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1、第七章 干燥本讲稿第一页，共四十三页4 4、微波加热干燥、微波加热干燥5 5、冷冻干燥、冷冻干燥三、对流干燥过程三、对流干燥过程 的传热与传质的传热与传质温度差：温度差：分压差：分压差：本讲稿第二页，共四十三页本讲稿第三页，共四十三页对流干燥流程特点对流干燥流程特点(1)(1)干燥过程的传热、传质干燥过程的传热、传质传热传热传质传质方向方向从气相到固体从气相到固体从固体到气相从固体到气相推动力推动力温度差温度差水汽分压差水汽分压差(2)(2)干燥过程进行的必要条件干燥过程进行的必要条件湿物料表面水汽压力大于干燥介质水汽分压；湿物料表面水汽压力大于干燥介质水汽分压；干燥介质将汽化的水汽及时带走。
2、干燥介质将汽化的水汽及时带走。本讲稿第四页，共四十三页第二节第二节 湿空气的性质及焓湿图湿空气的性质及焓湿图一、湿空气的性质一、湿空气的性质1 1、含湿量的表示方法、含湿量的表示方法湿空气中水汽分压湿空气中水汽分压P Pv v湿空气中干空气分压湿空气中干空气分压P Pg g相对湿度相对湿度=0=0：干空气：干空气 =1=1：饱和湿空气：饱和湿空气水的饱和蒸汽压水的饱和蒸汽压本讲稿第五页，共四十三页湿度湿度H H：1kg1kg干空气所对应的水汽质量。干空气所对应的水汽质量。饱和湿度饱和湿度HsHs：本讲稿第六页，共四十三页1 1、湿空气的比体积、湿空气的比体积v vH H二、湿空气的比容、比热容
3、和焓二、湿空气的比容、比热容和焓计算式计算式本讲稿第七页，共四十三页2 2、湿空气的比热容、湿空气的比热容c cH H湿度为湿度为H H的湿空气温度升高的湿空气温度升高1K1K所需的热量。所需的热量。计算式标准状态计算式标准状态3 3、湿空气的焓、湿空气的焓I I干气的焓干气的焓I Ig g与所含与所含HkgHkg水汽的焓水汽的焓HIHIv v之和。之和。以以00的干空气和液态水的焓为基准：的干空气和液态水的焓为基准：本讲稿第八页，共四十三页3 3、湿空气的温度、湿空气的温度1 1）干球温度）干球温度干球温度干球温度简称温度，是指空气的真实温度简称温度，是指空气的真实温度t t。2 2）湿球温
4、度）湿球温度大量快速流动的空气与少量的大量快速流动的空气与少量的水接触，达到稳定时（动态平水接触，达到稳定时（动态平衡），湿球温度计所指示温度衡），湿球温度计所指示温度就称为就称为湿球温度湿球温度，用，用t tw w表示。表示。本讲稿第九页，共四十三页空气以对流的方式传给水的热量速率空气以对流的方式传给水的热量速率水分气化所需要的潜热速率水分气化所需要的潜热速率空气主体与湿球表面间的空气主体与湿球表面间的对流传热系数，对流传热系数，W/（m2）；）；湿球表面积；湿球表面积；以湿度差为推动力的对流以湿度差为推动力的对流传质系数，传质系数，kg水水/s；湿球表面处的空气，在湿球表面处的空气，在tw
5、下的饱和湿度；下的饱和湿度；在在tw下水的汽化潜热。下水的汽化潜热。本讲稿第十页，共四十三页3 3）绝热饱和温度）绝热饱和温度在与外界绝热的条件下，少量空在与外界绝热的条件下，少量空气和大量的水经过无限长的时气和大量的水经过无限长的时间接触，空气的温度和水温相间接触，空气的温度和水温相等，称这一稳定温度为湿空气等，称这一稳定温度为湿空气的的绝热饱和温度绝热饱和温度，用，用t tasas表示。表示。n空气从进口到出口是一个绝空气从进口到出口是一个绝热降温增湿的过程（绝热饱热降温增湿的过程（绝热饱和过程），也成为和过程），也成为等焓过程等焓过程。本讲稿第十一页，共四十三页湿球温度与绝热饱和温度的区
6、别：湿球温度与绝热饱和温度的区别：n少量水达到湿球温度，水和空气处于热量传递和少量水达到湿球温度，水和空气处于热量传递和水汽传递的水汽传递的动态平衡动态平衡状态。状态。n少量空气达到绝热饱和温度，水和空气的温少量空气达到绝热饱和温度，水和空气的温度相同，处于度相同，处于静态平衡静态平衡状态。状态。对于空气水物系，对于空气水物系，本讲稿第十二页，共四十三页4 4）露点温度）露点温度n在总压不变的条件下，将不饱和湿空气冷却，在总压不变的条件下，将不饱和湿空气冷却，直到冷凝出水珠为止，此时，湿空气的温度直到冷凝出水珠为止，此时，湿空气的温度为为露点露点温度，用温度，用t td d表示。表示。不饱和湿
7、空气不饱和湿空气饱和湿空气饱和湿空气本讲稿第十三页，共四十三页三、焓湿图及其应用三、焓湿图及其应用1 1、焓湿图的结构、焓湿图的结构反应了不饱和湿空气的各项参数：反应了不饱和湿空气的各项参数：在总压一定的条件下，只要规定两个相互独立的参数，在总压一定的条件下，只要规定两个相互独立的参数，其他参数即湿空气状态就可确定。其他参数即湿空气状态就可确定。等湿线等湿线等焓线等焓线等温线等温线等相对湿度线等相对湿度线水气分压线水气分压线本讲稿第十四页，共四十三页本讲稿第十五页，共四十三页2 2、焓湿图的应用、焓湿图的应用本讲稿第十六页，共四十三页第三节第三节 干燥过程的物料衡算和热量衡算干燥过程的物料衡算
8、和热量衡算一、物料含水量的表示一、物料含水量的表示1 1、湿基含水量、湿基含水量w w2 2、干基含水量、干基含水量X X3 3、w w、X X的关系：的关系：本讲稿第十七页，共四十三页二、物料衡算（举例）二、物料衡算（举例）1 1、绝干物料质量流量、绝干物料质量流量L LC C：L LC CL L1 1(1-w(1-w1 1)=L)=L2 2(1-w(1-w2 2)2 2、水分蒸发量、水分蒸发量W W：W=L W=Lc c(X(X1 1-X-X2 2)=G(H)=G(H2 2-H-H1 1)3 3、空气消耗量、空气消耗量L L：L1,w1L2,w2G,H2G,H1本讲稿第十八页，共四十三页三
9、、干燥过程的热量衡算三、干燥过程的热量衡算1 1、预热器的加热量、预热器的加热量本讲稿第十九页，共四十三页2 2、干燥器的热量衡算、干燥器的热量衡算湿空气的焓：湿空气的焓：湿物料的焓：湿物料的焓：热量衡算式：热量衡算式：本讲稿第二十页，共四十三页一、物料的含水量一、物料的含水量1 1、自由水分与平衡水分、自由水分与平衡水分1 1）平衡水分）平衡水分在一定空气状态下，湿物料中的恒定含水量。在一定空气状态下，湿物料中的恒定含水量。即在一定空气状态下物料中不能除去的水分。即在一定空气状态下物料中不能除去的水分。用用 表示，单位表示，单位2 2）自由水分）自由水分物料的总水分中，除了平衡水分以外的那部
10、分水分。物料的总水分中，除了平衡水分以外的那部分水分。第四节第四节 物料的平衡含水量与干燥速率物料的平衡含水量与干燥速率本讲稿第二十一页，共四十三页2 2、结合水分与非结合水分、结合水分与非结合水分1 1）非结合水分）非结合水分n那些机械地附着在物料表面的水分，或物料堆积那些机械地附着在物料表面的水分，或物料堆积层中大空隙中的水分。层中大空隙中的水分。n与固体的结合力弱，较易去除。与固体的结合力弱，较易去除。n非结合水的性质和纯水相同，其蒸汽压和同温度下水非结合水的性质和纯水相同，其蒸汽压和同温度下水的饱和蒸汽压相同。的饱和蒸汽压相同。2 2）结合水分）结合水分n结晶水、小毛细管内的水分、细胞
11、内的水分等。结晶水、小毛细管内的水分、细胞内的水分等。n均是以化学力或物理化学力与固体相结合的，较难均是以化学力或物理化学力与固体相结合的，较难去除。去除。n结合水的蒸汽压低于同温度下的水的饱和蒸汽压。结合水的蒸汽压低于同温度下的水的饱和蒸汽压。本讲稿第二十二页，共四十三页3 3、平衡含水曲线：、平衡含水曲线：空空气的相对湿度与平衡含气的相对湿度与平衡含水量之间的关系曲线水量之间的关系曲线本讲稿第二十三页，共四十三页二、干燥试验曲线二、干燥试验曲线1 1、干燥试验装置与干燥曲线：、干燥试验装置与干燥曲线：X-X-、X-X-曲线曲线本讲稿第二十四页，共四十三页2 2、干燥过程的三阶段、干燥过程的
12、三阶段预热阶段预热阶段ABAB 空气向物料传递热量，物料温度上升；物料表面的空气向物料传递热量，物料温度上升；物料表面的水汽压力大于空气水汽压力，物料向空气传质水汽压力大于空气水汽压力，物料向空气传质 增大增大增大增大-dX/d(-dX/d(水分汽化速率水分汽化速率)增大增大 水分汽化所需热量等于空气传入物料的热量水分汽化所需热量等于空气传入物料的热量进入进入恒速干燥阶段。恒速干燥阶段。本讲稿第二十五页，共四十三页恒速干燥阶段。恒速干燥阶段。BCBC 物料表面温度为该空气条件下的湿球温度物料表面温度为该空气条件下的湿球温度t tW W；传热动力；传热动力t-tt-tW W传质动力传质动力H H
13、W W-H-H；物料表面湿润、水；物料表面湿润、水膜。膜。-dX/d(-dX/d(水分汽化速率水分汽化速率)恒定。恒定。本讲稿第二十六页，共四十三页降速干燥阶段降速干燥阶段CDECDE 物料含水量下降，内部水向表面水移动，物料含水量下降，内部水向表面水移动，-dX/d(-dX/d(水水分汽化速率分汽化速率)下降。下降。第一降速阶段：出现不湿润点；第二降速阶段：表第一降速阶段：出现不湿润点；第二降速阶段：表面完全不湿润。面完全不湿润。平衡含水量：物料所产生的水汽压力，与空气水汽平衡含水量：物料所产生的水汽压力，与空气水汽分压力相等时的含水量分压力相等时的含水量X*X*。当物料含水量等于当物料含水
14、量等于X*X*时：时：-dX/d=0 =t-dX/d=0 =t（空气温（空气温度）。度）。物料含水量物料含水量X*X*为物料干燥的极限。为物料干燥的极限。本讲稿第二十七页，共四十三页三、恒定条件下的干燥速率与干燥时间三、恒定条件下的干燥速率与干燥时间1 1、干燥速率曲线、干燥速率曲线干燥速率定义：本讲稿第二十八页，共四十三页曲线构成：本讲稿第二十九页，共四十三页本讲稿第三十页，共四十三页2 2、恒速干燥阶段、恒速干燥阶段特点特点影响干燥速率的因素：影响干燥速率的因素：空气的温度和湿度；空气的温度和湿度；空气流速；空气流速；空气与物料接触方式；空气与物料接触方式；本讲稿第三十一页，共四十三页干燥
15、时间计算干燥时间计算本讲稿第三十二页，共四十三页3 3、降速干燥阶段、降速干燥阶段特点、影响干燥速率的因素特点、影响干燥速率的因素4 4种典型的降速干燥曲线：种典型的降速干燥曲线：本讲稿第三十三页，共四十三页本讲稿第三十四页，共四十三页降速干燥时间计算降速干燥时间计算4 4、临界含水量、临界含水量XcXc的讨论的讨论本讲稿第三十五页，共四十三页本讲稿第三十六页，共四十三页第五节第五节 干燥设备干燥设备一、对流干燥器简介一、对流干燥器简介1 1、厢式干燥器、厢式干燥器本讲稿第三十七页，共四十三页2 2、转筒、转筒本讲稿第三十八页，共四十三页3 3、流化床、流化床本讲稿第三十九页，共四十三页4 4、气流、气流本讲稿第四十页，共四十三页5 5、喷雾、喷雾本讲稿第四十一页，共四十三页二、干燥器的选用二、干燥器的选用1 1、根据物料的形态选择干燥器类型、根据物料的形态选择干燥器类型本讲稿第四十二页，共四十三页2 2、与干燥器大小与构造有关事项、与干燥器大小与构造有关事项3 3、与干燥产品质量有关事项、与干燥产品质量有关事项4 4、节约热能、节约热能5 5、其他、其他本讲稿第四十三页，共四十三页