算以

6、0゜C　的液体水为基准，则有　　　Ia=cat=1.01t　　　　　　　　　　　　（13-2-7）　　　　Iv=cvt+r0=1.88t+2492　　　　　　　（13-2-8）　　　将上两式代入式（13-2-6）并整理得　　　I=（1.01+1.88H）t+2492H　　　　　（13-2-9）　　　五.　比容vH　　　vH=va+vwH=　　　　　　　　　　　26　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　=　　　　　　　　　　　　　　　（13-2-10）比容的单位是m3/kg

7、干气。　　六.　干球温度t　　即为用温度计测得的空气温度，称其为干球温度是为了与后述的湿球温度相区别。　　七.　湿球温度tw　据湿球温度计原理说明湿球温度的概念。　　tw由空气的温度t和湿度H所决定，t一定时，H越大，则湿沙布向空气主体的传质推动力就越小，水分汽化扩散所造成的温度降就越小，tw与t越接近。当空气的H达到与HS相同时，湿沙布就不向空气主体传质，此时tw=t。而对于相同的H，显然越高，tw也越高。下面导出tw与t和H之间的关系：空气向湿沙布的传热速率　　　q=α(t-tw)kJ/m2.s(1

8、3-2-11)　湿沙布向空气的传质速率　　　Gw=kH(Hw-H）　kg/m2.s（13-2-12）对于稳定传热传质过程而言，有　　　q=Gwrw=kH(Hw-H）rw=α(t-tw)　整理得　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（13-2-13）对于空气-水物系，在绝热条件下，当空气的速度在3.8-10.2m/s范围内时有于是上式可写成（13-2-14）　　八.　绝热饱和温度tas　　以空气在增湿塔（见图13-2）中的增湿过程为例说