文档介绍：化工生产中的固体物料,通常含有水分或其他溶剂(统称为湿分)。为了便于加工、运输、储存和使用,往往需要将其中的部分湿分除去,以使物料中的含湿量达到规定的要求,这种操作称为去湿。常用的去湿方法有机械去湿法和加热去湿法。
当固体物料中的含湿量较高时,可先采用沉降、过滤、离心分离等机械分离法,除去其中的大部分湿分。这种去湿过程中没有相变化,能耗较少,费用较低,但去湿不彻底,一般用于初步去湿。
概述
固体物料的去湿方法
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对固体物料加热,使所含的湿分汽化,并及时移走所生成的蒸汽,使固体物料中的含湿量达到规定要求,这种去湿方法称为固体干燥。固体干燥过程中湿分发生相变化,故其热能消耗较多。
工业生产中,通常将上述两种去湿方法进行联合操作,先用机械去湿法除去物料中的大部分湿分,然后再用干燥的方法进一步去湿,使物料中含湿量达到规定的标准。
干燥操作不仅用于化工、石油化工等工业中,还应用于医药、食品、原子能、纺织、建材、采矿以及农产品等行业中。例如,合成树脂必须进行干燥以防止在加工成塑料制品中生成气泡,谷物、蔬菜经干燥后可以长期贮存,纸张、木材经干燥后便于使用和贮存等。
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干燥过程的分类
(1)按操作的压强,可分为常压干燥和真空干燥。真空干燥适用于热敏性、易氧化或要求产品含湿量极低的物料干燥。
(2)按操作方式,可分为连续干燥和间歇干燥。连续干燥的特点是生产能力大,热效率高,产品质量均匀及劳动条件好;间歇干燥的特点是费用低,操作易于控制,适用于小批量、多品种或要求干燥时间较长的物料干燥。
(3)按热能传给湿物料的方式,可分为传导干燥、对流干燥、辐射干燥和介电干燥以及由其中两种或三种方式组成的联合干燥。
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用图8-1来描述对流干燥过程的传热和传质。图中t为空气的主体温度、tw为湿物料表面的温度、p为空气中水蒸气分压、pw为湿物料表面的水蒸气分压、Q为单位时间内空气传给物料的热量、N为单位时间内从物料表面汽化出的水蒸气量、δ为物料表面的虚拟气膜厚度。
对流干燥过程的传热与传质
图8-1 热空气和物料表面间的传热和传质情况
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热空气将热能Q传到湿物料表面,再由表面传到物料内部,这是一个传热过程,传热的推动力为空气温度t与湿物料表面温度tw的温度差Δt=t-tw;与此同时,物料表面上的水分由于受热汽化,使物料内部和表面之间产生水分差,物料内部的水分以液态或气态的形式向表面扩散,然后汽化的水分再通过物料表面处的气膜而扩散到气流主体,并由气体带走,这是一个传质过程,传质推动力为湿物料表面的水蒸气分压pw与空气中水蒸气分压p的分压差Δp=pw-p。由此看出,干燥是传热和传质相结合的操作,干燥速率是由传热速率和传质速率共同控制的。
综上所述,在对流干燥操作中,空气既要为物料提供水分汽化所需的热量,又要带走所汽化的水分。因此空气既是载热体又是载湿体。空气在进入干燥器之前需要经预热器加热到一定温度,在干燥器中,空气从进口到出口逐渐降温、增湿,最后作为废气排出。
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湿空气的性质和湿度图
湿空气的性质
湿空气是干空气和水蒸气的混合物,在对流干燥操作中,一般可视为理想气体来处理,即有关理想气体的一切定律均适用于干燥操作中所用的湿空气。在干燥过程中,湿空气中的水蒸气量是在变化的,而其中干空气仅作为湿和热的载体,它的质量是不变的。因此,为了计算方便,在讨论湿空气的主要物理性质或状态参数及其相互关系时,是以单位质量的干空气为基准的。
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依据分压定律,湿空气的总压P等于干空气的分压pa和水蒸气的分压p之和。总压一定时,空气中水蒸气分压p越大,则空气中水蒸气含量也越大。
湿度表明空气中水蒸气的含量,又称为湿含量或绝对湿度,即湿空气中单位质量干空气所带有的水蒸气的质量或湿空气中所含水蒸气的质量与干空气质量的比值,即湿度=湿空气中水蒸气的质量湿空气中绝干空气的质量因气体的质量等于气体的摩尔数乘以摩尔质量。
在一定温度及总压下,湿空气中水蒸气分压p与同温度下水的饱和蒸气压ps之比称为相对湿度。
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当湿空气的温度为t,湿度为H、总压为P时,以1kg绝干空气为基准的湿空气体积称为湿空气的比容,又称湿容积。
当湿空气的温度为t,湿度为H时,将湿空气中1kg绝干空气及相应水汽的温度升高(或降低)1℃所需(或放出)的总热量,称为湿空气的比热,简称湿热。
当湿空气的温度为t,湿度为H时,以1kg绝干空气为基准的绝干空气的焓与相应水气的焓之和为湿空气的焓。
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(1)干球温度t
在湿空气中,用普通温度计所测得的温度即