第七章固體干燥第一節(jié)概述第二節(jié)濕空氣的性質與濕度圖第五節(jié)干燥設備第三節(jié)干燥過程的物料衡算和熱量衡算第四節(jié)物料的平衡含水量與干燥速率12/8/20221第一節(jié)概述一、固體物料去濕方法二、濕物料的干燥方法三、對流干燥過程的傳熱與傳質12/8/20222去濕:濕分從物料中去除的過程。去濕的方法:機械去濕去濕目的:1）工藝要求；2）貯存；3）運輸。物理去濕加熱去濕（干燥）一、固體物料去濕方法二、濕物料的干燥方法（1）熱傳導干燥法12/8/20223（2）對流傳熱干燥法（3）紅外線輻射干燥法（4）微波加熱干燥法（5）冷凍干燥法干燥過程的分類：常壓干燥真空干燥按操作壓力分12/8/20224連續(xù)式間歇式按操作方式分傳導干燥（間接加熱干燥）對流干燥（直接加熱干燥）輻射干燥介電加熱干燥按供熱方式分12/8/202251.傳熱、傳質同時，但方向相反；2.介質是熱載體，有是濕載體。1-鼓風機；2-預熱器；3-氣流干燥管；4-加料斗；5-螺旋加料器；6-旋風分離器；7-卸料閥；8-引風機。三、對流干燥過程的傳熱與傳質HtQWtippiM干燥過程進行必要條件：1.物料表面水汽壓力大于干燥介質中水汽分壓；2.干燥介質要將汽化的水分及時帶走。12/8/20226第二節(jié)濕空氣的性質與濕度圖一、濕空氣的性質二、濕空氣的濕度圖及其應用12/8/20227一、濕空氣的性質（一）濕空氣中濕含量的表示方法1.濕空氣中水汽分壓pV2.相對濕度φ定義：一定T、P，pV與同溫度下pS之比的百分數(shù)。12/8/202283.濕度（濕含量）H定義：1kg干空氣所攜帶的水汽質量。H

=Kg水汽Kg干空氣=nVMVng

Mg=18.02nV28.95ng飽和空氣，pV=ps，φ=1，不可作為干燥介質；不飽和空氣，pV<ps，φ<1，可作為干燥介質。12/8/20229當P為一定值時，pV=ps時，H=Hs即：H與φ的關系：H表示空氣中水汽含量的絕對值，而φ反映濕空氣水氣含量的相對大小，不飽和程度，吸收水汽的能力，φ

↓→能力↑。12/8/202210（二））濕空空氣的的比體體積、、比熱熱容和和焓1.濕濕空氣氣的比比體積積υH[m3濕空氣氣/kg干干氣]定義：：1kg絕絕干空空氣為為基準準，濕濕空氣氣的總總體積積。12/6/202211P一定定，2.濕濕空氣氣的比比熱容容cH定義：：在常常壓下下，將將1kg干干空氣氣和其其所帶帶有的的Hkg水水汽升高高溫度度1K所需需的熱熱量。。[kJ/kg干干氣??K]3.濕濕空氣氣的焓焓I[kJ/kg干干氣]12/6/202212定義：：濕空空氣的的焓為為干空空氣的的焓與與水汽汽的焓焓之和和。（三））濕空空氣的的溫度度t：是用用普通通溫度度計測測得的的濕空空氣的的真實實溫度度。1.干干球溫溫度t12/6/202213定義：：一定定壓力力，不不飽和和空氣氣等濕降溫至至飽和和的溫溫度。。pS：td下的飽飽和蒸蒸汽壓壓。2.露露點tdtw:濕球溫溫度計計在空空氣中中所達達到的平平衡或或穩(wěn)定定的溫溫度。。3.濕濕球溫溫度tw氣流ttw12/6/202214濕球溫溫度計計工作作原理理α、kHu0.8，α與kH之比與物性有關。討論：1）物系一一定，，空氣—水系統(tǒng)，u5m/s：QN對流傳傳熱kH氣體t,H氣膜對流傳傳質液滴表表面tw,Hw12/6/2022152）飽飽和空空氣：：tw=t；3）不不飽和和空氣氣：tw<t。測定tw的意義義：1））測定定H；；2）確確定物物料表表面的的溫度度。4.絕絕熱熱飽和和溫度度tas定義：：空氣氣絕熱熱增濕濕至飽飽和時時的溫溫度。。12/6/202216空氣變化化過程：：1）t↓；2)H↑；3））I不變。12/6/202217tw與tas的關系：：tw：大量空氣氣與少量量水接觸觸，空氣氣t、H的不變；；tas：大量水水與一定定量空氣氣接觸，，空氣降降溫、增增濕。

tw與tas數(shù)值上的的差異取取決于α/kH與cH兩者之間間的差別別。tw：傳熱與與傳質速速率均衡衡結果，，屬動平平衡；tas：熱量衡衡算與物物料衡算算導出，，屬靜平平衡。

，空氣—水體系：空氣—甲苯體系：，twtas12/6/202218當空氣為為不飽和和狀態(tài)：：ttw(tas)td；當空氣為為飽和狀狀態(tài)：t=tw(tas)=td。P一定，，F(xiàn)=2，兩個個獨立參參數(shù)確定定空氣狀狀態(tài)、性性質。二、濕空空氣的焓焓濕圖及及其應用用12/6/202219（一）I-H圖的構造造坐標；5根線。。等濕線等焓線等溫線等相對濕度線p-H線線12/6/202220（二）焓濕圖的的應用1.已知知兩個獨立參數(shù)，定定空氣狀狀態(tài)點，，求其它它性能參參數(shù)例1已已知知t=30℃℃，=60%求求：H、td、tast=30AH=0.016kg/kg干干氣Dtd=21等焓線Ctas=2312/6/202221例2已已知知t、tW，定狀態(tài)。。A12/6/202222例3已已知知t、td，定狀態(tài)。。tdA12/6/202223第三節(jié)干干燥過過程的物物料衡算算和熱量量衡算一、干燥燥過程的的物料衡衡算二、干燥燥過程的的熱量衡衡算12/6/202224（一）物料料中含水量量表示方法法（1）濕基基含水量w[kg水/kg濕物物料]一、干燥過過程的物料料衡算（2）干基含水量量X[kg水/kg干物物料]12/6/202225（3）兩者者關系（二）物物料衡衡算濕物料L1,w1干燥產品L2,w2熱空氣G,H1濕廢氣體G,H2（1）干燥燥產品流量量L2（2）水分分蒸發(fā)量W12/6/202226（3））空空氣氣消消耗耗量量12/6/202227二、、干干燥燥過過程程的的熱熱量量衡衡算算濕物物料料L1,X1,1,I1’干燥燥產產品品L2,X2,2,I2’熱氣氣體體G,H1,t1,I1濕廢廢氣氣體體G,H2,t2,I2濕氣氣體體G,H0,t0,I0QpQDQL預熱熱器器干燥器12/6/202228（1））預熱熱器的的加熱熱量（2））干燥燥器的的熱量量衡算算12/6/202229第四節(jié)物物料的平衡衡含水量一、物料的的干燥實驗驗曲線二、物料的的平衡含水水量曲線三、恒定干干燥條件下下的干燥速速率與干燥燥時間12/6/202230一、物料的的干燥實驗驗曲線（一）干燥燥實驗曲線線A濕含量XXctwDCBADCBtX*物料表面溫溫度干燥時間預熱段恒速段降速段干燥曲線：：X、與的關系曲線線?？諝鉁囟葷穸攘魉倥c物料接觸觸狀況恒定干燥條條件：12/6/2022312.恒速速干燥段段：物料溫溫度恒定定在tw，X~呈直線，，氣體傳傳給物料料熱量全全部用于于濕份汽汽化。1.預熱熱段：物料升升溫，X變化不大大。3.降速速干燥段段：物料開開始升溫溫，X變化減慢慢，氣體體傳給物物料的熱熱量僅部部分用于于濕份汽汽化，其其余用于于物料升升溫，當當X=X*，=t。（二）干干燥過程程的三階階段12/6/202232二、物料料的平衡衡含水量量曲線（一）物物料的平平衡含水水量曲線線平衡水分分（X*）：不能用干干燥方法法除去的的水分。。X*=f（物料種種類、空空氣性質質）吸水性弱弱的小12/6/202233（二）自自由水分分與平衡衡水分自由水分分（X－X*）:可用用干燥方方法除去去的水分分。(三)結結合水水分與非非結合水水分結合水分分——水水與物料料有結合合力，pw<ps。非結合水水分——水水與物料料無結合合力，pw＝ps。12/6/2022341）結合水分分與非結合水水分只與物料料的性質有關關，而與空氣氣的狀態(tài)無關關，這是與平平衡水分的主主要區(qū)別。2）平衡水分分是指定空氣氣，干燥的極極限，與空氣和物料料有關，且一一定是結合水水分。注意：3）X低，φ高，可能吸濕濕。12/6/202235三、恒定干燥燥條件下的干干燥速率與干干燥時間干燥速率:單位時間、單單位干燥面積積汽化水分量量。[kg水/m2?s]（一）間歇干干燥過程和干干燥速率曲線線12/6/202236ABC段：恒恒速干燥階段段AB段：預熱熱段BC段：恒速速段CDE段：降降速干燥階段段C點：臨界點點XC：臨界含水量量E點：平衡點點X*：平衡水分12/6/202237（二）恒速速干燥階段段[kg水/m2?s]——恒速干干燥速率物料表面濕濕潤，X>Xc，汽化的是是非結合水水分。12/6/202238恒速干燥特特點：1.影響響u的主要因素素：t、H、u、空氣與物料料接觸方式式1.u＝uC＝const.2.物料料表面溫度度為tw；3.去除除的水分為為非結合水水分；4.uC——干燥條件決決定，表面面汽化控制制；uC的來源：（1）由干燥速率率曲線查得得2.恒恒速階段干干燥時間計計算12/6/202239（三）降速速階段1.影響響u的因素：2.降降速階段干干燥時間計計算實際汽化表表面減?。ǎ–D，除除非結合、、結合水分分）汽化面向內內部移動（（DE，除除結合水分分）u因素：與物物料性質、、結構、尺尺寸、形狀狀、堆積厚厚度有關，，與空氣狀狀態(tài)關系不不大。12/6/202240方法法：：（1））圖圖解解積積分分法法（2））解解析析計計算算法法X*XCuCX212/6/202241總干干燥燥時時間間：：當X*=0時時，，12/6/202242（四）臨臨界含水水量XC1.吸吸水性強強的物料料XC>吸水性性弱的物物料XC2.物物料層越越薄、分分散越細細，XC越低3.干干燥條件件：t↑,H,u↑。uC越大，XC越高。X12/6/202243二、干干燥的選選用第五節(jié)干干燥設設備一、常常用對流流干燥器器簡介12/6/202244一、常用用對流干干燥器簡簡介（一）廂式干燥燥器(盤盤架式干干燥器)小型的稱稱為烘箱箱，大型型的稱為為烘房，，可同時時處理多多種物料料。通常常在常壓壓或真空空下間歇歇操作。。廂內設設有支架架，濕物物料放在在矩形淺淺盤內，，或懸掛掛在支架架上(板板狀物料料)，空空氣經加加熱器預預熱并均均勻分配配后，平平行掠過過物料表表面，離離開物料料表面的的濕廢氣氣體，部部分排空空，部分分循環(huán)，，與新鮮鮮空氣混混合后用用作干燥燥介質。。12/6/202245優(yōu)點：結構構簡單單，裝裝卸靈靈活、、方便便，適適應性性強，，適用用于小小批量量、多多品種種物料料的干干燥；；缺點：：分散差差，勞勞動強強度大大，干干燥時時間長長，設設備體體積大大。12/6/202246（二））轉筒筒式干干燥器器主體:沿軸軸向裝裝抄板板圓筒筒,略略傾斜斜，齒齒輪機機構驅驅動作作旋轉轉運動動；物物料由由轉筒筒較高高一端端送，，由較較低端端出，，熱風風由轉轉筒低低端入入，由由高端端出，，氣固固兩相相呈逆逆流接接觸；；隨著著圓筒筒旋轉轉，物物料被被炒板板抄起起然后后灑下下，改改善傳傳熱傳傳質，，提高高干燥燥速率率；物物料濕濕含量量較低低，產產品能能承受受高溫溫，宜宜采用用逆流流干燥燥。物物料濕濕含量量較高高、產產品濕濕含量量不是是很低低的場場合宜宜采用用并流流干燥燥。12/6/202247特點:國內現(xiàn)現(xiàn)有轉轉筒干干燥器器的直直徑一一般為為0.5-3m，長長度為為2-27m，長長徑比比為4-10，，物料料在轉轉筒內內的裝裝填量量約為為筒體體容積積的8-13%，物物料沿沿轉筒筒軸向向前進進的速速度為為0.01-0.08m/s，其其停留留時間間一般般為1h左左右。。(1)機機械化化程度度較高高，生生產能能力較較大；；(2)干干燥介介質通通過轉轉筒的的阻力力較小??；(3)對對物料料的適適應性性較強強，操操作穩(wěn)穩(wěn)定方方便，，運行行費用用較低低；(4)裝裝置比比較笨笨重，，金屬屬耗材材多，，傳動動機構構復雜雜，維維修量量較大大；(5)設設備投投資高高，占占地面面積大大。12/6/202248（三））流化床床干燥燥器加料口口加入入，熱熱氣體體穿過過流化化床底底部多多孔分分布板板，形形成許許多小小氣流流射入入物料料層。。氣速速控制制，形形成沸沸騰狀狀流化化床。。產品品經床床側出出料管管卸出出，濕濕廢氣氣體由由引風風機從從床層層頂部部抽出出排空空，旋旋風分分離器器分離離所夾夾帶少少量細細微粉粉。單層流流化床床干燥燥器12/6/202249固體在每一一層完全混混合，但層層與層之間間不相混。。改善了物物料停留時時間的分布布，層數(shù)越越多，產品品濕含量愈愈均勻。國國內使用五五層流化床床干燥滌綸綸切片，效效果很好。。氣固兩相逆逆流流動，，有利于降降低產品的的濕含量，，且可使熱熱量的利用用更加充分分。多層流化床床特別適合合于產品濕濕含量較低低、冷物料料不能承受受強烈干燥燥而干物料料可以耐高高溫的場合合。多層床其結結構復雜，，氣體的流流動阻力也也較大，因因而限制了了多層流化化床的應用用。多層流化床床干燥器主要問題：：控制物料料順利流至至下一層的的量，且不不使氣體沿沿溢流管短短路跑掉。。在應用中中常因操作作不當而不不能正常生生產。12/6/202250臥式多室流化化床干燥器床為矩形截面面，用擋板將將床分為多個個室，擋板與與氣體分布板板間有間隙使使物料逐室通通過。最后一一室通入冷空空氣。特點：產品含水量量均勻；各室室氣溫和流量量可調節(jié)，熱熱量利用充分分；物料和氣氣體錯流，流流動阻力小，，動力消耗少少；最后一室室冷卻便于包包裝。12/6/202251（四）氣流干燥器特點：(1)干燥燥速度快，兩兩傳熱傳質面面積。熱氣體體速度高,相相對速度很很大，體積小小。(2)并流流，使用高溫溫氣體作為干干燥介質不會會燒壞物料。。(3)時間間短，氣流干干燥又稱為快快速干燥或閃閃蒸干燥，特特別適合于熱熱敏性物料干干燥。(4)物料料呈活塞流流流動，干燥產產品濕含量均均勻。(5)結構構簡單，投資資少，占地面面積小，操作作方便，性能能穩(wěn)定，維修修量小。12/6/202252問題：(1)物料料停留時間短短，只適合于于干燥非結合合水分的干燥燥，故常被用用作物料的預預干燥；(2)顆粒粒破碎現(xiàn)象比比較嚴重，顆顆粒之間以及及顆粒與器壁壁之間的碰撞撞與摩擦。故故不適合于干干燥晶形不允允許破壞的物物料；(3)氣固固兩相分離任任務很重，固固體產品的放放空損失較大大，粉料排空空對環(huán)境造成成一定污染；；(4)氣固固兩相接觸時時間短，傳熱熱不充分，氣氣體放空損失失大，熱效率率較低；(5)氣體體通過干燥系系統(tǒng)的流動阻阻力較大，因因而風機的動動力消耗較高高，故總能耗耗較高。12/6/202253（五）噴霧干燥器用于干燥溶液液、漿液或懸懸浮液。液狀狀物料由霧化化器噴成霧狀狀細滴并分散散于熱氣流中中，使水分迅迅速汽化而獲獲得微粒狀干干燥產品。霧滴直徑為30~60m，每升料液液100~600m2的蒸發(fā)面積，，需干燥時間間很短（約為為5~30s）。特別適合于干干燥熱敏性物物料，如牛奶奶、蛋制品、、血漿、洗衣衣粉、抗菌素素、酵母和染染料等。12/6/202254霧化器器氣流式式霧化化器：壓縮縮空氣氣在噴噴嘴處處達到到音速速并形形成很很低的的壓力力，抽抽送料料液由由噴嘴嘴成霧霧狀噴噴出。?？芍浦苽淞Ａ叫⌒∮?m的的微細細顆粒粒，能能處理理粘度度較大大的料料液，，但動動力消消耗較較大，，裝置置的生生產能能力較較小。。料液空氣軸料液離心式式霧化化器：：料液送送入一一高速速旋轉轉的裝裝有放放射形形葉片片的圓圓盤中中央，，在離離心力力作用用下加加速從從周邊邊呈霧霧狀灑灑出。。操作簡簡單，，適應應能力力強，，彈性性大，，粒徑徑均勻勻。特特別適適合于于固相相含量量較高高液體體。干干燥器器直徑徑較大大，霧霧化器器加工工難度度大