第十章 干燥(课件）-《化工单元操作》同步教学（化学工业出版)

第十章　干燥 第十章　干燥 常用的去湿方法； 第一节　干燥的主要任务 干燥是利用热能除去固体物料中湿分（水分或其他液体）的单元操作。 工业上去湿的方法很多，其中通过加热汽化去除湿分的方法称为干燥。 1．机械去湿法 2．化学去湿法 3．加热去湿法 根据湿物料的加热方式不同，干燥可分为： 1．热传导干燥法 2．对流传热干燥法 3．辐射干燥法 4．微波加热干燥法 5．冷冻干燥法 按操作压力不同，干燥可分为常压干燥和真空干燥。 工业上应用最多的是对流加热干燥法，本章主要介绍以热空气为干燥介质，除去的 湿分为水的对流干燥。 典型空气干燥器的工艺流程如图10-1所示。它是利用热气体与湿物料作相对运动，热 空气将热量传递给湿物料，使湿物料的湿分汽化并扩散到空气中，并被带走。因此， 空气干燥器实质上是动量传递、热量传递和质量传递同时进行的传递过程。热空气称为 干燥介质，它即是载热体，又是载湿体。 图10-1 空气干燥器工艺流程 第二节 干燥的基础知识 一、湿空气的性质 空气由绝干空气与水蒸汽所组成，在干燥中称湿空气。在干燥过程中，湿空气中的水汽 含量不断增加，而其中的干空气作为载体（载热体和载湿体），质量流量是不变的。 因此为了计算上的方便，湿空气的各项参数都以单位质量的绝干空气为基准。 1．湿空气中水汽的分压 作为干燥介质的湿空气是不饱和的空气，其水汽分压 与绝干空气分压 及其 总压力 的关系为 并有 式中　 ——湿空气中水汽的摩尔分数。 2．湿度 湿度又称为湿含量，为湿空气中水气的质量与绝干空气的质量之比。即 式中　 ——空气的湿度，㎏／㎏干空气； ——摩尔质量，㎏／kmol； ——物质的量，kmol。 （下标“水”表示水蒸汽，“空”表示绝干空气） 因常压下湿空气可视为理想气体，由道尔顿分压定律可知，理想气体混合物中各组分的 摩尔比等于分压比，则上式可表示为： 当总压一定，水蒸汽的分压等于湿空气温度下的饱和蒸汽压时，湿空气的湿度达到最大 值，此时湿空气呈饱和状态，对应的湿度称为饱和湿度，可用下式表示： 式中　 ——湿空气的饱和湿度，㎏／㎏干空气。 ——湿空气温度下水的饱和蒸汽压，Pa或kPa。 在一定总压下，相对湿度的定义式为： 水的饱和蒸汽压仅与温度有关，因此空气的饱和湿度是湿空气的总压及温度的函数。 3．相对湿度 湿空气的湿度只是表示所含水份的多少，不能直接反映这种情况下湿空气还有多大的 湿潜力，而相对湿度则是用来表示这种潜力的。 相对湿度 与水汽分压 及空气温度 有关（因 ），当 一定时， 随 的增大而增大。当 ＝0时， ＝0空气为绝干空气；当 < 时， <1空气为未饱和湿空气； 当 ＝ 时， ＝1空气为饱和湿空气，气体不能在 吸湿，因而不能用作干燥介质。 4．湿空气的比体积 在湿空气中，１㎏绝干空气连同其所带有的水蒸汽体积之和称为湿空气的比体积。 其定义式为： 在标准状态下，气体的标准摩尔体积为22.4m3/kmol。因此，在总压力为 、温度为 、 湿度为 的湿空气的比容为： 式中　 ——湿空气的比体积， ——温度，℃； ——湿空气总压，kPa。 将 ， 代入上式，得 得 5．湿空气的比热容 在常压下，将1㎏绝干空气和 ㎏水蒸汽温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的 热量，称为湿空气的比热容。即 式中　 ——湿空气的比热容，kJ/（㎏干空气·℃）； ——干空气的比热容，kJ/（㎏干空气·℃）； ——水蒸汽的比热容，kJ/（㎏水汽·℃）。 在通常的干燥条件下，干空气的比热容和水蒸汽的比热容随温度的变化很小，在工程计 算中通常取常数，取 ＝1.01 kJ/（㎏干空气·℃）， =1.88 kJ/（㎏水汽·℃）。 将这些数值代入上式，得 根据定义可写为 即湿空气的比热容只随空气的湿度变化。 6．湿空气的比焓 湿空气中1㎏绝干空气的焓与相应 ㎏水蒸汽的焓之和称为湿空气的比焓。 式中　 ——湿空气的比焓，kJ/㎏干空气； ——绝干空气的比焓，kJ/㎏干空气； ——水蒸汽的比焓，kJ/㎏水汽。 通常以0℃干空气与0℃液态水的焓等于零为计算基准，0℃液态水的汽化热为 9 则有 ＝ ＝1.01 ＝ ＋ 7．干球温度 =2490＋1.88 因此，湿空气的比焓可由下式计算 在湿空气中，用普通温度计测得温度称为湿空气的干球温度， 通常简称为空气的温度。 为湿空气的真实温度。 图10-2 湿球温度计 8．湿球温度 用湿纱布包裹温度计的感温部分，将它置于一定温度和湿 度的流动的空气中，如