文档介绍：固体干燥
第一节概述
§、固体去湿方法和干燥过程
在化学工业,制药工业,轻工,食品工业等有关工业中,常常需要从湿固体物料中除去湿分(水或其他液体),这种操作称为”去湿”.
例如:药物,食品中去湿,以防失效变质,中药冲剂,片剂,糖,咖啡等去湿(干燥) 塑料颗粒若含水超过规定,则在以后的注塑加工中会产生气泡,影响产品的品质.
其他如木材的干燥,纸的干燥.
一、物料的去湿方法
1、机械去湿:压榨,过滤或离心分离的方法去除湿分,能耗底,但湿分的除去不完全。
2、吸附去湿:用某种平衡水汽分压很低的干燥剂(如CaCl2,硅胶,沸石吸附剂等)与湿物料并存,使物料中水分相续经气相转入到干燥剂内。如实验室中干
燥剂中保有干物料;能耗几乎为零,且能达到较为完全的去湿程度,但干燥剂的成本高,干燥速率慢。
3、供热干燥:向物料供热以汽化其中的水分,并将产生的蒸汽排走。
干燥过程的实质是被除去的湿分从固相转移到气相中,固相为被干燥的物料,气相为干燥介质。工业干燥操作多半是用热空气或其他高温气体作干燥介质(如过热蒸汽,烟道气)能量消耗大,所以工业生产中湿物料
若含水较多则可先采用机械去湿,然后在进行供热干燥来制得合格的干品。
二、干燥操作的分类
1、按操作压强来分:
1)、常压干燥:多数物料的干燥采用常压干燥
2)、真空干燥:适用于处理热敏性,易氯化或要求产品含湿量很低的物料
2、按操作方式来分:
1)、连续式:湿物料从干燥设备中连续投入,干品连续排出
特点:生产能力大,产品质量均匀,热效率高和劳动条件好。
2)、间歇式:湿物料分批加入干燥设备中,干燥完毕后卸下干品再加料如烘房,适用于小批量,多品种或要求干燥时间较长的物料的干燥。
3、按供热方式来分:
1)、对流干燥:
使干燥介质直接与湿物料接触,介质在掠过物料表面时向物料供热,传热方式属于对流,产生的蒸汽由干燥介质带走。如气流干燥器,流化床,喷雾干燥器。
2)、传导干燥:
热能通过传热壁面以传导方式加热物料,产生的蒸汽被干燥介质带走,或是用真空泵排走(真空干燥),如烘房,滚筒干燥器。
3)、辐射干燥:
辐射器产生的辐射能以电磁波形式达到湿物料表面,湿物料吸收辐射能转变为热能,从而使湿分汽化,如实验室中红外灯烘干物料。
4)、介电加热干燥:
将湿料置于高频电场内,依靠电能加热物料并使湿分汽化。化工中最常见的为对流干燥,本章主要讨论以空气为干燥介质,湿分为水的对流干燥过程。
三、对流干燥过程的特点——热质同时传递
当湿度较高的气流与湿物料直接接触时,气固两相间发生的是热质同时传递的过程。这是因为:
一方面:
由于物料表面湿度
热量Q,方向如图示;
,则气体传热给固体,传热推动力
,传
另一方面:
由于气流中水汽分压p低于固体表面气膜中水汽压强
,即
,水汽
,将通过气膜向气流主体扩散,即发生质量传递过程,传热推动力
传递物质量N,方向如图示,而湿料内部的水分以液态或水汽的形式扩散至表面,水分气压所需热量取自于空气传递给湿料的热量。对流干燥过程包含了热量传递和质量传递过程,两者传递方向相反,见图。
四. 干燥的必要条件:
,使物料表面的水分能够汽化
传质推动力
,△p越大,干燥进行的越快,
所以,干燥介质应及时将汽化的水分带走,以便保持一定的传质推动力。若
,则N=0,干燥无法进行,传质达到动态平衡。
五. 对流干燥流程及经济性
1. 干燥流程:
典型的流
程如图示
2. 经济性:主要取决于能耗和热的利用率
在干燥操作中,加热空气所耗的热量只有一部分用于汽化水分,相当可观的一部分热能随含水分较高的废气流失。此外,设备的热损失,固体物料的温度升高也造成了一定的能耗。因此,为提高干燥过程的经济性,应采取适当措施降低能耗,提高热的利用率。(如干燥器内埋设加热管道,废气部分循环等)
第二节湿空气的性质和湿度图
§、湿空气的性质
一、湿空气的性质
基准:1㎏绝干空气。
湿空气的若干参数均以单位质量的绝干空气为基准。这是因为在干燥过程中水分量是不断变化的,而绝干空气的质量是不变的,所以选取1㎏绝干气作基准对干燥计算而言是很方便的。
1. 湿度(湿含量、绝对湿度)H
定义:
H=湿空气中水汽的质量/湿空气中绝干空气的质量
= Mvnv/Mgng
=
饱和湿度
若
㎏水/㎏绝干气(空气温度下水的饱和蒸汽压),则湿空气呈饱和状态。
其中
所以
2. 相对湿度φ
定义
衡量湿空气的不饱和程度
,在此条件下无干燥能力; 若φ