文档介绍：干燥
概述(Introduction)
在化学工业生产中所得到的固态产品或半成品往往含有过多的水分或有机溶剂(湿份),要制得合格的产品需要除去固体物料中多余的湿份。
除湿方法:机械除湿——如离心分离、沉降、过滤。
干燥——利用热能使湿物料中的湿份汽化。除湿程度高,但能耗大。
惯用做法:先采用机械方法把固体所含的绝大部分湿份除去,然后再通过加热把机械方法无法脱除的湿份干燥掉,以降低除湿的成本。
干燥分类:
对流干燥过程原理
湿热气体流过湿物料的表面,物料表面温度低于气体温度;由于温差的存在,气体以对流方式向固体物料传热,使湿份汽化;在分压差的作用下,湿份由物料表面向气流主体扩散,并被气流带走。
干燥是热、质同时传递的过程
干燥介质:用来传递热量(载热体)和湿份(载湿体)的介质。
注意:只要物料表面的湿份分压高于气体中湿份分压,干燥即可进行,与气体的温度无关。气体预热并不是干燥的充要条件,其目的在于加快湿份汽化和物料干燥的速度,达到一定的生产能力。
H
t
q
W
ti
p
pi
M
干燥过程
热空气流过湿物料表面
热量传递到湿物料表面
湿物料表面水分汽化并被带走
表面与内部出现水分浓度差
内部水分扩散到表面
传热过程
传质过程
传质过程
干燥过程推动力
传质推动力:物料表面水分压P表水> 热空气中的水分压P空水
传热推动力:热空气的温度t空气>物料表面的温度t物表
对流干燥过程实质
除水分量
空气消耗量
干燥产品量
热量消耗
干燥时间
物料衡算
能量衡算
涉及干燥速率和水在气固相的平衡关系
涉及湿空气的性质
干燥过程基本问题
解决这些问题需要掌握的基本知识有:
(1) 湿分在气固两相间的传递规律;
(2) 湿气体的性质及在干燥过程中的状态变化;
(3) 物料的含水类型及在干燥过程中的一般特征;
(4)干燥过程中物料衡算关系、热量衡算关系和速率关系。
本章主要介绍运用上述基本知识解决工程中物料干燥的基本问题,介绍的范围主要针对连续稳态的干燥过程。
第一节湿气体的热力学性质
湿空气:指绝干空气与水蒸汽的混合物。在干燥过程中,随着湿物料中水份的汽化,湿空气中水份含量不断增加,但绝干空气的质量保持不变。因此,湿空气性质一般都以1kg绝干空气为基准。
操作压强不太高时,空气可视为理想气体。
系统总压 P :湿空气的总压(kN/m2),即P干空气与P水之和。干燥过程中系统总压基本上恒定不变。
干燥操作通常在常压下进行,常压干燥的系统总压接近大气压力,热敏性物料的干燥一般在减压下操作。
湿空气是混合物,则混合的比例是多少呢?所以要研究,
——湿度性质(湿度H,相对湿度φ,绝对湿度百分数)
空气是气体,应适用于气体状态方程,即温度、压力、体积。所以要研究,
——温度性质(干球温度t、湿球温度tw、绝热饱和湿度tas、露点td)
——容积性质(湿容积、饱和湿容积)。由于大气压力,对一定地区,约为定值,所以不研究压力性质。
要研究空气对湿物料的传热,所以要研究,
——空气的比热性质()
实质是研究空气的四大类性质。为了叙述方便,我们假设下面三个前提:(1)干燥过程的湿空气,可作为理想气体处理,诸如理想气体方程式,道尔顿分压定律,均可应用于湿空气。(2)因为干空气是作为热载体,它的质量在干燥过程中始终不变,所以湿空气的有关参数均为单位质量的干空气为基准。(3)系统总压。
湿空气中含量的表示方法
湿空气中水汽分压pv
湿度H:湿空气中单位质量干空气所具有的水汽质量

相对湿度:在一定总压下,湿空气的水汽分压与同温下饱和水蒸汽压之比
表示了湿空气吸湿能力
对于空气-水蒸气系统:Mw=,Mg= kg/kmol
湿空气中水气的质量与绝干空气的质量之比。若湿份蒸汽和绝干空气的摩尔数(nw, ng) 和摩尔质量(Mw , Mg)
绝对湿度(湿度) H
总压一定时,湿空气的湿度只与水蒸汽的分压有关。当p=ps时,湿度称为饱和湿度,以Hs表示。