文档介绍：质量传递篇——固体干燥
第五十六讲概述干燥介质的性质
一、概述
1. 机械除湿
2. 化学除湿
3. 热能除湿
(二)除湿
(三)干燥
1. 传导干燥
2. 对流干燥
3. 辐射干燥
4. 介电加热干燥
(四)对流干燥过程
(五)干燥操作的教学思路
二、干燥介质——湿空气的性质
(一)湿空气的状态参数
1. 湿度
2. 焓
3. 湿比容
4. 温度
(二)湿空气的 t-H 图及其应用
1. 湿空气的 t-H 图
2. t-H图的应用
(三)湿空气的 I-H 图及其应用
1. 湿空气的 I-H 图
2. H-I图的应用
(一)热质同时传递
一、概述
(一)热质同时传递的两种情况
(1)以传热为目的,伴有传质的过程:如热气体的直接水冷,热水的直接空气冷却等。
(2)以传质为目的,伴有传热的过程:如空气调节中的增湿和减湿等。
1 热气体的直接水冷
气相和液相的温度显然自塔底向塔顶单调下降。液相的水汽平衡分压 pe与液相温度有关,因而也相应地单调下降;可是,气相中的水蒸气分压 p水汽则可能出现非单调变化。气、液两相的分压曲线在塔中某处相交,其交点将塔分成上、下两段,各段中的过程有各自的特点。
特点
塔内出现传质方向的逆转,下部发生水的汽化,上部则发生水汽冷凝。
(1)塔下部。气温高于液温,气体传热给液体。同时,气相中的水汽分压 p水汽低于液相的水汽平衡分压(水的饱和蒸气压 ps),此时 p水汽< ps,水由液相向气相蒸发。在该区域内,热、质传递的方向相反,液相自气相获得的显热又以潜热的形式随汽化的水分返回气相。因此,塔下部过程的特点是:热、质反向传递,液相温度变化和缓;气相温度变化急剧,水汽分压自下而上急剧上升,但气体的热焓变化较小。
(2)塔上部。气温仍高于液温,传热方向仍然是从气相到液相,但气相中的水汽分压与水的平衡分压的相对大小发生了变化。由于水温较低,相应的水的饱和蒸气压ps也低,气相水汽分压p水汽转而高于液相平衡分压pe,水汽将由气相转向液相,即发生水汽的冷凝。在该区域内,液相既获得来自气相的显热,又获得水汽冷凝所释出的潜热。因此,塔上部过程的特点是:热、质同向进行,水温急剧变化。
2 热水的直接空气冷却
此过程中气、液两相的水汽分压及水温沿塔高呈单调变化,但气相温度则可能出现非单调变化,使两相曲线在某处相交,交点将塔分成上、下两段。
塔内出现传热方向的逆转,塔上部热量由液相传向气相,塔下部则由气相传向液相。
特点
(1)塔上部。热水与温度较低的空气接触,水传热给空气。因水温高于气温,液相的水汽平衡分压必高于气相的水汽分压(ps>>p水汽),水汽化转向气相。此时,液体既给气体以显热,又给汽化的水以潜热,因而水温自上而下较快地下降。该区域内热、质同向传递,都是由液相传向气相。
(2)塔下部。水与进入的较干燥的空气相遇,发生较剧烈的汽化过程,虽然水温低于气相温度,气相给液相以显热,但对液相来说,由气相传给液相的显热不足以补偿水分汽化所带走的潜热,因而水温在塔下部还是自上而下地逐渐下降。显然,该区域内热、质传递是反向的。
热能以热对流的方式由热气流(如空气)传给与其直接接触的湿物料,
使湿分汽化,同时蒸汽被热气流带走而除去。由于热气流的温度与湿
度容易控制,而且物料温度不会超过入口热气流温度,可避免物料发生过热等原因,使对流干燥成为一种广为采用的干燥方法。但是,由于对流干燥器出口气体中的大量显热损失,以至其热效率不高,而且蒸发的溶剂难以从气流中回收(如果被汽化的溶剂是有用的话)。
将湿物料置于高频电场内,由于高频电场的交变作用使物料加热而得以干燥。如电场频率低于300MHz的高频加热干燥,以及高于300MHz的超高频加热干燥(或称微波干燥)。介电干燥与上述几种干燥方法不同,介电加热发生在整个物料内部,可得到均匀干燥的物料。但是,这种干燥方法耗电量大,费用高,只在特殊要求的场合下使用。
4. 介电加热干燥
在这种干燥方法中,能量是以电磁波辐射源供给,入射至湿物料表面被吸收并转变为热能,使湿分汽化而达到干燥的目的。如采用红外辐射器干燥表面大而又薄的物料,其生产强度比前两种方法大几十倍,而且设备紧凑、干燥时间短、物料干燥均匀、清洁。但是,这种干燥方法能耗较大。
3. 辐射干燥
2. 对流干燥
目前,工业上应用最多的是对流干燥,而且干燥介质多是空气,物料
的湿分是水。因此后面讨论的重点放在用热空气作为干燥介质,干燥
湿物料中水分的对流干燥。
(四)对流干燥过程
图56-1为一典型的对流干燥示意图。空气经预热器加热至适当的温度后,进入干燥器。在干燥器内,热空气与湿物料接触,并加热物料,本身温度逐渐降低,受热物料内的水分汽化进入空气流,使空气流湿度增加,而物料本身被干燥