第7章干燥（课件）《化工原理（第五版）》同步教学（化学工业出版社）

第7章 干 燥 汇报人姓名 汇报日期 1 目录 7.4 物料平衡含水量和干燥速率 7.3 干燥过程的物料衡算和热量衡算 3 湿基含水量 w [kg水/kg湿物料] 干基含水量 X [kg水/kg干物料] 换算关系： 7.3 干燥过程的物料衡算和热量衡算 7.3.1 干燥过程的物料衡算 4 预热器 G, t0 , H0 G, t1 , H1 干 燥 器 G, t2 , H2 湿物料 L1, w1 (X1), θ1 产品 L2, w2 (X2), θ2 新鲜空气 废气 G ——干空气质量流量，kg干气/h L1、L2 ——物料进出干燥器总量，kg物料/h 连续干燥流程图 5 一、绝干物料量LC ( kg干物料/h ) 二、汽化水分量 W ( kg水/h ) 水分汽化量＝湿空气中水分增加量= 湿物料中水分减少量 三、干空气用量 G ( kg干气/h ) 6 7.3.2 热量衡算 QL I1, G, t1 , H1 产品 LC, w2, (X2), θ2, I2’ 湿物料 LC, w1, (X1), θ1, I1’ I2, G, t2 , H2 废气 I0, G, t0 , H0 新鲜空气 QP 预热器 QD 干 燥 器 QP——预热器内加入热量，kJ/h； QD——干燥器内加入热量，kJ/h。 7 外加总热量： Q＝QP＋QD 汽化1kg水所需热量： kJ/kg水 一、预热器的加热量 忽略热损失 8 二、干燥器的热量衡算 补充热量: 外加热量: 加热空气；汽化水份；加热物料；散热 9 7.3.3 空气出口状态的确定 一、等焓干燥过程 I1 = I2 无热损失 湿物料不升温 干燥器不补充热量 绝热干燥过程或理想干燥过程 10 二、实际干燥过程 1. 补充热量大于损失的热量 在非绝热情况下进行的干燥过程。 2. 补充热量小于损失的热量 11 三、空气出口状态的确定方法 ——确定H2、I2 (H2、I2) （1）计算法 等焓过程：I1=I2 12 （2）图解法 =1 A t0 预热(t0t1) ：AB 干燥(t1t2) ： C I2 D t2 等焓过程：BD 不等焓过程：BC B t1 I1 13 7.4.1 恒定干燥条件下的干燥速率 一、干燥速率 ——单位时间、单位干燥面积汽化水分量。 [ kg水/m2•s ] 恒定干燥条件：空气的温度、湿度、流速 及与物料接触方式不变。 7.4 物料平衡含水量和干燥速率 13 14 二、干燥曲线及干燥速率曲线 1. 干燥曲线 X ~ τ关系曲线  ~τ关系曲线 15 2. 干燥速率曲线 AB段：预热段 BC段：恒速干燥阶段 C点：临界点 XC：临界含水量 CDE段：降速干燥阶段 E点：平衡点 X*：平衡水分 16 三、恒速干燥阶段 前提条件：湿物料表面全部润湿。 汽化速率（传质速率）： [kg水/m2•s] 传热速率： ——恒速干燥速率 17 恒速干燥特点： 1. U＝UC＝const； 2. 物料表面温度为tw； 3. 去除的水分为非结合水分； 4. 恒速干燥阶段——表面汽化控制阶段 影响 U 的因素： 只与空气的状态有关，而与物料种类无关。 18 四、降速干燥阶段 实际汽化表面减小——CD段； 汽化面内移——DE段。 特点： 1. 2. 物料表面温度 3. 除去的水分为非结合、部分结合水分； 4. 降速干燥阶段——内部扩散控制阶段 影响U的因素：与物料种类、尺寸、形状有关；与空气状态关系不大。 18 19 五、临界含水量 XC 1. 吸水性物料 XC大于不吸水性物料 XC； 2. 物料层越薄、分散越细， XC 越低； 3. 恒速干燥 UC 越大， XC 越高。 20 7.4.2 物料中所含水分性质 一、物料与水分结合方式 溶胀水分：是物料组成的一部分，可透入物料细胞 壁内，使物料的体积为之增大。 吸附水分：湿物料的粗糙外表面附着的水分； 毛细管水分：多孔性物料的孔隙中所含的水分； 21 二、平衡水分与自由水分 1. 平衡水分（X*） ——不能用干燥方法除去的水分。 2. 自由水分（X－X*） ——可用干燥方法除去的水分。 X* = f（物料种类、空气性质） 空气 22 9—牛皮胶；10—木材；11—玻璃棉；12—棉花 23 三、结合水分与非结合水分 结合水分 ——水与物料结合力强，pw< ps。 2. 非结合水分 ——水与物料结合力弱， pw＝ ps。