化工原理南林教材 (2).ppt

化工原理南林教材
*
第1页，共74页，编辑于2022年，星期二
要求：
1. 掌握湿空气的性质及湿度图；
2. 掌握干燥过程的物料衡算与热量衡算；
3. 理解固体物料中的水分，掌握干燥速率的定义、恒定干燥条件下的干燥速率曲线期二
*
第32页，共74页，编辑于2022年，星期二
对预热器作热量衡算，忽略热损失，可得：
对干燥器作热量衡算，可得：
*
第33页，共74页，编辑于2022年，星期二
假设：
（1）新鲜空气中水的焓等于离开干燥器废气中水气的焓，即：IV0=IV2；
（2）湿物料进出干燥器时的比热取平均值cm。
向干燥系统中输入的热量用于：加热空气、蒸发水分、加热物料、热损失等四个方面。
*
第34页，共74页，编辑于2022年，星期二
二、干燥系统的热效率
蒸发水分所需的热量为：
若忽略湿物料中水分带入系统中的焓，则：
*
第35页，共74页，编辑于2022年，星期二
5-2-4 空气通过干燥器时的状态变化
一、等焓干燥
等焓过程又称绝热干燥过程，需满足的条件：
，即QD=0
，即QL=0
，即G(I21-I11)=0
由上式假设可得：I1=I2 ，t2<t1
*
第36页，共74页，编辑于2022年，星期二
*
第37页，共74页，编辑于2022年，星期二
二、非等焓干燥

不向干燥器中补充热量，即QD=0
不能忽略干燥器向周围散失的热量，即QL0
物料进出干燥器的焓不相等，即G(I21-I11)=0
I2 < I1 ，t2<t1
*
第38页，共74页，编辑于2022年，星期二


*
第39页，共74页，编辑于2022年，星期二
*
第40页，共74页，编辑于2022年，星期二
第三节 固体物料在干燥过程中的
平衡关系与速率关系
干燥静力学：L、W、Q
干燥动力学：X-t
*
第41页，共74页，编辑于2022年，星期二
5-3-1 物料中的水分
一、平衡水分与自由水分
（1）平衡含水量是湿物料在一定的空气状态下干燥的极限；
（2）当空气状态恒定时，不同物料的平衡水分差异很大。
（3）同一物料的平衡水分随空气状态而变。
*
第42页，共74页，编辑于2022年，星期二
二、结合水分与非结合水分
物料表面水气的分压等于同温度下纯水的饱和蒸气压，相应的物料含水量为XB*
结合水分：X< XB*
非结合水分：X> XB*
*
第43页，共74页，编辑于2022年，星期二
*
第44页，共74页，编辑于2022年，星期二
*
第45页，共74页，编辑于2022年，星期二
5-3-2 干燥时间的计算
恒定干燥：干燥过程中，空气状态参数恒定。
变动干燥：干燥过程中，空气状态参数变动。
一、恒定干燥条件下干燥时间的计算

干燥曲线：物料含水量X～干燥时间，物料表面温度～干燥时间
*
第46页，共74页，编辑于2022年，星期二
*
第47页，共74页，编辑于2022年，星期二

干燥速率：单位时间内、单位干燥面积上气化的水分质量。
U：干燥速率kg/(m2·s)；
W1：一批操作中气化的水分量，kg；
S：干燥面积，m2
：干燥时间，s。
*
第48页，共74页，编辑于2022年，星期二
*
第49页，共74页，编辑于2022年，星期二
*
第50页，共74页，编辑于2022年，星期二
（1）恒速干燥阶段（表面气化控制阶段）
*
第51页，共74页，编辑于2022年，星期二
（2）降速干燥阶段（内部迁移控制阶段）
干燥速率的影响因素：物料结构、形状、尺寸，干燥介质的状态参数对其影响不大。
（3）临界含水量XC
临界含水量与物料的性质、厚度、干燥速率有关。
*
第52页，共74页，编辑于2022年，星期二

（1）恒速阶段
*
第53页，共74页，编辑于2022年，星期二
（2）降速阶段
当U与X呈非线性关系，采用图解法计算；
当U与X呈线性关系，采用解析法计算；
*
第54页，共74页，编辑于2022年，星期二
第四节 干燥器
对干燥器的要求：
（1）能保证干燥产品的质量要求，如含水量、强度、形状等；
（2）要求干燥速率快、干燥时间短，以减小干燥器的尺寸、降低能耗，同时还应考虑干燥器的辅助设备的规格和成本，即经济性要好；
（3）操作控制方便，劳动条件好。
*
第55页，共74页，编辑于2022年，星期二