文档介绍：第五章干燥
第一节概述
第二节湿空气的性质和湿物料的性质
第三节干燥过程的物料衡算与热量衡算
第四节固体物料在干燥过程中的
平衡关系和速率关系
第五节干燥设备
本章总结-联系图
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第一节概述
为了满足贮存、运输、加工和使用等方面的不同需要,对化工生产中涉及的固体物料,一般对其湿分(水分或化学溶剂)含量都有一定的要求。
去湿的方法:
(1)机械去湿,如离心分离、过滤、压榨、抽吸;
(2)物理化学去湿,如实验室使用干燥剂(如无水氯化钙,硅胶等)来吸附湿物料中的水分;
(3)热能去湿,即利用热能来除去湿物料中湿分的方法。
干燥——用加热的方法使水分或其它溶剂汽化,并将产生的蒸气排除,藉此来除去固体物料中湿分的操作。
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干燥过程的分类
按操作压力:常压干燥、真空干燥
按操作方式:连续式、间歇式
按传热方式:传导干燥、对流干燥、辐射干燥和介电加热干燥,以及由其中两种或三种方式组成的联合干燥。
在工业上应用最普遍的是对流干燥。即:热能以对流给热的形式由干燥介质(通常是空气)传给湿物料,使物料中的水分汽化,物料内部的水分以气态或液态形式扩散至物料表面,然后汽化的蒸汽从表面扩散至干燥介质主体,再由介质带走。
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对流干燥的传热和传质
对流干燥过程中,传热和传质同时发生。
热能——由干燥介质的主体以对流方式传给固体物料的表面,然后再由物料表面传至固体内部;
水分——由固体内部向固体表面扩散,被汽化后由固体表面扩散至气相介质主体。
传热的推动力——温度差;
传质的推动力——水的浓度差,或水蒸气的分压差。
传热和传质的方向相反,但密切相关。
干燥介质既是载热体又是载湿体,干燥过程对于干燥介质是降温增湿过程。
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对流干燥的传热和传质
T——空气主体的温度
Tw ——物料表面的温度
Q ——由气相传给物料的热量
N ——由物料表面汽化的水分量
pw ——物料表面的水汽分压
p ——空气中水汽的分压
δ——气膜厚度
N
热空气
物料
湿分
Q
T
Tw
δ
pw
p
干燥过程进行的必要条件:
①湿物料表面水汽压力大于干燥介质水汽分压;
②干燥介质将汽化的水汽及时带走。
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对流干燥流程及经济性
空气
预热器
干燥器
湿物料
废气
干燥产品
对流干燥可以连续或间歇操作。
干燥操作的经济性主要取决于能耗和热的利用率。为减轻汽化水分的热负荷,湿物料中的水分应当尽可能采用机械分离的方法先予除去。
热能损耗:
随废气流失;
设备的热损失;
固体物料的温度升高。
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第二节湿空气的性质和湿度图
湿空气的性质及其状态参数
在干燥过程中,湿空气中的水分含量不断变化,但绝干空气量不变,因此描述湿空气性质的参数均以1kg绝干空气为基准。
在总压一定的条件下,湿空气的状态参数主要是它的温度和水含量(湿含量),其它参数均可由此二参数求得,焓为干燥中常用到的湿空气的状态参数。
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1. 湿度H
又称湿含量,定义为每kg绝干空气所带有的水汽量,单位是kg水/kg绝干气,即
对水蒸气-空气系统,总压p不太大时,湿空气可视为理想气体,故:
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当湿空气中水蒸气分压pv等于该空气温度下水的饱和蒸汽压ps时,则湿空气呈饱和状态,其湿度称为饱和湿度Hs
水的饱和蒸汽压只和温度有关,故空气的饱和湿度是湿空气的总压及温度的函数。
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2. 相对湿度φ
在一定总压下,空气中的水汽分压pv与同温度下水的饱和蒸汽压ps之比为相对湿度,以φ表示。
当pv=0时,φ=0,表示湿空气不含水分,即为绝干空气。
当pv=ps时,φ=1,表示湿空气为饱和空气。