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1、2021/12/12,干 燥 Drying,丁楠,2021/12/12,序言,一、去濕及其方法二、干燥方法 三、對流干燥的傳熱傳質(zhì)過程,2021/12/12,一、去濕及其方法,1、何為去濕？,從物料中脫除濕分的過程稱為去濕。濕分：不一定是水分！2、去濕方法機(jī)械去濕法 ：擠壓（擰衣服、過濾）物理法：濃硫酸吸收, 分子篩吸附, 膜法脫濕化學(xué)法：利用化學(xué)反應(yīng)脫除濕分（CaO）干燥法：加熱,2021/12/12,二、干燥方法,1、傳導(dǎo)干燥 熱能通過傳熱壁面以傳導(dǎo)的方式傳給濕物料 被干燥的物料與加熱介質(zhì)不直接接觸，屬間接干燥 優(yōu)點(diǎn)：熱能利用較多 缺點(diǎn)：與傳熱壁面接觸的物料易局部過熱而變質(zhì)，受熱不均勻。

2、例如紙制品可以鋪在熱滾筒上進(jìn)行干燥。,2021/12/12,2、輻射干燥 熱能以電磁波的形式由輻射器發(fā)射到濕物料表面，被物料吸收轉(zhuǎn)化為熱能，而將水分加熱汽化。優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)能力強(qiáng)，干燥產(chǎn)物均勻 缺點(diǎn)：能耗大 例如用紅外線干燥自行車表面油漆3、介電加熱干燥 將需干燥的物料置于交頻電場內(nèi)，利用高頻電場的交變作用將濕物料加熱，水分汽化，物料被干燥。優(yōu)點(diǎn)：干燥時(shí)間短，干燥產(chǎn)品均勻而潔凈。缺點(diǎn)：費(fèi)用大。 例如微波干燥食品,2021/12/12,4、對流干燥 熱能以對流給熱的方式由熱干燥介質(zhì)（通常熱空氣）傳給濕物料，使物料中的水分汽化。物料內(nèi)部的水分以氣態(tài)或液態(tài)形式擴(kuò)散至物料表面，然后汽化的蒸汽從表面擴(kuò)散至干

3、燥介質(zhì)主體，再由介質(zhì)帶走的干燥過程稱為對流干燥。 優(yōu)點(diǎn)：受熱均勻，所得產(chǎn)品的含水量均勻。 缺點(diǎn)：熱利用率低。,討論以熱空氣為干燥介質(zhì)，以水為濕分的對流干燥,2021/12/12,三、對流干燥原理,溫度為 t、濕份分壓為 p 的濕熱氣體流過濕物料的表面，物料表面溫度 ti 低于氣體溫度 t。,1、傳熱過程由于溫差的存在，氣體以對流方式向固體物料傳熱，使水分汽化；,2、傳質(zhì)過程在分壓差的作用下，水分由物料表面向氣流主體擴(kuò)散，并被氣流帶走。,干燥介質(zhì),濕物料表面,濕物料內(nèi)部,濕物料內(nèi)部,濕物料表面,干燥介質(zhì),2021/12/12,干燥介質(zhì)：載熱體、載濕體干燥過程：物料的去濕過程 介質(zhì)的降溫增濕過程,

4、注意：只要物料表面的水分分壓高于氣體中水分分壓，干燥即可進(jìn)行，與氣體的溫度無關(guān)。氣體預(yù)熱并不是干燥的充要條件，其目的在于加快水分汽化和物料干燥的速度，達(dá)到一定的生產(chǎn)能力。,干燥是熱、質(zhì)同時(shí)傳遞的過程,2021/12/12,第一節(jié) 濕空氣的性質(zhì)和濕度圖,一、濕空氣的性質(zhì)二、濕度圖及其應(yīng)用,2021/12/12,一、濕空氣的性質(zhì),1、 水汽分壓pw P（總壓）=pa（干空氣）+pw（水汽）,空氣中水汽分壓越大，水汽含量就越高。,摩爾量之比：,（一）空氣中水蒸氣含量的表示方法,2021/12/12,2、濕度H（ humidity）,濕空氣中水汽的質(zhì)量與絕干空氣的質(zhì)量之比 ，又稱濕含量。,對于水蒸氣空

5、氣系統(tǒng)：,2021/12/12,當(dāng)濕空氣中水汽分壓 pw 等于該空氣溫度下的飽和蒸汽壓 ps時(shí)，其濕度稱為飽和濕度，用Hs 表示。,2021/12/12,3、相對濕度百分?jǐn)?shù) （ relative humidity）,在總壓P一定的條件下，濕空氣中水蒸氣分壓pw與同溫度下的飽和蒸汽壓ps之比。,相對濕度代表濕空氣的不飽和程度， 愈低，表明該空氣偏離飽和程度越遠(yuǎn)，干燥能力越大。 =1，濕空氣達(dá)到飽和，不能作為干燥介質(zhì)。,2021/12/12,在總壓一定時(shí),1、比容,在濕空氣中，1kg絕干空氣體積和相應(yīng)水汽體積之和，又稱濕容積。,（二）濕比容,單位為 m3濕空氣 kg干空氣,2021/12/12,取

6、1Kmol，29 Kg，22.4m3,2021/12/12,1、比熱,常壓下，將濕空氣1Kg絕干空氣及相應(yīng)水汽的溫度升高（或降低）1所需要（或放出）的熱量，稱為濕比熱。,（三）濕空氣的熱參數(shù),2021/12/12,2、濕空氣的焓,濕空氣中1 kg絕干空氣的焓與相應(yīng)水汽的焓之和。,Iw=r0+cwt,焓是相對值，0 0C的干空氣和液態(tài)水的焓為基準(zhǔn)態(tài)（0），,水汽包括0 0C時(shí)的汽化潛熱和0 0C以上的顯熱，,干空氣只包括顯熱，Ia=cat,2021/12/12,(四)濕空氣的溫度,1）干球溫度 t 用普通溫度計(jì)測得的濕空氣的真實(shí)溫度 2）濕球溫度 濕球溫度計(jì)在溫度為t，濕度為H的不飽和空氣流中，

7、達(dá)到平衡或穩(wěn)定時(shí)所顯示的溫度。,2021/12/12,2021/12/12,2021/12/12,對于空氣水蒸氣系統(tǒng)而言,在一定的總壓下，已知t、tw能否確定H?,事實(shí)上，不論水溫如何，最終必將達(dá)到此動態(tài)平衡,2021/12/12,3、絕熱飽和冷卻溫度,水分向空氣中汽化,空氣降溫增濕,飽和,絕熱,焓不變,與外界無熱量交換，既無熱量補(bǔ)充，又無熱量損失。,2021/12/12,對絕熱飽和器作焓衡算，即可求出絕熱飽和溫度,一般H 及 Has 值均很小,2021/12/12,是濕空氣在絕熱、冷卻、增濕過程中達(dá)到的極限冷卻溫度。,對于空氣水系統(tǒng)，,注意：絕熱飽和溫度于濕球溫度的區(qū)別和聯(lián)系！,2021/1

8、2/12,1、濕球溫度：大量空氣與少量水接觸后的穩(wěn)定的水溫，空氣的狀態(tài)， （t , H）不變。 絕熱飽和溫度：少量空氣與大量水經(jīng)過接觸后達(dá)到的穩(wěn)定溫度，空氣增濕、降溫。,2、 濕球溫度：傳質(zhì)、傳熱仍在進(jìn)行，因此屬動態(tài)平衡范疇。 絕熱飽和溫度：沒有凈的質(zhì)量、熱量傳遞進(jìn)行，因此屬靜態(tài)平衡范疇。,不同之處：,1、濕空氣均為等焓變化、 2、均為空氣狀態(tài)（t、H）的函數(shù)3、對于空氣水體系, tw tas，,相同之處：,2021/12/12,4、露點(diǎn),將不飽和空氣等濕冷卻到飽和狀態(tài)時(shí)的溫度,2021/12/12,對于水蒸汽空氣系統(tǒng)，干球溫度、絕熱飽和溫度和露點(diǎn)間的關(guān)系為：,不飽和空氣：,飽和空氣：,202

9、1/12/12,二.氣體濕度圖（Humidity chart）,濕氣體參數(shù)的計(jì)算比較繁瑣，甚至需要試差。為了方便和直觀，通常使用濕度圖。,2021/12/12,空氣濕度圖的繪制 （Humidity chart）,對于空氣-水系統(tǒng)，tas tw，等 tas 線可近似作為等tw線。每一條絕熱冷卻線上所有各點(diǎn)都具有相同的 tas 。,橫坐標(biāo)：空氣的干球溫度，所有縱線為等溫線。右側(cè)縱坐標(biāo)：空氣的濕度，所有的橫線為等濕度線。,(1) 等相對濕度線 (等 線),總壓 P 一定，對給定的 ：因 ps= f (t) ， 故 H = f (t) 。,(2) 絕熱冷卻線（等 tas 線）,對給定的 tas： t

10、= f (H),2021/12/12,(3) 濕熱-濕度線 (cH - H ),總壓 P = 101.325 kPa 時(shí)：,濕比熱是濕度的函數(shù)，在圖中的溫度范圍內(nèi)與溫度無關(guān)。,(4) 濕比容-溫度線 (H - H),對于P = 101.325 kPa 的飽和空氣：,若已知濕度和溫度，即可由對應(yīng)直線查得氣體濕比容。,由于Has= f (t) ，故Has = f (t) 。,2021/12/12,td,I,cH,三.濕度圖的應(yīng)用,t,tas=tw,VH,2021/12/12,過P點(diǎn)的絕熱冷卻線與 =100%的等相對濕度線的交點(diǎn)在橫坐標(biāo)上對應(yīng)的值即為絕熱飽和溫度。讀得 tas=52，即 tw = t

11、as=52 ；,解：由t=62的等溫線和H=0.092的等濕度線可以確定一個(gè)交點(diǎn)P：過P點(diǎn)的等 線上讀得 =60%；,空氣濕度圖的用法 （Use of humidity chart）,【例1】已知 t=62，H=0.092，求、tas、tw、td、cH 和 iH 。,cH H, = 60%,1.18,cH kJ/(kg絕干氣體K),0.092,濕度 H,絕熱冷卻線,td,tas,62,溫度 t,P,過P點(diǎn)的等濕度線（H=0.092）與 =100%的等相對濕度線的交點(diǎn)，在橫坐標(biāo)上對應(yīng)的值即為露點(diǎn)溫度，讀得 td=51；,過P 點(diǎn)的等濕度線與 cH -H 線的交點(diǎn)在頂部橫軸上的讀數(shù)即為 cH ，讀

12、得 cH =1.18 kJ/(kg絕干氣體K) ；, = 100%,52,51,2021/12/12,空氣濕度圖的用法 （Use of humidity chart）,在橫軸上作 t = 52 的等溫線與 =100% 的等相對濕度線相交，作過此交點(diǎn)的絕熱冷卻線，與 t = 62 的等溫線的交點(diǎn)即為空氣狀態(tài) P 點(diǎn)。,【例2】測得空氣的干球溫度 t = 62，濕球溫度 tw = 52，試求空氣的 H、 、tas、td 。,解：tw = tas = 52；先確定 tas = 52 的絕熱冷卻線。, = 60%,0.092,濕度 H,絕熱冷卻線,td,tas,62,溫度 t,P, = 100%,52

13、,51,由氣體狀態(tài) P 點(diǎn)，用上例中類似的方法可以查出 H=0.092， =60%，td=51,2021/12/12,空氣濕度圖的用法 （Use of humidity chart）,【例3】已知空氣的露點(diǎn)溫度 td=51，相對濕度 =60% ，試求 t、H、tas、tw 。,解：由 t=51 的等溫線 與 =100% 的等相對濕度線的交點(diǎn)作過該點(diǎn)的等濕度線(H=0.092)，該線與 =60% 的等相對濕度線交于 P 點(diǎn)。, = 60%,0.092,濕度 H,絕熱冷卻線,td,tas,62,溫度 t,P, = 100%,52,51,由氣體狀態(tài) P 點(diǎn)，用上例中類似的方法可以讀出 P 點(diǎn)對應(yīng)的空

14、氣參數(shù)：t=62，H=0.092，tas= tw=52,2021/12/12,2表示濕空氣的狀態(tài)變化過程,兩個(gè)獨(dú)立參數(shù)，確定空氣狀態(tài)點(diǎn)，,j,=100% H,j,=100% H,A,B,t,t,(a)加熱過程,(b)冷卻過程,A,B,C,2021/12/12,j,=100%,H,B,絕熱飽和線,A,t,(c)絕熱增濕、降溫過程,2021/12/12,濕空氣在tH圖上經(jīng)歷如右圖示ABCDA的封閉循環(huán)。試說明：（1）各部分的作用；（2）B、C兩點(diǎn)所代表的空氣何者接受水份的能力較強(qiáng)。,答：AB 等濕增溫 BC降溫增濕 CD等濕降溫至飽和 DA維持飽和降溫降濕 B點(diǎn)的相對濕度小, B點(diǎn)接受水分能力強(qiáng),

15、2021/12/12,將不飽和濕空氣冷卻至露點(diǎn)，再維持飽和度不變降溫，請?jiān)O(shè)計(jì)兩個(gè)可行的過程（每一個(gè)過程有一個(gè)參數(shù)不變）將空氣恢復(fù)到原狀態(tài)，指出不變的參數(shù)，并在t-H圖上定性畫出該循環(huán)過程 .,等濕升溫 等濕升溫等溫增濕 不變升溫增濕,2021/12/12,2021/12/12,H kg水/kg絕干氣,I kJ/kg絕干氣,t ,p kPa,橫坐標(biāo)H， 等濕線（平行于縱坐標(biāo)）,縱坐標(biāo)I， 等焓線（45于橫坐標(biāo)）,等溫線t,等相對濕度線,等分壓線p,總壓一定,H0.622 ps/(P- ps),P H/(0.622 +H)，一般H很小,2021/12/12,A,由測出的參數(shù)確定濕空氣的狀態(tài),a）水

16、與空氣系統(tǒng)，已知空氣的干球溫度 t 和濕球溫度 tw ，確定該空氣的狀態(tài)點(diǎn) A (t,H)。,2021/12/12,A,b）水與空氣系統(tǒng)中，已知 t 和 td，求原始狀態(tài)點(diǎn) A(t,H)。,2021/12/12,A,c）水與空氣系統(tǒng)中，已知 t 和 ，求原始狀態(tài) 點(diǎn) A 的位置,2021/12/12,已知濕空氣某兩個(gè)可確定狀態(tài)的獨(dú)立變量，求該濕空氣的其他參數(shù)和性質(zhì),例：已知濕空氣的干球溫度t=30，相對濕度=0.6，求濕空氣的濕度H，露點(diǎn)td、tas。,A,H=0.016kg/kg干氣,D,C,td=21,2021/12/12,一、濕物料中含水量的表示方法二、干燥系統(tǒng)的物料衡算 三、干燥系統(tǒng)的熱量衡算 四、干燥過程的圖解,第二節(jié) 干燥過程的物料與熱量衡算,2021/12/12,一、濕物料中含水量的表示方法,1、濕基含水量w,2、干基含水量X,3、換算關(guān)系,2021/12/12,干燥過程,干燥室,預(yù)熱器,二、干燥系統(tǒng)的物料衡算,空氣預(yù)熱的作用？,2021/12/12,求解：干燥介質(zhì)用量，蒸發(fā)的水分量等,L 絕干空氣質(zhì)量流量，kg干氣/hr；G1、G2 物料進(jìn)出干燥器總量，kg物料/hr。