第八章第1节2012.ppt

2017-3-28 1第八章干燥一、概述二、湿空气的性质三、湿焓图及其应用第一节湿空气的性质及湿焓图 2017-3-28 2 一、概述在化学工业生产中所得到的固态产品或半成品往往含有过多的水分或有机溶剂( 湿分) ,要制得合格的产品需要除去固体物料中多余的湿分。除湿方法:机械除湿——通过离心分离、沉降、过滤等方法除湿。吸附除湿——用干燥剂吸附除去物料中的水分。加热除湿(干燥)——利用热能使湿物料中的湿分汽化, 并排出生成的蒸汽,以获得湿含量达到要求的产品。除湿程度高, 但能耗大。惯用做法:先采用机械方法把固体所含的绝大部分湿分除去,然后再通过加热把机械方法无法脱除的湿分干燥掉,以降低除湿的成本。干燥分类: 本章重点: 以不饱和热空气为干燥介质,除去湿物料中水分的连续对流干燥过程。 2017-3-28 3 对流干燥:热能以对流给热的方式由热干燥介质(通常热空气)传给湿物料,使物料中的水分汽化。物料内部的水分以气态或液态形式扩散至物料表面,然后汽化的蒸汽从表面扩散至干燥介质主体,再由介质带走的干燥过程称为对流干燥。? HtqW t ip p i? M 对流干燥过程原理温度为 t、湿分分压为 p的湿热气体流过湿物料的表面,物料表面温度 t i低于气体温度 t。由于温差的存在,气体以对流方式向固体物料传热,使湿分汽化; 在分压差的作用下,湿分由物料表面向气流主体扩散,并被气流带走。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)和湿分(载湿体)的介质,它将热量传给物料的同时把由物料中汽化出来的水分带走。注意: 只要物料表面的湿分分压高于气体中湿分分压,干燥即可进行,这是干燥操作的必要条件,与气体的温度无关。气体预热并不是干燥的充要条件,其目的在于加快湿分汽化和物料干燥的速度,达到一定的生产能力。 2017-3-28 4 对流干燥过程的实质干燥过程热空气流过湿物料表面热量传递到湿物料表面湿物料表面水分汽化并被带走表面与内部出现水分浓度差内部水分扩散到表面传热过程传质过程传质过程干燥过程推动力传质推动力:物料表面水分压 P 表水> 热空气中的水分压 P 空水传热推动力:热空气的温度 t 空气>物料表面的温度 t 物表 2017-3-28 5 干燥过程的基本问题除水分量空气消耗量干燥产品量热量消耗干燥时间物料衡算能量衡算涉及干燥速率和水在气固相的平衡关系涉及湿空气的性质解决这些问题需要掌握的基本知识有: (1) 湿分在气固两相间的传递规律; (2) 湿气体的性质及在干燥过程中的状态变化; (3) 物料的含水类型及在干燥过程中的一般特征; (4) 干燥过程中物料衡算关系、热量衡算关系和速率关系。本章主要介绍运用上述基本知识解决工程中物料干燥的基本问题,介绍的范围主要针对连续稳态的干燥过程。 2017-3-28 6 二、湿空气的性质湿空气:指绝干空气与水蒸气的混合物。在干燥过程中,随着湿物料中水份的汽化,湿空气中水份含量不断增加,但绝干空气的质量保持不变。因此, 湿空气性质一般都以 1kg 绝干空气为基准。操作压强不太高时,空气可视为理想气体。系统总压 P:湿空气的总压(kN/m 2),即 P 干空气与P 水之和。干燥过程中系统总压基本上恒定不变。且 2 2 H O H O p n p n ?干空气干空气干燥操作通常在常压下进行,常压干燥的系统总压接近大气压力,热敏性物料的干燥一般在减压下操作。 2017-3-28 7 1、湿分的表示方法(1) (1) 绝对湿度(湿度)H 湿空气中水汽的质量与绝干空气的质量之比,又称湿含量。若湿空气中水蒸气和绝干空气的摩尔数(n v, n g)和摩尔质量(M v, M g ) v v g g n M H n M ? ?湿空气中水汽的质量湿空气中绝干空气的质量 k***汽kg绝干气对于空气-水蒸气系统: M v =18kg/kmol ,M g =29 kg/ kmol 1829 v v g g n n H n n ? ? v v g v n p n P p ??? vvpH P p ????, v H f P p ?当湿空气中水汽分压 p v等于该空气温度下的饱和蒸汽压 p s,即空气达到饱和时,相应的湿度称为饱和湿度,用 H s表示。 ssspH P p ????, s H f P t ? 2017-3-28 8 (2) (2) 相对湿度?湿度只表示湿空气中所含水分的绝对数,不能反映空气偏离饱