陕西科技大学机电工程学院过程装备与控制工程大学化工

主讲：杨虎Tel:13881419522E-Mail:[e-mail]:13881419522E-Mail:[e-mail]:13881419522E-Mail:[e-mail]:13881419522E-Mail:[e-mail]第八章干燥教学要求§8-08-08-08-0概述§8-18-18-18-1湿气的性质和湿焓图§8-28-28-28-2干燥过程的物料衡算和热量衡算§8-38-38-38-3固体物料在干燥过程中的平衡关系与速率关系§8-48-48-48-4干燥设备复习材料与化学工程学院材料与化学工程学院材料与化学工程学院材料与化学工程学院化工教研室化工教研室化工教研室化工教研室化工原理干燥2222/69/69/69/69教学要求重点：干燥介质的性质，干燥过程的物、热衡算，干燥过程的平衡及速率关系。覆盖内容：干燥过程的基本概念，干燥介质的作用；干燥介质的性质与t-H(I-H)t-H(I-H)t-H(I-H)t-H(I-H)图；干燥过程的物、热衡算，对特殊干燥过程热衡算式的简化，干燥过程的热效率与干燥效率；干燥过程的平衡关系，结合湿份、非结合湿份、平衡湿份、自由湿份及最大吸湿湿含量的概念，传质方向与限度的确定；恒定干燥条件下的干燥曲线及干燥速率曲线及测定方法，恒速段降速段、临界湿含量的概念及影响因素，恒定干燥条件下干燥式间的计算；典型干燥设备的结构特点及设计原则。材料与化学工程学院材料与化学工程学院材料与化学工程学院材料与化学工程学院化工教研室化工教研室化工教研室化工教研室化工原理干燥3333/69/69/69/69§8-0概述����常用的除湿方法机械除湿：通过压榨、过滤和离心分离等方法去湿。吸附除湿：用固体吸附剂，如CaClCaClCaClCaCl2222、硅胶等吸去物料中所含的水分。供热干燥：指利用热能，使湿物料中的湿分气化而除去的方法。干燥介质：用于为湿物料提供热量并作为湿汽的载体。多余湿粉制盐：卤水精制蒸发结晶聚四氟乙烯：单体聚合洗涤离心分离？？？？材料与化学工程学院材料与化学工程学院材料与化学工程学院材料与化学工程学院化工教研室化工教研室化工教研室化工教研室化工原理干燥4444/69/69/69/69§8-0概述根据加热方式可分为传导干燥、对流干燥（箱式干燥器、回转圆筒干燥器、洞道式干燥器、流化床干燥器（两种）、气流干燥器、喷雾干燥器）、辐射干燥和介电加热干燥。����干燥方法的分类根据操作压强：常压干燥、真空干燥根据操作方式：连续干燥、间歇干燥对流干燥————————化工生产中最常用的干燥方式：：：：空气→→→→预热器，热空气→→→→干燥器，湿料与热空气进行热、质传递。结果：空气中湿分含量升高、固体物料中湿分含量减小。材料与化学工程学院材料与化学工程学院材料与化学工程学院材料与化学工程学院化工教研室化工教研室化工教研室化工教研室化工原理干燥5555/69/69/69/69§8-0概述干燥是热、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。固体干燥过程的基本问题可以归结为以下四个方面：⑴确定的干燥介质用量；⑵优化干燥条件的；⑶强化干燥速率的；⑷选择合理的干燥方法。材料与化学工程学院材料与化学工程学院材料与化学工程学院材料与化学工程学院化工教研室化工教研室化工教研室化工教研室化工原理干燥6666/69/69/69/69§§§§8-18-18-18-1干燥介质的性质及湿焓图§8-1-1干燥介质的性质湿气体====绝干气体++++湿份蒸汽一湿度gggg××××−−−−====××××××××========))))(((())))((((摩尔质量绝干气的摩尔数摩尔质量湿气的摩尔数介质中绝干气的质量介质中湿气的质量对于空气对于空气对于空气对于空气----水系统：水系统：水系统：水系统：MMMM=18.02kg/kmol=18.02kg/kmol=18.02kg/kmol=18.02kg/kmol，，，，MMMMgggg=28.96kg/=28.96kg/=28.96kg/=28.96kg/kmolkmolkmolkmolppppPPPPpppp....HHHH−−−−====6226226226220000总压一定时，湿气体的湿度只与湿份蒸汽的分压有关。材料与化学工程学院材料与化学工程学院材料与化学工程学院材料与化学工程学院化工教研室化工教研室化工教研室化工教研室化工原理干燥7777/69/69/69/69§§§§8-18-18-18-1干燥介质的性质及湿焓图ssssssssssssppppPPPPpppp....HHHH−−−−====6226226226220000饱和湿度总压一定时，饱和湿度只与物系所处的温度有关。它表述了一定压强和温度下湿气体所能容纳湿分蒸汽的最大值。二相对湿度%%%%ppppppppssss100100100100××××====ϕϕϕϕssssssssggggϕϕϕϕϕϕϕϕ−−−−====ϕϕϕϕ值越低，值越低，值越低，值越低，气体偏离饱和的程度越远，吸湿潜力越大气体偏离饱和的程度越远，吸湿潜力越大气体偏离饱和的程度越远，吸湿潜力越大气体偏离饱和的程度越远，吸湿潜力越大；；；；ϕϕϕϕ=100%=100%=100%=100%时，时，时，时，p=p=p=p=ppppssss，，，，气体已被湿份蒸汽所饱和，不能再吸湿。气体已被湿份蒸汽所饱和，不能再吸湿。气体已被湿份蒸汽所饱和，不能再吸湿。气体已被湿份蒸汽所饱和，不能再吸湿。ϕϕϕϕ=f(H,t)。t↑，则ps↑，若H不变，则t↑，ϕϕϕϕ↓↓↓↓。若H不变，t↓，则ϕϕϕϕ↑↑↑↑，。当气体达到饱和状态(露点)而继续冷却时，气体中的湿份将呈液态析出，此时ϕϕϕϕ=1（不变）。材料与化学工程学院材料与化学工程学院材料与化学工程学院材料与化学工程学院化工教研室化工教研室化工教研室化工教研室化工原理干燥8888/69/69/69/69§§§§8-18-18-18-1干燥介质的性质及湿焓图三比容绝干气体湿气体积绝干气体的体积kgkgkgkgHkgHkgHkgHkgkgkgkgkgHHHH11111111++++====υυυυ(((())))PPPP....ttttHHHH........PPPP....tttt....HHHHHHHH555555551010101001301301301311112732732732732732732732732442442442441111773773773773000010101010013013013013111127327327327327327327327344442222222218181818292929291111××××××××++++××××++++====××××××××++++××××××××⎟⎟⎟⎟⎠⎠⎠⎠⎞⎞⎞⎞⎜⎜⎜⎜⎝⎝⎝⎝⎛⎛⎛⎛++++====υυυυ空气————————水四比热容ccccHHHHHHHHccccccccccccvvvvggggHHHH××××++++××××====1111HHHH........ccccHHHH88488488488411110050050050051111++++====空气————————水材料与化学工程学院材料与化学工程学院材料与化学工程学院材料与化学工程学院化工教研室化工教研室化工教研室化工教研室化工原理干燥9999/69/69/69/69§§§§8-18-18-18-1干燥介质的性质及湿焓图HHHHIIIIIIIIIIIIvvvvggggHHHH++++====HHHHrrrrttttccccHHHHrrrrtttt))))HcHcHcHccccc((((IIIIHHHHvvvvggggHHHH00000000++++====++++++++====五焓IIII空气-水HHHH....tttt))))HHHH........((((IIIIHHHH27272727249124912491249188488488488411110050050050051111++++++++====六干球温度tttt和湿球温度tttt材料与化学工程学院材料与化学工程学院材料与化学工程学院材料与化学工程学院化工教研室化工教研室化工教研室化工教研室化工原理干燥10101010/69/69/69/69§§§§8-18-18-18-1干燥介质的性质及湿焓图稳态：空气递给水的热量=水分汽化所需的热量(((())))))))HHHHHHHH((((kkkkArArArArNNNNttttttttAAAA−−−−========−−−−αααα(((())))HHHHHHHHrrrrkkkktttttttt−−−−−−−−====αααα(((())))而与水的初始状态无关HHHH,,,,ttttfffftttt====七绝热饱和冷却温度ttttasasasas材料与化学工程学院材料与化学工程学院材料与化学工程学院材料与化学工程学院化工教研室化工教研室化工教研室化工教研室化工原理干燥11111111/69/69/69/69§§§§8-18-18-18-1干燥介质的性质及湿焓图空气(ф1、T、H）大量循环水（绝热）热量传递质量传递平衡(((())))HHHHHHHHccccrrrrttttttttasasasasHHHHasasasas−−−−−−−−====∴∴∴∴0000))))HHHH,,,,tttt((((ffffttttasasasas====八露点ttttdddd%%%%HHHHHHHHppppppppdddddddddddd100100100100============ϕϕϕϕddddddddddddppppPPPPpppp....ppppPPPPpppp....HHHHHHHH−−−−====−−−−========62262262262200006226226226220000令H=H=H=H=HHHHdddd→ppppdddd→ppppdddd====ppppssss====f(tf(tf(tf(tssss))))→ttttssss，即ttttdddd====ttttssss。空气————水：ϕϕϕϕ1,则ttw=tastd；当ϕϕϕϕ=1，则t=tw=tas=td。材料与化学工程学院材料与化学工程学院材料与化学工程学院材料与化学工程学院化工教研室化工教研室化工教研室化工教研室化工原理干燥12121212/69/69/69/69§§§§8-18-18-18-1干燥介质的性质及湿焓图例1.N2与苯蒸汽体系。在系统总压为102.4kPa、温度为293K时，系统中苯蒸汽的分压为7.32kPa。现拟采用加压冷却的方法回收混合气体中的苯，问须将混合气体加压至多少压强，并同时冷却到283K，才能回收75%的苯？若维持恒压冷却，且使苯的回收率达到75%，则需要冷却至多少温度？KKKK::::TTTTPaPaPaPa::::pppp....TTTT........pppplnlnlnlnssssssss3636363652525252515151512788278827882788793679367936793620202020−−−−−−−−====解：kmolkmolkmolkmol////kgkgkgkgMMMMkmolkmolkmolkmol////kgkgkgkgMMMMggggv