模块五干燥操作技术工作任务

第一节换热器的分类及结构型式第二章传热操作技术模块五：干燥操作技术工作任务：●了解各类型干燥器的结构、特点及应用；●理解干燥的基本方式、机理、特点及影响因素；●掌握对流干燥的计算；第一节换热器的分类及结构型式第二章传热操作技术干燥的基本知识干燥器的结构及应用干燥日常运行与操作干燥器的计算第一节换热器的分类及结构型式第二章传热操作技术干燥器的结构及应用一、干燥器的结构二、干燥器的应用第五章干燥操作技术第一节干燥器的结构及应用第一节换热器的分类及结构型式第二章传热操作技术由于被干燥物料的形状和性质不同，生产规模或生产能力也相差较大，对干燥产品的要求也不尽相同，因此，所采用干燥器的型式也是多种多样的。（一）常见的对流干燥器（二）干燥器的选择第五章干燥操作技术第一节干燥器的结构及应用第一节换热器的分类及结构型式第二章传热操作技术第五章干燥操作技术第一节干燥器的结构及应用（1）箱式干燥器第一节换热器的分类及结构型式第二章传热操作技术第五章干燥操作技术第一节干燥器的结构及应用（2）喷雾干燥器第一节换热器的分类及结构型式第二章传热操作技术第五章干燥操作技术第一节干燥器的结构及应用（3）气流干燥器第一节换热器的分类及结构型式第二章传热操作技术第五章干燥操作技术第一节干燥器的结构及应用（4）流化床干燥器第一节换热器的分类及结构型式第二章传热操作技术第五章干燥操作技术第一节干燥器的结构及应用（5）转筒干燥器第一节换热器的分类及结构型式第二章传热操作技术第五章干燥操作技术第一节干燥器的结构及应用（6）耙式真空干燥器第一节换热器的分类及结构型式第二章传热操作技术第五章干燥操作技术第一节干燥器的结构及应用(7)洞道式干燥器第一节换热器的分类及结构型式第二章传热操作技术（1）被干燥物料的性质（2）湿物料的干燥特性（3）处理量第五章干燥操作技术第一节干燥器的结构及应用（4）回收问题（5）能源价格、安全操作和环境因素第一节换热器的分类及结构型式第二章传热操作技术（1）被干燥物料的性质选择干燥器的最初方式是以被干燥物料的性质为基础的。选择干燥器时，首先应考虑被干燥物料的形态，物料的形态不同，处理这些物料的干燥器也不同。第五章干燥操作技术第一节干燥器的结构及应用第一节换热器的分类及结构型式第二章传热操作技术（2）湿物料的干燥特性湿物料不同，其干燥特性曲线或临界含水量也不同，所需的干燥时间可能相差悬殊，应选择不同类型的干燥器。故应针对湿物料的①湿分的类型（结合水、非结合水或二者兼有）；②初始和最终湿含量；③允许的最高干燥温度；④产品的粒度分布；⑤产品的形态、色、光泽、味等的不同而选择不同类型的干燥器。第五章干燥操作技术第一节干燥器的结构及应用第一节换热器的分类及结构型式第二章传热操作技术（3）处理量被干燥湿物料的量也是选择干燥器时需要考虑的主要问题之一。一般来说，处理量小，宜选用厢式干燥器等间歇操作的干燥器，处理量大的，连续操作的干燥器更适宜些。当然，操作方式并不是生产能力的唯一因素。第五章干燥操作技术第一节干燥器的结构及应用第一节换热器的分类及结构型式第二章传热操作技术（4）回收问题干燥过程的回收问题主要是指：①粉尘回收；②溶剂回收。第五章干燥操作技术第一节干燥器的结构及应用第一节换热器的分类及结构型式第二章传热操作技术（5）能源价格、安全操作和环境因素为节约能源，在满足干燥的基本条件下，应尽可能地选择热效率高的干燥器。若排出的废气中含有污染环境的粉尘或有毒物质，应选择合适的干燥器来减少排出的废气量，或对排出的废气能加以处理。此外，在选择干燥器时，还必须考虑噪音问题。干燥器的最终选择通常将在设备价格、操作费用、产品质量、安全及便于安装等方面提出一个折衷方案。第五章干燥操作技术第一节干燥器的结构及应用第一节换热器的分类及结构型式第二章传热操作技术第五章干燥操作技术第一节干燥器的结构及应用（1）箱式干燥器多应用在小规模、多品种、干燥条件变动大，干燥时间长的场合。如实验室或中间试的干燥装置。第一节换热器的分类及结构型式第二章传热操作技术（2）喷雾干燥器第五章干燥操作技术第一节干燥器的结构及应用适用于士林蓝及士林黄染料等。第一节换热器的分类及结构型式第二章传热操作技术第五章干燥操作技术第一节干燥器的结构及应用(3)转筒式干燥器主要用于处理散粒状物料，亦可处理含水量很高的物料或膏糊状物料，也可以干燥溶液、悬浮液、胶体溶液等流动性物料。第一节换热器的分类及结构型式第二章传热操作技术第五章干燥操作技术第一节干燥器的结构及应用(4)流化床干燥器适用于处理粉粒状物料，而且粒径最好在30-60μm范围。第一节换热器的分类及结构型式第二章传热操作技术第五章干燥操作技术第一节干燥器的结构及应用(5)气流式干燥器适宜于干燥热敏性物料或临界含水量低的细粒或粉末物料。第一节换热器的分类及结构型式第二章传热操作技术第五章干燥操作技术第一节干燥器的结构及应用(6)转筒式干燥器主要用于处理散粒状物料，亦可处理含水量很高的物料或膏糊状物料，也可以干燥溶液、悬浮液、胶体溶液等流动性物料。第一节换热器的分类及结构型式第二章传热操作技术第五章干燥操作技术第二节干燥的基本知识干燥的基本知识一、对流干燥的方法二、空气的性质三、物料中所含水分的性质四、物料中含水量的表示方法第一节换热器的分类及结构型式第二章传热操作技术第五章干燥操作技术一、对流干燥的方法湿空气经加热后进入干燥器，气流与湿物料直接接触，沿空气行程其温度降低，湿含量增加，废气自干燥器另一端排出。第二节干燥的基本知识第一节换热器的分类及结构型式第二章传热操作技术第五章干燥操作技术物料表面温度θi低于气相主体温度t，因此热量以对流方式从气相传递到固体表面，再由表面向内部传递，这是个传热过程；固体表面处水气压Pi高于气相主体中水气分压，因此水气由固体表面向气相扩散，这是一个传质过程。可见对流干燥过程是传质和传热同时进行的过程。干燥过程中压差(p-pi)越大，温差(t-θi)越高，干燥过程进行的越快，因此干燥介质需及时将汽化的水汽带走，以维持一定的扩散推动力。第二节干燥的基本知识第一节换热器的分类及结构型式第二章传热操作技术第五章干燥操作技术二、空气的性质1.湿度H湿度H是湿空气中所含水蒸汽的质量与绝干空气质量之比。（1）定义式（2）以分压比表示第二节干燥的基本知识第一节换热器的分类及结构型式第二章传热操作技术第五章干燥操作技术（3）饱和湿度Hs若湿空气中水蒸汽分压恰好等于该温度下水的饱和蒸汽压Ps，此时的湿度为在该温度下空气的最大湿度,称为饱和湿度，以Hs表示。由于水的饱和蒸汽压只与温度有关，故饱和湿度是湿空气总压和温度的函数。第二节干燥的基本知识第一节换热器的分类及结构型式第二章传热操作技术第五章干燥操作技术2.相对湿度φ当总压一定时,湿空气中水蒸汽分压pv与一定总压下空气中水汽分压可能达到的最大值之比的百分数,称为相对湿度。⑴定义式:φ=1（或100%），表示空气已被水蒸汽饱和,已无干燥能力。第二节干燥的基本知识第一节换热器的分类及结构型式第二章传热操作技术第五章干燥操作技术⑶H、φ、t之间的函数关系：可见，对水蒸汽分压相同，而温度不同的湿空气，若温度愈高，则Ps值愈大，φ值愈小，干燥能力愈大。⑵意义：相对湿度表明了湿空气的不饱和程度，反映湿空气吸收水汽的能力。第二节干燥的基本知识第一节换热器的分类及结构型式第二章传热操作技术第五章干燥操作技术3.湿比热CH定义：将1kg干空气和其所带的Hkg水蒸气的温度升高1℃所需的热量。简称湿热。CH=Ca+CvH=1.01+1.88HkJ/kg干空气·℃4.焓I湿空气的焓为单位质量干空气的焓和其所带Hkg水蒸汽的焓之和。计算基准：0℃时干空气与液态水的焓等于零。kJ/kg干空气tHHtHccHrHtcrtcIvgvg)88.101.1(2492)()(00第二节干燥的基本知识第一节换热器的分类及结构型式第二章传热操作技术第五章干燥操作技术5.湿空气比容H定义：每单位质量绝干空气中所具有的空气和水蒸汽的总体积。干气kgmPtHHwgH/103.101273273)244.1773.0(32由上式可见,湿比容随其温度和湿度的增加而增大。6.露点td(1)定义：一定压力下，将不饱和空气等湿降温至饱和，出现第一滴露珠时的温度。第二节干燥的基本知识第一节换热器的分类及结构型式第二章传热操作技术套管换热器第五章干燥操作技术（2）计算计算得到，查其相对应的饱和温度，即为该湿含量H和总压P时的露点。第二节干燥的基本知识第一节换热器的分类及结构型式第二章传热操作技术第五章干燥操作技术7.干温度t、湿球温度tW（1）干球温度t：在空气流中放置一支普通温度计，所测得空气的温度为t，相对于湿球温度而言，此温度称为空气的干球温度。（2）湿球温度tW：如图5-9所示，用水润湿纱布包裹温度计的感湿球，即成为一湿球温度计。将它置于一定温度和湿度的流动的空气中，达到稳态时所测得的温度称为空气的湿球温度，以tW表示。第二节干燥的基本知识第一节换热器的分类及结构型式第二章传热操作技术第五章干燥操作技术当不饱和空气流过湿球表面时，由于湿纱布表面的饱和蒸汽压大于空气中的水蒸汽分压，在湿纱布表面和气体之间存在着湿度差，这一湿度差使湿纱布表面的水分汽化被气流带走，水分汽化所需潜热，首先取自湿纱布的显热，使其表面降温，于是在湿纱布表面与气流之间又形成了温度差，这一温度差将引起空气向湿纱布传递热量。第二节干燥的基本知识第一节换热器的分类及结构型式第二章传热操作技术沉浸式蛇管第五章干燥操作技术一稳态温度，即湿球温度。经推导得：实验表明：当流速足够大时，热、质传递均以对流为主，且kH及α都与空气速度的0.8次幂成正比，一般在气速为3.8～10.2m/s的范围内，比值α/kH近似为一常数(对水蒸汽与空气的系统，α/kH=0.96～1.005)。此时，湿球温度tWw为湿空气温度t和湿度H的函数。注意：a．湿球温度不是状态函数；b．在测量湿球温度时，空气速度一般需大于5m/s，使对流传热起主要作用，相应减少热辐射和传导的影响，使测量较为精确。第二节干燥的基本知识第一节换热器的分类及结构型式第二章传热操作技术沉浸式蛇管（1）定义：绝热饱和过程中，气、液两相最终达到的平衡温度称为绝热饱和温度。8.绝热饱和温度tas不饱和空气在与外界绝热的条件下和大量的水接触，若时间足够长，使传热、传质趋于平衡，则最终空气被水蒸汽所饱和，空气与水温度相等，即为该空气的绝热饱和温度。第五章干燥操作技术第五章干燥操作技术第二节干燥的基本知识第一节换热器的分类及结构型式第二章传热操作技术（2）计算：此时气体的湿度为tas下的饱和湿度Has。以单位质量的干空气为基准，在稳态下对全塔作热量衡算:或上式表明，空气的绝热饱和温度tas是空气湿度H和温度t的函数,是湿空气的状态参数，也是湿空气的性质。当t、tas已知时，可用上式来确定空气的湿度H。第五章干燥操作技术第二节干燥的基本知识第一节换热器的分类及结构型式第二章传热操作技术比较干球温度t、湿球温度tw、绝热饱和温度tas及露点td可以得出：不饱和湿空气：ttw（tas）td饱和湿空气：t＝tw（tas）＝td第五章干燥操作技术第二节干燥的基本知识第一节换热器的分类及结构型式第二章传热操作技术例9-1已知湿空气的总压为101.3kN/㎡，相对湿度为50%，干球温度为20oC。试求：(a)湿度Ｈ；(b)水蒸汽分压p；（c)露点td；(d)焓Ｉ。(e)如将500kg/h干空气预热至117oC，求所需热量Ｑ；(f)每小时送入预热器的湿空气体积Ｖ。解P=101.3kN/㎡，＝50%，t=20oC，由饱和水蒸汽表查得，水在20oC时之饱和蒸汽压为ps=2.34kN/m(a)湿度Ｈ干空气kgkgPPPHss/0072.034.25.03.10134.250.0622.0622.0第五章干燥操作技术第二节干燥的基本知识第一节换热器的分类及结构型式第二章传热操作技术(b)水蒸汽分压2/