文档介绍：13 干燥
福州大学化学化工学院
李玲
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13 干燥
概述
干燥的目的、本质及分类
目的
将湿固体物料除去湿分(水或其他液体)——去湿。
去湿的方法:
(1)机械去湿,即通过压榨、过滤、离心分离等方法去湿,这是一种低能耗的去湿方法,但这种方法湿分的除去不完全。
(2)热能去湿,即借热能使物料的湿分汽化,并将汽化产生的蒸汽由惰性气体带走或用真空抽吸而除去的方法,这种方法简称为干燥。
概述
本质
本质:水分从物料表面向气相转移的过程。干燥过程是传质和传热相结合的过程(热、质反向传递),干燥速率同时由传热速率和传质速率所支配。
必要条件:被干燥物料表面上的蒸汽压超过干燥介质中的蒸汽分压,即pm> pw。
Δp =( pm- pw)↑, 干燥速率↑
因此,作为干燥介质的热空气必须不断提供热量给湿物料,使湿物料表面的水分不断汽化pm↑, 物料内部的水分可继续扩散到表面来。另一方面,干燥介质应及时将汽化的水汽带走pw↓,以保持一定的传质推动力Δp 。
概述
分类
根据热能传递方式的不同分成以下四类:
(1)传导干燥
刮刀
加料
产品
加热蒸汽
传导干燥—滚筒干燥器
能通过传热壁面以传导方式传给与壁面接触的湿物料。
优点:热能利用程度较高;
缺点:与金属壁面接触的物料在干燥时易形成过热而变质。
概述
(2)对流干燥
热能以对流方式由热空气传给与其直接接触的湿物料,产生的蒸汽也由热空气带走。
优点:热空气的温度调节比较方便,物料不至于被过热。
缺点:热空气离开干燥器时尚带有相当大的一部分热能,因此对流干燥的热能利用程度比传导干燥差。
出料
至分离器
加料
热空气
分布板
概述
(3)辐射干燥
热能以电磁波的形式由辐射器发射到达湿物料表面,被湿物料吸收后又转变为热能将水分加热汽化而达到干燥的目的。
优点:生产强度大,产品干燥均匀而洁净,设备紧凑使用灵活,可以减少占地面积,缩短干燥时间。
缺点:电能消耗大。
(4)介电加热干燥
将需要干燥的物料置于高频电场内,依靠电能加热物料并使湿分汽化。此法由于加热的能量是由高频装置产生的,其所需的费用较大,故在工业上的应用受到限制。
概述
对流干燥流程及其经济性
对流干燥流程示意图(并流、连续)
预热器
湿物料
干燥产品
空气
干燥器
废气
经济性:能耗和热的利用率
湿空气的性质及湿度图
湿空气的性质
(1)水蒸汽分压pw(kPa)
空气中水蒸汽分压pw↑,水汽含量就越高,根据分压定律, pw与干空气分压pa之比
为水汽与干空气的摩尔数之比,其中p为湿空气的总压。
湿空气的性质
(2)湿空气湿含量(湿度)
定义:单位质量干空气中含有水汽的质量为湿度或湿含量,记为H。
(13-1)
对理想气体,摩尔比等于分压比,所以湿度又可写成下式:
(13-1a)
[H]=kg水汽/kg干空气。
湿空气的性质
湿度越大,说明空气中水汽含量越高,在总压一定条件下, pw已知,则由上式可求湿度H;若湿度已知,则可由:
求得pw 。所以水汽分压与湿度是等价性质。
②非空气—水系统
空气—乙醇系统
注:①式中pw、p的单位可取atm、kPa、mmHg,但pw与p的单位必须一致;