《化工原理》
Principles of Chemical
Engineering
第十二章干
Chapter 12 Drying
概( iruiroducrior)
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(湿份),要制得合格的产品需要除去
固体物料中多余的湿份。
除湿方法:机械除湿—如离心分离、沉降、过滤。
干燥—利用热能使湿物料中的湿份汽化。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份除
去,然后再通过加热把机械方法无法脱除的湿份干燥掉,
以降低除湿的成本
干燥分类
操作压力
操作方式
传热方式(或组合)
常压真空「连续间歇导热对流辐射介电加热
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。
对流干燝过程原理
度为1湿份分压为p的湿热气体流过湿物料的表面,
物料表面温度低于气体温度t
由于温差的存在,气体以对流方
式向固体物料传热,使湿份汽化
在分压差的作用下,湿份由物料
多表面向气流主体扩散,并被气流
带走。
W
干燥是热、质同肘传递的过程
干燥介质:用来传递热量
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
对流干燥过程实质
干燥过程
热空
热量
湿物
表面
内部
传递
料表
与内
水分
过湿
到湿
面水
部
扩散
物料
物料
分汽
现水
到表
表面
表面
化并
分浓
面
热过
被带
度差质过准
走
质过
燥世程推勒力
质推动力
表面水分压P表水>热空中的水分压P空水
传热推动力:热空气的温度空气>物料表面的温度t物表
干燥过程基本问题
除水分量
空气消耗量物料衡算
干燥产品量
涉及湿空气的性质
热量消耗
能量衡算
干燥时间
涉及干燥速率和水在
气固相的平衡关系
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。
第一节气你的熟学性质
湿空气:指绝干空气与水蒸汽的混合物。在千燥过程中
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
kg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/m2),即P平空气与P水之
和。干燥过程中系统总压基本上恒定不变。且
PHo
HaO
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
1湿份的表示方法
绝对递度(逆度)H( Humidity
湿空气中水气的质量与绝干空气的质量之比。若湿份蒸
汽和绝干空气的库尔数(n,n)和摩尔质量(M,M
Hn,M
n,-pK***蒸汽/kg绝干空气
对于空气-水蒸气系统
M=1802kg/kmol, M= kg/kmol
H=
总压一定时,湿空气的湿度只与水蒸汽的分压有关。
当p=p时,湿度称为饱和湿度,以H表示。
H1=
Ps
相对度( Relative humidity)
湿度只表示湿空气中所含水份的绝对数,不能反映空气
偏离饱和状态的程度(即气体的吸湿能力)。
相对湿度:在总压和温度一定时,湿空气中水汽的分压P
与系统温度下水的饱和蒸汽压P之比的百分数。
=2×0%
φ值说明湿空气偏离饱和空气或绝干空气的程度,值越小
吸湿能力越大;
q=0,p=0时,表示湿空气中不含水分,为绝干空气。
φ=1,p=p时,表示湿空气被水汽所饱和,不能再吸湿。
对于空气-水系统
H=
pps
相行逆度( Relative humidity)
若t<总压下湿空气的沸点,0≤q≤100%
若t>总压下湿空气的沸点,湿份p>P,最大q(空气
全为水汽)<100%。故工业上常用过热蒸汽做干燥介质
若t>湿份的临界温度,气体中的湿份已是真实气体
此时φ=0,理论上吸湿能力不受限制。
H=06P
p=f(H, t)
P-op
,H不变
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