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1、第九章第九章 干燥干燥 ppt本讲稿第一页，共三十二页干燥干燥第一节第一节 湿空气的性质与焓湿空气的性质与焓-湿度图湿度图第二节第二节 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第三节第三节 干燥速率与干燥时间干燥速率与干燥时间第四节第四节 干燥设备干燥设备本讲稿第二页，共三十二页概述概述 在制药生产中，一些固体产品或半成品可能混有大量在制药生产中，一些固体产品或半成品可能混有大量的湿分，从湿物料中去除湿分的过程，称为的湿分，从湿物料中去除湿分的过程，称为去湿去湿。去湿的方法可分为以下三类：去湿的方法可分为以下三类：机诫去湿：用于去除固体物料中大部分湿分。机诫去湿：用于去除固体物
2、料中大部分湿分。吸附去湿：用于去除少量湿分。吸附去湿：用于去除少量湿分。加热去湿（加热去湿（干燥干燥）：通过加热使湿物料中的）：通过加热使湿物料中的的湿分汽化逸出。的湿分汽化逸出。本讲稿第三页，共三十二页干燥过程的分类：干燥过程的分类：常压干燥真空干燥连续式间歇式对流干燥传导干燥辐射干燥介电干燥组合干燥按操作压力分按操作方式分按供给热能方式分本讲稿第四页，共三十二页概述概述干燥的基本原理干燥的基本原理 在一定温度下，任何湿分的物料都有一定的湿分蒸气压，当此蒸气压小于该温度下湿分的饱和蒸汽压，大于环境气体中湿分蒸气的分压时，湿分将汽化。干燥过程进行的必要条件必要条件：*物料表面物料表面湿分的蒸气
3、压湿分的蒸气压大于环境气体中湿分蒸气的大于环境气体中湿分蒸气的分压；分压；本讲稿第五页，共三十二页概述概述 对流干燥对流干燥是传热、传质同时进行的过程，但传递方向不同，是热、质反向传递过程：传热传质方向推动力气固固气温度差水汽分压差tqWtippi本讲稿第六页，共三十二页第一节第一节 湿空气的性质与焓湿空气的性质与焓-湿度图湿度图湿空气的性质湿空气的性质通常用两个参数来表征空气中所含水分的大小：湿度湿度H 及及相对湿度相对湿度本讲稿第七页，共三十二页第一节第一节 湿空气的性质与焓湿空气的性质与焓-湿度图湿度图二、湿度（湿含量）二、湿度（湿含量）H定义：湿空气中所含水蒸气的质量与绝干空气定义：湿
4、空气中所含水蒸气的质量与绝干空气质量之比。质量之比。湿空气湿空气是由水蒸水蒸气气和绝干空气绝干空气构成。H =Kg水气气Kg绝干空气=nvMvng Mg=18nv29ngnv：湿空气中水汽的摩尔数，kmol；ng：湿空气中绝干空气的摩尔数，kmol；Mv：水汽的分子量，kg/kmol；Mg：空气的平均分子量，kg/kmol。本讲稿第八页，共三十二页第一节第一节 湿空气的性质与焓湿空气的性质与焓-湿度图湿度图当湿空气可视为理想气体时，则有：当湿空气中水蒸汽分压 pv恰好等于同温度下同温度下水蒸汽的饱和蒸汽压 ps时，则表明湿空气达到饱和，此时的湿度H为饱和湿度饱和湿度Hs。本讲稿第九页，共三十二
5、页第一节第一节 湿空气的性质与焓湿空气的性质与焓-湿度图湿度图三、相对湿度三、相对湿度 定义：在一定温度及总压下，湿空气的水气分压定义：在一定温度及总压下，湿空气的水气分压pv与与同温度下水的饱和蒸气压同温度下水的饱和蒸气压ps之比的百分数。之比的百分数。湿湿度度只只表表示示湿湿空空气气中中所所含含水水份份的的绝绝对对数数，不不能能反反映映空空气气偏偏离离饱饱和状态的程度（即气体的吸湿能力）。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，值说明湿空气偏离饱和空气或绝干空气的程度，值越小吸值越小吸湿能力越大；湿能力越大；=0，pv=0时，表示湿空气中不含水分，为绝干
6、空气。时，表示湿空气中不含水分，为绝干空气。=1，pv=ps时，表示湿空气被水汽所饱和，不能再吸湿。时，表示湿空气被水汽所饱和，不能再吸湿。本讲稿第十页，共三十二页第一节第一节 湿空气的性质与湿度图湿空气的性质与湿度图本讲稿第十一页，共三十二页第一节第一节 湿空气的性质与湿度图湿空气的性质与湿度图湿度与相对湿度的关系：本讲稿第十二页，共三十二页五、五、比焓：比焓：1kg绝干空气的焓与相应水汽的焓之和。绝干空气的焓与相应水汽的焓之和。由由于于焓焓是是相相对对值值，计计算算焓焓值值时时必必须须规规定定基基准准状状态态和和基基准准温温度度，一一般般以以0为为基基准准，且且规规定定在在0时时绝绝干干空
7、空气气和和液液态态水水的的焓焓值均为零，则值均为零，则显热项显热项汽化潜热项汽化潜热项第一节第一节 湿空气的性质与焓湿空气的性质与焓-湿度图湿度图hh本讲稿第十三页，共三十二页当当热热、质质传传递递达达平平衡衡时时，气气体体对对液液体体的的供供热热速速率率恰恰等等于于液液体体汽汽化化的的需需热速率时：热速率时：(1)干干球球温温度度t：湿湿空空气气的的真真实实温温度度，简简称称温温度度(或或K)。将将温温度计直接插在湿空气中即可测量。度计直接插在湿空气中即可测量。(2)空空气的湿球温度（气的湿球温度（Wet-bulbtemperature）a.定义定义qN对流传热hkH气体t,H气膜对流传质液
8、滴表面tw,Hw液滴 湿球温度湿球温度 tw 定义式定义式 六，湿球温度六，湿球温度本讲稿第十四页，共三十二页因因流流速速等等影影响响气气膜膜厚厚度度的的因因素素对对 和和kH 有有相相同同的的作作用用，可可认认为为kH/与与速速度度等等因素无关，而仅取决于系统的物性。因素无关，而仅取决于系统的物性。/kH=1.09本讲稿第十五页，共三十二页八，绝热饱和温度八，绝热饱和温度本讲稿第十六页，共三十二页第一节第一节 湿空气的性质与焓湿空气的性质与焓-湿度图湿度图等湿线等湿线等焓线等焓线等温线等温线等相对等相对湿度湿度p-H线线焓焓-湿度图湿度图本讲稿第十七页，共三十二页第一节第一节 湿空气的性质与
9、焓湿空气的性质与焓-湿度图湿度图hH本讲稿第十八页，共三十二页第二节第二节 干燥过程的物料衡算干燥过程的物料衡算湿物料水分含量的表示方法湿物料水分含量的表示方法换算关系：换算关系：本讲稿第十九页，共三十二页（一）物料衡算（一）物料衡算（Mass balanceMass balance）G1湿物料进口的质量流率，湿物料进口的质量流率，kg/s；G2产品出口的质量流率，产品出口的质量流率，kg/s；Gc绝干物料的质量流率，绝干物料的质量流率，kg/s；w1物料的初始湿含量；物料的初始湿含量；w2产品湿含量；产品湿含量；L绝干气体的质量流率，绝干气体的质量流率，kg/s；H1气体进干燥器时的湿度；气
10、体进干燥器时的湿度；H2气体离开干燥器时的湿度；气体离开干燥器时的湿度；W单位时间内汽化的水分量，单位时间内汽化的水分量，kg/s。湿物料湿物料G1,w1干燥产品干燥产品G2,w2热空气热空气L,H1湿废气体湿废气体L,H2水分蒸发量：水分蒸发量：第二节第二节 干燥过程的物料衡算干燥过程的物料衡算本讲稿第二十页，共三十二页 绝干空气消耗量绝干空气消耗量作绝干物料的衡算：作绝干物料的衡算：-干燥产品，与绝干物料是有区别的。干燥产品，与绝干物料是有区别的。干燥产量干燥产量第二节第二节 干燥过程的物料衡算干燥过程的物料衡算本讲稿第二十一页，共三十二页第三节第三节 干燥速率与干燥时间干燥速率与干燥时间
11、干干干干燥燥燥燥速速速速率率率率u u：干干干干燥燥燥燥器器器器单单单单位位位位时时时时间间间间内内内内单单单单位位位位干干干干燥燥燥燥表表表表面面面面积积积积上上上上的的的的汽汽汽汽化化化化的的的的水水水水分分分分量量量量(kg(kg水分水分水分水分/(/(m2s)s)。微分形式为：。微分形式为：。微分形式为：。微分形式为：式中：式中：u 干燥器的干燥速率，干燥器的干燥速率，kg/(m2s)；W 汽化水份量，汽化水份量，kg；Gc 绝干物料的质量，绝干物料的质量，kg；一、间歇干燥过程的干燥速率曲线一、间歇干燥过程的干燥速率曲线一、间歇干燥过程的干燥速率曲线一、间歇干燥过程的干燥速率曲线本讲
12、稿第二十二页，共三十二页第三节第三节 干燥速率与干燥时间干燥速率与干燥时间本讲稿第二十三页，共三十二页干干干干燥燥燥燥速速速速率率率率曲曲曲曲线线线线：干干干干燥燥燥燥速速速速率率率率 u u 与与与与湿湿湿湿含含含含量量量量 X X 的的的的关关关关系系系系曲曲曲曲线线线线。干干干干燥燥燥燥过过过过程程程程的特征在干燥速率曲线上更为直观。的特征在干燥速率曲线上更为直观。的特征在干燥速率曲线上更为直观。的特征在干燥速率曲线上更为直观。u第三节第三节 干燥速率与干燥时间干燥速率与干燥时间本讲稿第二十四页，共三十二页第四节第四节 干燥设备干燥设备干燥器的主要类型干燥器的主要类型通常，制药工程中对干
13、燥器的主要要求为：通常，制药工程中对干燥器的主要要求为：（1 1）能保证干燥产品的质量要求，如含水量、强度、形）能保证干燥产品的质量要求，如含水量、强度、形 状等。状等。（2 2）要求干燥速率快、干燥时间短，以减小干燥器的尺）要求干燥速率快、干燥时间短，以减小干燥器的尺 寸、降低耗能量，同时还应考虑干燥器的辅助设备寸、降低耗能量，同时还应考虑干燥器的辅助设备 的规格和成本，即经济性要好。的规格和成本，即经济性要好。（3 3）操作控制方便，劳动条件好。）操作控制方便，劳动条件好。本讲稿第二十五页，共三十二页一、厢式干燥器（盘式干燥器）一、厢式干燥器（盘式干燥器）厢式干燥器又称室式干燥器，一般小型
14、的称为烘箱，大型的称为厢式干燥器又称室式干燥器，一般小型的称为烘箱，大型的称为烘房。厢式干燥器可分为常压和真空两种类型。厢体四壁用绝热烘房。厢式干燥器可分为常压和真空两种类型。厢体四壁用绝热材料制成，以减小热损失。材料制成，以减小热损失。第四节第四节 干燥设备干燥设备本讲稿第二十六页，共三十二页二、带式干燥器二、带式干燥器带式干燥器是把物料均匀地铺在带上，带子在前移过程中与带式干燥器是把物料均匀地铺在带上，带子在前移过程中与干燥介质接触，从而使物料得到干燥。带式干燥器基本上是干燥介质接触，从而使物料得到干燥。带式干燥器基本上是一个走廊，其内装置带式输送设备，根据工艺的不同要求，一个走廊，其内装
15、置带式输送设备，根据工艺的不同要求，可以在每个区段采用不同的气流方向（如图中的下吹与上吹）可以在每个区段采用不同的气流方向（如图中的下吹与上吹）、不同温度和湿度的气体。、不同温度和湿度的气体。本讲稿第二十七页，共三十二页三、称流化床干燥器三、称流化床干燥器 使使颗颗粒粒状状物物料料与与流流动动的的气气体体或或液液体体相相接接触触，并并在在后后者者作作用用下下粒粒子子相相互互分分离离，且且作作上上下下、左左右右、前前后后的的运运动动，这这种种类类似似流流体体状状态态以以完完成成某某种种操操作作过过程程的的技技术术称称为为流流态态化化技技术术。由由于于干干燥燥操操作作的的工工艺艺性性质质，采采用用的的是是以以气气体体作作介介质质的的固固体体流流态态化化技技术。术。本讲稿第二十八页，共三十二页多层圆筒沸腾床干燥器多层圆筒沸腾床干燥器卧室多室沸腾床干燥器卧室多室沸腾床干燥器本讲稿第二十九页，共三十二页五、喷雾干燥器五、喷雾干燥器本讲稿第三十页，共三十二页离离心心式式雾雾化化器器 压压力力式式雾雾化化器器 气气流流式式雾化器雾化器本讲稿第三十一页，共三十二页干燥干燥总结总结第一节第一节 湿空气的性质与焓湿空气的性质与焓-湿度图湿度图第二节第二节 干燥过程的物料衡算干燥过程的物料衡算第三节第三节 干燥速率与干燥时间干燥速率与干燥时间第四节第四节 干燥设备干燥设备本讲稿第三十二页，共三十二页