重點(diǎn)：空氣的焓濕圖、干燥機(jī)理、干燥曲線、干燥時(shí)間的計(jì)算；難點(diǎn)：空氣的焓濕圖、干燥機(jī)理；第六章物料干燥去濕：除去物料中的水分和或其它溶劑（統(tǒng)稱為濕分）的過程。去濕的方法：機(jī)械去濕法：即通過過濾、壓榨、抽吸和離心分離等方法除去濕分。物理化學(xué)去濕法：用吸濕性物料如石灰、無水氯化鈣等吸收水分。該法費(fèi)用高，操作麻煩，只適用于小批量固體物料的去濕，或用于除去氣體中的水分。熱能去濕法：如蒸發(fā)、干燥等 用加熱的方法使水分或其它溶劑汽化，并將產(chǎn)生的蒸氣排除，藉此來除去固體物料中濕分的操作，稱為固體的干燥。第一節(jié)概述干燥過程的分類

按操作壓力：常壓干燥、真空干燥按操作方式：連續(xù)式、間歇式按傳熱方式：傳導(dǎo)干燥、對(duì)流干燥、輻射干燥和介電加熱干燥，以及由其中兩種或三種方式組成的聯(lián)合干燥。在工業(yè)上應(yīng)用最普遍的是對(duì)流干燥。通常使用的干燥介質(zhì)是空氣，被除去的濕分是水分。空氣既是載熱體又是載濕體。物料的干燥過程是屬于傳熱和傳質(zhì)相結(jié)合的過程。干燥過程進(jìn)行的條件：被干燥物料表面所產(chǎn)生水汽（或其它蒸汽）的壓力大于干燥介質(zhì)中水汽（或其它蒸汽）的分壓，壓差越大，干燥過程進(jìn)行越快。所以干燥介質(zhì)須及時(shí)將汽化的水汽帶走，以保持一定的汽化水的推動(dòng)力。1水蒸氣分壓pv

空氣中水蒸氣分壓愈大，水分含量就愈高，根據(jù)氣體分壓定律，則有2濕度(humidity)H

又稱為濕含量或絕對(duì)溫度(absolutehumidity)。它以濕空氣中所含水蒸汽的質(zhì)量與絕對(duì)干空氣的質(zhì)量之比表示，使用符號(hào)Ｈ，其單位為：kg水氣/kg干空氣。第二節(jié)濕空氣的性質(zhì)及濕度圖

一、濕空氣的性質(zhì)

常溫下，濕空氣可視為理想氣體，則有

在飽和狀態(tài)時(shí)，濕空氣中水蒸氣分壓pv等于該空氣溫度下純水的飽和蒸氣壓ps，則有

由于水的飽和蒸氣壓僅與溫度有關(guān)，故濕空氣的飽和濕度是溫度和總壓的函數(shù)，即3相對(duì)濕度

φ當(dāng)pv=0時(shí)，φ=0，表示濕空氣不含水分，即為絕干空氣。當(dāng)pv=ps時(shí)，φ=1，表示濕空氣為飽和空氣。在一定溫度及總壓下，濕空氣的水汽分壓pv

與同溫度下水的飽和蒸汽壓pS

之比的百分?jǐn)?shù)，稱為相對(duì)濕度(relativehumidity)，用符號(hào)φ表示，即

相對(duì)濕度：可以說明濕空氣偏離飽和空氣的程度，能用于判定該濕空氣能否作為干燥介質(zhì)，φ值與越小，則吸濕能力越大。濕度：是濕空氣含水量的絕對(duì)值，不能用于分辨濕空氣的吸濕能力。在一定總壓和溫度下，兩者之間的關(guān)系為相對(duì)濕度和絕對(duì)濕度的關(guān)系相對(duì)濕度和絕對(duì)濕度的關(guān)系4濕空氣的比熱CH

式中cH——濕空氣的比熱，kJ/(㎏絕干氣·oC)；cg——絕干空氣的比熱，kJ/(㎏絕干氣·oC)；cv——水氣的比熱，kJ/(㎏水氣·oC)上式說明：濕空氣的比熱只是濕度的函數(shù)。在常壓下，將濕空氣中1kg絕干空氣及相應(yīng)Ｈkg水汽的溫度升高（或降低）1oC所需要（或放出）的熱量，稱為比熱，又稱為濕熱，用符號(hào)CH表示，單位是kJ/(㎏絕干氣·oC)，即在常用的溫度范圍內(nèi)，有5濕空氣的焓

I濕空氣中1kg絕干空氣的焓與相應(yīng)水汽的焓之和，稱為濕空氣的焓，用符號(hào)I表示，單位是kJ/kg干空氣。注：空氣的焓是根據(jù)干空氣及液態(tài)水在0oC時(shí)焓為零作基準(zhǔn)而計(jì)算的，因此，對(duì)于溫度為t及濕度為Ｈ的濕空氣，其焓包括由0oC的水變?yōu)?oC的水汽所需的潛熱及濕空氣由0oC升溫至toC所需的顯熱之和，即I=Ig+IvH

式中Ｉ——濕空氣的焓，kJ/kg絕干氣；

Ig——絕干空氣的焓，kJ/kg絕干氣；

Iv——水氣的焓，kJ/kg水氣。6濕濕空空氣氣的的比比容容vH在濕濕空空氣氣中中，，1kg絕干干氣氣體體積積和和相相應(yīng)應(yīng)的的Hkg水氣氣體體積積之之和和，，稱稱為為濕濕空空氣氣的的比比容容，，亦亦稱稱濕濕容容積積(humidvolume)，，用符符號(hào)號(hào)vH表示示，，單單位位為為：：m3濕空空氣氣/kg絕干干氣氣。。7露露點(diǎn)點(diǎn)td不飽飽和和的的空空氣氣在在濕濕含含量量ＨＨ不不變變的的情情況況下下冷冷卻卻，，達(dá)達(dá)到到飽飽和和狀狀態(tài)態(tài)時(shí)時(shí)的的溫溫度度，，稱稱為為該該濕濕空空氣氣的的露露點(diǎn)點(diǎn)(dewpiont),用符符號(hào)號(hào)td表示示。。當(dāng)空空氣氣從從露露點(diǎn)點(diǎn)繼繼續(xù)續(xù)冷冷卻卻時(shí)時(shí)，，其其中中部部分分水水蒸蒸汽汽便便會(huì)會(huì)以以露露珠珠的的形形式式凝凝結(jié)結(jié)出出來來。。空空氣氣的的總總壓壓一一定定，，露露點(diǎn)點(diǎn)時(shí)時(shí)的的飽飽和和水水蒸蒸汽汽壓壓ps,td僅與與空空氣氣的的濕濕度度Hs,td有關(guān)關(guān)，，即即ps,td=f(Hs,td)或td=(Hs,td)濕度度越越大大，，td越大大。。在露露點(diǎn)點(diǎn)時(shí)時(shí)，，空空氣氣的的濕濕度度為為飽飽和和濕濕度度，，φ=1。8干干球球溫溫度度t和濕濕球球溫溫度度twtw補(bǔ)充液，溫度tw空氣濕度H溫度t干球球溫溫度度t：：空氣氣的的溫溫度度濕球球溫溫度度tw：不飽飽和和空空氣氣的的濕濕球球溫溫度度tw低于于干干球球溫溫度度t。。形成成原原理理（（如如圖圖所所示示））：：干球球溫溫度度t和濕濕球球溫溫度度tw對(duì)于于某某一一定定干干球球溫溫度度的的濕濕空空氣氣，，其其相相對(duì)對(duì)濕濕度度越越低低，，濕濕球球溫溫度度值值越越低低。。對(duì)對(duì)于于飽飽和和濕濕空空氣氣而而言言，，其其濕濕球球溫溫度度與與干干球球溫溫度度相相等等。。在穩(wěn)穩(wěn)定定狀狀態(tài)態(tài)時(shí)時(shí)，，空空氣氣向向濕濕紗紗布布表表面面的的傳傳熱熱速速率率為為：：Q=αS（t-tw）對(duì)空氣~水蒸氣氣系統(tǒng)而而言，α/kH=1.09氣膜中水水氣向空空氣的傳傳遞速率率為：N=kH（Hs,tw-H）S在穩(wěn)定狀狀態(tài)下，，穿熱速速率和傳傳質(zhì)速率率之間的的關(guān)系為為：Q=Nrtw濕球溫度度實(shí)際上上是濕紗紗布中水水分的溫溫度，而而并不代代表空氣氣的真實(shí)實(shí)溫度，，由于此此溫度由由濕空氣氣的溫度度、濕度度所決定定，故稱稱其為濕濕空氣的的濕球溫溫度，所所以它是是表明濕濕空氣狀狀態(tài)或性性質(zhì)的一一種參數(shù)數(shù)。強(qiáng)調(diào)：9絕熱熱飽和溫溫度tas空氣tas，Has，I2空氣t，H，I1補(bǔ)充水

tas水tas絕熱降溫溫增濕過過程及等等焓過程程在空氣絕絕熱增濕濕過程中中，空氣氣失去的的是顯熱熱，而得得到的是是汽化水水帶來的的潛熱，，空氣的的溫度和和濕度雖雖隨過程程的進(jìn)行行而變化化，但其其焓值不不變。形成原理理：絕熱增濕濕過程進(jìn)進(jìn)行到空空氣被水水汽所飽飽和，則則空氣的的溫度不不再下降降，而等等于循環(huán)環(huán)水的溫溫度，稱稱此溫度度為該空空氣的絕絕熱飽和和溫度，，用符號(hào)號(hào)tas表示，其其對(duì)應(yīng)的的飽和濕濕度為Ｈas，此刻水的的溫度亦亦為tas。絕熱飽和和溫度塔頂和塔塔底處濕濕空氣的的焓分別別為：由于Ｈ和和Ｈas值與l相比皆為為一很小小的數(shù)值值，故可可視為CH、CHas不隨濕度度而變，，即CH=CHas。則有濕空氣在在絕熱增增濕過程程中為等等焓過程程，即：：I1=I2實(shí)驗(yàn)測(cè)定定表明，，對(duì)于在在湍流狀狀態(tài)下的的空氣－－水蒸氣氣系統(tǒng)而而言，a/kH≈CH，同時(shí)r00≈rtw，故在一定定溫度t和濕度H下，有強(qiáng)調(diào)：絕絕熱飽和和溫度tas與濕球溫溫度tw是兩個(gè)完完全不的的概念。。但是兩兩者都是是濕空氣氣狀態(tài)(t和H)的函數(shù)。。特別是是對(duì)空氣氣－水氣氣系統(tǒng)，，兩者在在數(shù)值上上近似相相等，對(duì)對(duì)其他系系統(tǒng)而言言，不存存在此關(guān)關(guān)系。對(duì)空氣－－水蒸氣氣系統(tǒng)，，干球球溫度、、絕熱飽飽和溫度度（或濕濕球溫度度）及露露點(diǎn)之間間的關(guān)系系為：對(duì)于不飽飽和濕空空氣：t>tas（或tw）>td對(duì)于飽和和的濕空空氣：t＝tas（或tw）＝td在工程計(jì)計(jì)算中，，常用的的是以濕濕空氣的的焓值I為縱坐標(biāo)標(biāo)，濕度度H為橫坐標(biāo)標(biāo)的焓濕濕圖，即即I-H圖。圖上共有有五種線線，圖上上任一點(diǎn)點(diǎn)都代表表一定溫溫度t和濕度Ｈ的濕空氣氣狀態(tài)。。等濕度線線(等H線)：等焓線(等I線)：等溫線(等t線)：等相對(duì)溫溫度線（（等φ線）水蒸汽分分壓線：：二、濕空空氣的濕濕度圖1等濕濕度線(等H線)2等焓焓線(等等I線)3等溫溫線(等等t線)I=(1.88t+2490)H+1.01t當(dāng)空氣的的干球溫溫度t不變時(shí)，，I與H成直線關(guān)關(guān)系，故故在I-H圖中對(duì)應(yīng)應(yīng)不同的的t，可作出許許多等t線。各各種不同同溫度的的等溫線線，其斜斜率為(1.88t+2492)，，故溫度愈愈高，其其斜率愈愈大。因因此，這這許多成成直線的的等t線并不是是互相平平行的。。一組與縱縱軸平行行的直線線。在同同一條等等H線上，，濕空空氣的的露點(diǎn)點(diǎn)td不變。。一組與與橫軸軸平行行的直直線。。在在同一一條等等I線上，，濕空空氣的的溫度度t隨濕度度H的增大大而下下降，，但其其焓值值不變變。4等等相對(duì)對(duì)溫度度線（（等φ線）當(dāng)濕空空氣的的濕度度Ｈ為一定定值時(shí)時(shí)，溫溫度愈愈高，，其相相對(duì)濕濕度φ值愈低低，即即其作作為干干燥介介質(zhì)時(shí)時(shí)，吸吸收水水汽的的能力力愈強(qiáng)強(qiáng)，故故濕空空氣進(jìn)進(jìn)入干干燥器器之前前必須須經(jīng)過過預(yù)熱熱器預(yù)預(yù)熱提提高溫溫度，，目的的除了了提高高濕空空氣的的焓值值使其其作為為載熱熱體外外，也也是為為了降降低其其相對(duì)對(duì)濕度度而作作為載載濕體體。5水水蒸汽汽分壓壓線該線表表示空空氣的的濕度度Ｈ與空氣氣中的的水蒸蒸汽分分壓pv之間關(guān)關(guān)系曲曲線。。當(dāng)濕濕空氣氣的總總壓Ｐ不變時(shí)時(shí)，水水蒸汽汽的分分壓pv隨濕度度Ｈ而而變化化。水水蒸汽汽分壓壓標(biāo)于于右端端縱軸軸上，，其單單位為為kN/m2。AEDFBCtwtd

φ=1HpI干球溫溫度t、露點(diǎn)td、濕球溫溫度tw（或絕熱熱飽和和溫度度tas）都是由由等t線確定定的。。根據(jù)濕濕空氣氣任意意兩個(gè)個(gè)獨(dú)立立的參參數(shù)，，就可可以在在H-I圖上確確定該該空氣氣的狀狀態(tài)點(diǎn)點(diǎn)，然然后查查出空空氣的的其他他性質(zhì)質(zhì)。非獨(dú)立立的參參數(shù)如如：td~H，，p~H，，td~p，，tw~I，，tas~I等，它它們均均在同同一等等H線或等等I線上。。濕焓圖圖的說說明與與應(yīng)用用通常根根據(jù)下下述已已知條條件之之一來來確定定濕空空氣的的狀態(tài)態(tài)點(diǎn)，，已知知條件件是：：0HA

φ=1ttwI1230HA

φ=1ttdI1230HA

φ=1tIφ12（１））濕空空氣的的干球球溫度度t和濕球球溫度度tw；（２））濕空空氣的的干球球溫度度t和露點(diǎn)點(diǎn)td；（３））濕空空氣的的干球球溫度度t和相對(duì)對(duì)濕度度φ。例：已已知濕濕空氣氣的總總壓為為101.3kN/m2,濕度為為H=0.02kg水/kg干空氣氣，干干球溫溫度為為70oC。試用I-H圖求解解：(a)水蒸汽汽分壓壓p；(b)相對(duì)濕濕度φ；(c)熱焓Ｉ；(d)露點(diǎn)td；(e)濕球溫溫度tw；解由由已已知條條件：：Ｐ＝101.3kN/m2，H=0.02kg水/kg干空氣氣，t=20oC，在I-H圖上定定出濕濕空氣氣的狀狀態(tài)點(diǎn)點(diǎn)Ａ點(diǎn)點(diǎn)。pv=3kN/m2φ=10%I＝122kJ/kg干空氣氣td=24oCtw=33oCtBtABAtBtABAφ=1HI1間間壁式式加熱熱和冷冷卻若空氣氣的溫溫度變變化范范圍在在露點(diǎn)點(diǎn)以上上，則則空氣氣中的的含水水量始始終保保持不不變，，且為為不飽飽和狀狀態(tài)，，為等等濕過過程，，過程程線為為垂直直線。。三、濕濕空氣氣的基基本狀狀態(tài)變變化過過程2間間壁式式冷卻卻減濕濕BA

φ=1HIHAHB利用上上述方方法，，如果果將凝凝結(jié)出出來的的水分分設(shè)法法除去去，再再將所所得的的飽和和空氣氣加熱熱，則則不會(huì)會(huì)恢復(fù)復(fù)原來來的狀狀態(tài)，，而空空氣的的濕度度小于于原空空氣的的濕度度，即即達(dá)到到減濕濕的目目的。。上述述間間壁壁式式冷冷卻卻過過程程當(dāng)當(dāng)進(jìn)進(jìn)行行至至露露點(diǎn)點(diǎn)，，空空氣氣即即達(dá)達(dá)到到飽飽和和狀狀態(tài)態(tài)，，繼繼續(xù)續(xù)冷冷卻卻時(shí)時(shí)，，水水蒸蒸氣氣就就在在冷冷卻卻壁壁面面上上凝凝結(jié)結(jié)出出來來，，而而且且溫溫度度不不斷斷降降低低，，但但空空氣氣始始終終在在飽飽和和狀狀態(tài)態(tài)。。3不不同同狀狀態(tài)態(tài)空空氣氣的的混混合合若混混合合后后的的空空氣氣狀狀態(tài)態(tài)點(diǎn)點(diǎn)落落入入超超飽飽和和區(qū)區(qū)，，例例如如圖圖中中3-4直直線線上上的的d點(diǎn)，，則則混混合合物物將將分分成成氣氣態(tài)態(tài)的的飽飽和和空空氣氣和和液液態(tài)態(tài)的的水水兩兩部部分分，，前前者者的的狀狀態(tài)態(tài)點(diǎn)點(diǎn)為為過過d點(diǎn)的的等等溫溫線線與與φ=1線的的交交點(diǎn)點(diǎn)e。

φ=1HII1InI2H1HnH21234detI設(shè)有有狀狀態(tài)態(tài)不不同同的的空空氣氣1和和2，，對(duì)對(duì)應(yīng)應(yīng)的的干干空空氣氣的的量量為為G1和G2，對(duì)應(yīng)應(yīng)的的狀狀態(tài)態(tài)為為（（H1，I1），，（（H2，I2）。。兩空空氣氣混混合合后后，，由由物物料料衡衡算算和和熱熱量量衡衡算算，，可可求求得得4絕絕熱熱冷冷卻卻增增濕濕過過程程BA

φ=1HItAtas絕熱熱飽飽和和過過程程的的進(jìn)進(jìn)行行，，其其結(jié)結(jié)果果一一方方面面表表現(xiàn)現(xiàn)為為空空氣氣的的冷冷卻卻，，另另一一方方面面表表現(xiàn)現(xiàn)為為空空氣氣的的增增濕濕，，故故稱稱為為絕絕熱熱冷冷卻卻增增濕濕過過程程。?？諝鈿夂秃退敝苯咏咏咏佑|觸時(shí)時(shí)，，空空氣氣的的狀狀態(tài)態(tài)變變化化可可視視為為空空氣氣和和液液態(tài)態(tài)水水表表面面邊邊界界層層內(nèi)內(nèi)的的飽飽和和空空氣氣不不斷斷混混合合的的過過程程。。若空空氣氣（（以以A點(diǎn)表表示示））與與溫溫度度為為tas的冷冷卻卻水水（（其其表表面面的的飽飽和和空空氣氣以以B點(diǎn)表表示示））相相接接觸觸，，由由于于水水溫溫保保持持不變變，，B點(diǎn)的的位位置置也也固固定定不不變變，，則則空空氣氣的的不不斷斷混混合合過過程程就就表表現(xiàn)現(xiàn)為為空空氣氣狀狀態(tài)態(tài)從從A點(diǎn)不不斷斷向向B點(diǎn)移移動(dòng)動(dòng)。。第三三節(jié)節(jié)干干燥燥過過程程的的物物料料衡衡算算和和熱熱量量衡衡算算干燥燥過過程程的的計(jì)計(jì)算算中中應(yīng)應(yīng)通通過過干干燥燥器器的的物物料料衡衡算算和和熱熱量量衡衡算算計(jì)計(jì)算算出出濕濕物物料料中中水水分分蒸蒸發(fā)發(fā)、、空空氣氣用用量量和和所所需需熱熱量量，，再再依依此此選選擇擇適適宜宜型型號(hào)號(hào)的的鼓鼓風(fēng)風(fēng)機(jī)機(jī)、、設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)或或選選擇擇換換熱熱器器等等。。一、、物物料料含含水水量量的的表表示示方方法法1濕濕基基含含水水量量w以濕濕物物料料為為計(jì)計(jì)算算基基準(zhǔn)準(zhǔn)的的物物料料中中水水分分的的質(zhì)質(zhì)量量分分率率或或質(zhì)質(zhì)量量百百分分?jǐn)?shù)數(shù)。。第三三節(jié)節(jié)干干燥燥過過程程的的物物料料衡衡算算和和熱熱量量衡衡算算一、、物物料料含含水水量量的的表表示示方方法法不含含水水分分的的物物料料通通常常稱稱為為絕絕對(duì)對(duì)干干物物料料或或稱稱干干料料。。以以絕絕對(duì)對(duì)干干物物料料為為基基準(zhǔn)準(zhǔn)的的濕濕物物料料中中含含水水量量，，稱稱為為干干基基含含水水量量，，亦亦即即濕濕物物料料中中水水分分質(zhì)質(zhì)量量與與絕絕對(duì)對(duì)干干料料的的質(zhì)質(zhì)量量之之比比，，單單位位為為kg水分分/kg絕干干料料。。兩種種含含水水量量之之間間的的換換算算關(guān)關(guān)系系為為注：：工工業(yè)業(yè)上上常常采采用用濕濕基基含含水水量量。。2干基含水水量Ｘ：新鮮空氣L，H1干燥產(chǎn)品G2，X2廢氣L，H2濕物料G1，X1L——絕干空氣的消消耗量，kg絕干氣/s；H1，H2——分別為濕空氣氣進(jìn)出干燥器器時(shí)的濕度，，kg水氣/kg絕干氣；X1，X2——分別為物料進(jìn)進(jìn)出干燥器時(shí)時(shí)的干基含水水量，kg水氣/kg絕干料；G1，G2——分別為物料進(jìn)進(jìn)出干燥器時(shí)時(shí)的流量，kg濕物料/s；G——絕干物料的流流量，kg絕干料/s。通過物料衡算算可確定將濕濕物料干燥到到規(guī)定的含水水量所蒸以的的水分量、空空氣消耗量、、干燥產(chǎn)品的的流量。二、物料衡算算1水分蒸發(fā)發(fā)量w2干干空氣氣消耗耗量L對(duì)上圖圖所示的的連續(xù)續(xù)干燥燥器作作水分分的物物料衡衡算，，以1s為基準(zhǔn)準(zhǔn)。令l=L/W，稱為比比空氣氣用量量，其其意義義是從從濕物物料中中氣化化1kg水分所所需的的干空空氣量量。如果新新鮮空空氣進(jìn)進(jìn)入干干燥器器前先先通過過預(yù)熱熱器加加熱，，由于于加熱熱前后后空氣氣的濕濕度不不變，，以H0表示進(jìn)進(jìn)入預(yù)預(yù)熱器器時(shí)的的空氣氣濕度度，則則有上式說說明：：比空氣氣用量量只與與空氣氣的最最初和和最終終濕度度有關(guān)關(guān)，而而與干干燥過過程所所經(jīng)歷歷的途途徑無無關(guān)。。3干干燥產(chǎn)產(chǎn)品的的流量量G2式中w1、w2——物料進(jìn)進(jìn)出干干燥器器時(shí)的的濕基基含水水量濕空氣氣的消消耗量量為：：例：在在一連連續(xù)干干燥器器中，，每小小時(shí)處處理濕濕物料料1000kg，，經(jīng)干燥燥后物物料的的含水水量有有10%降降至2%（（wb））。以熱空空氣為為干燥燥介質(zhì)質(zhì)，初初始濕濕度H1=0.008kg水/kg絕干氣氣，離離開干干燥器器時(shí)濕濕度為為H2=0.05kg水/kg絕干氣氣，假假設(shè)干干燥過過程中中無物物料損損失，，試求求：水水分蒸蒸發(fā)量量、空空氣消消耗量量以及及干燥燥產(chǎn)品品量。。進(jìn)入干干燥器器的絕絕干物物料為為G=G1（1-w1）=1000（（1-0.1））=900kg絕干料料/h解：（（1））水分分蒸發(fā)發(fā)量：：將物物料的的濕基基含水水量換換算為為干基基含水水量，，即水分蒸蒸發(fā)量量為W=G（X1-X2）=900（0.111-0.0204））=81.5kg水/h例題（2））空氣氣消耗耗量原濕空空氣的的消耗耗量為為：L?=L（（1+H1）=1940（（1+0.008））=1960kg濕空氣氣/h（3））干燥燥產(chǎn)品品量單位空空氣消消耗量量（比比空氣氣用量量）為為：Qp——預(yù)熱器器的傳傳熱速速率，，kw；；QD——向干燥燥器中中補(bǔ)充充熱量量的速速率，，kw；；QL——干燥器器的熱熱損失失速率率，kw

LH0,t0,I0LH1,t1,I1QpQDG2,X2,θ2,I?2LH2,t2,I2G1,X1,θ1,I?1QL預(yù)熱器干燥器通過干干燥器器的熱熱量衡衡算可可以確確定物物料干干燥所所消耗耗的熱熱量或或干燥燥器排排出空空氣的的狀態(tài)態(tài)(H2，t2，I2)。三、熱熱量衡衡算1預(yù)預(yù)熱器器的熱熱量衡衡算2干干燥器器的熱熱量衡衡算3干干燥系系統(tǒng)消消耗的的總熱熱量若忽略略預(yù)熱熱器的的熱損損失，，以1s為基準(zhǔn)準(zhǔn)，則則有濕物料料的焓焓假設(shè)：：（1））新鮮鮮空氣氣中水水蒸氣氣的焓焓等于于離開開干燥燥器時(shí)時(shí)廢空空氣中中水蒸蒸氣的的焓，，即：：Iv0=Iv2。（2））進(jìn)出干干燥器器的濕濕物料料比熱熱相等等，即即：Cm1=Cm2=Cm。由于由上式式可以以看出出：向向系統(tǒng)統(tǒng)輸入入的熱熱量用用于：：加熱熱空氣氣、加加熱物物料、、蒸發(fā)發(fā)水分分、熱熱損失失等四四個(gè)方方面。。4干干燥系系統(tǒng)的的熱效效率蒸發(fā)水水分所所需的的熱量量為：：定義：若忽略略濕物物料中中水分分代入入系統(tǒng)統(tǒng)中的的焓，，則有有Qv=w(2490+1.88t2)-4.187θ1w使離開開干燥燥器的的空氣氣溫度度降低低，濕濕度增增加（（注意意吸濕濕性物物料））；提高熱熱空氣氣進(jìn)口口溫度度（注注意熱熱敏性性物料料）；；廢氣回回收，，利用用其預(yù)預(yù)熱冷冷空氣氣或冷冷物料料；注意干干燥設(shè)設(shè)備和和管路路的保保溫隔隔熱，，減少少干燥燥系統(tǒng)統(tǒng)的熱熱損失失。提高熱熱效率率的措措施例：某糖廠廠的回回轉(zhuǎn)干干燥器器的生生產(chǎn)能能力為為4030kg/h（（產(chǎn)品）），濕濕糖含含水量量為1.27%，于于310C進(jìn)入干干燥器器，離離開干干燥器器時(shí)的的溫度度為360C，，含水量量為0.18%，此此時(shí)糖糖的比比熱為為1.26kJ/kg絕干料料?0C。。干燥用用空氣氣的初初始狀狀況為為：干干球溫溫度200C，，濕球溫溫度170C，，預(yù)熱至至970C后進(jìn)入入干燥燥室。。空氣氣自干干燥室室排出出時(shí)，，干球球溫度度為400C，，濕球溫溫度為為320C，，試求：：（（1））蒸發(fā)發(fā)的水水分量量；（（2））新鮮鮮空氣氣用量量；（（3））預(yù)熱熱器蒸蒸氣用用量，，加熱熱蒸氣氣壓為為200kPa（（絕壓）；；（4））干燥器器的熱損損失，QD=0；（（5）熱效率。。

t0=200Ctw0=170C

t1=970CQpQD=0G2=4030kg/hw2=0.18%

θ2=360C

t2=400Ctw2=320C

θ1=310C

w1=1.27%QL預(yù)熱器干燥器例題解：進(jìn)入干燥燥器的絕絕干物料料為G=G2（1-w2）=4030（（1-0.18%）=4022.7kg絕干料/h水分蒸發(fā)發(fā)量為W=G（（X1-X2）=4022.7（（0.0129-0.0018）=44.6kg水/h（1）水水分蒸發(fā)發(fā)量：將將物料的的濕基含含水量換換算為干干基含水水量，即即（2）新新鮮空氣氣用量：：首先計(jì)計(jì)算絕干干空氣消消耗量。。絕干空氣氣消耗量量為：新鮮空氣氣消耗量量為：L?=L（1+H0）=2877.4（1+0.011）=2909kg新鮮空氣氣/h由圖查得得：當(dāng)t0=200C，tw0=170C時(shí)，H0=0.011kg水/kg絕干料；；當(dāng)t2=400C，tw2=320C時(shí)，H2=0.0265kg水/kg絕干料。。查H-I圖，得（3）預(yù)預(yù)熱器中中的蒸氣氣用量查飽和蒸蒸氣壓表表得：200kPa（（絕壓）的的飽和水水蒸氣的的潛熱為為2204.6kJ/kg，，Qp=L(I1-I0)=2877.4（（127-48）=2.27×105kJ/h故蒸氣消消耗量為為：2.27×105/2204.6=103kg/hI0=48kJ/kg干空氣；；I1=127kJ/kg干空氣；；I2=110kJ/kg干空氣（4）干干燥器的的熱損失失（5）熱熱效率若忽略濕濕物料中中水分帶帶入系統(tǒng)統(tǒng)中的焓焓，則有有aw含水量水分活度度：水蒸蒸氣分壓壓pv與同溫度度下純水水的飽和和蒸氣壓壓ps之比。物料的水水分活度度與其含含水量和和溫度有有關(guān)。一一定溫度度下水分分活度與與含水量量的關(guān)系系曲線稱稱為吸著著等溫線線。水分活度度不僅與與物料的的貯藏性性有關(guān)，，而且決決定了干干燥進(jìn)行行的方向向。aw<φ時(shí)，吸附附水分；；aw=φ時(shí)，達(dá)到到平衡；；aw>φ時(shí)，解吸吸水分（（干燥））；第四節(jié)濕濕物物料的性性質(zhì)及干干燥機(jī)理理一、濕物物料的水水分活度度劃分依據(jù)據(jù)：物料料所含水水分能否否用干燥燥方法除除去。物料中的水分分與一定溫度度t、相對(duì)濕度φ的不飽和濕空空氣達(dá)到平衡衡狀態(tài)，此時(shí)時(shí)物料所含水水分稱為該空空氣條件(t、φ)下物料的平衡水分。在干燥過程中中能除去的水水分只是物料料中超出平衡衡水分的那一一部分，稱為為自由水分。平衡水分隨物物料的種類及及空氣的狀態(tài)態(tài)(t，φ)不同而異。平衡水分代表表物料在一定定空氣狀況下下可以干燥的的限度。二、平衡水分分(equilibriumwater)和自由水分(freewater)劃分依據(jù)：根根據(jù)物料與水水分結(jié)合力的的狀況1結(jié)合水分分包括物物料細(xì)胞壁內(nèi)內(nèi)的水分、物物料內(nèi)毛細(xì)管管中的水分、、及以結(jié)晶水水的形態(tài)存在在于固體物料料之中的水分分等。特點(diǎn)：籍化學(xué)學(xué)力或物理化化學(xué)力與物料料相結(jié)合的，，由于結(jié)合力力強(qiáng)，其蒸汽汽壓低于同溫溫度下純水的的飽和蒸汽壓壓，致使干燥燥過程的傳質(zhì)質(zhì)推動(dòng)力降低低，故除去結(jié)結(jié)合水分較困困難。三、結(jié)合水分分(boundwater)與非結(jié)合水分分(unboundwater)2非結(jié)合水水分包括括機(jī)械地附著著于固體表面面的水分，如如物料表面的的吸附水分、、較大孔隙中中的水分等。。特點(diǎn)：物料中中非結(jié)合水分分與物料的結(jié)結(jié)合力弱，其其蒸汽壓與同同溫度下純水水的飽和蒸汽汽壓相同，干干燥過程中除除去非結(jié)合水水分較容易。。物料的結(jié)合水水分和非結(jié)合合水分的劃分分只取決于物物料本身的性性質(zhì)，而與干干燥介質(zhì)的狀狀態(tài)無關(guān)；平衡水分與自自由水分則還還取決于干燥燥介質(zhì)的狀態(tài)態(tài)。干燥介質(zhì)質(zhì)狀態(tài)改變時(shí)時(shí)，平衡水分分和自由水分分的數(shù)值將隨隨之改變。強(qiáng)調(diào)：物料的總水分分、平衡水分分、自由水分分、結(jié)合水分分、非結(jié)合水水分之間的關(guān)關(guān)系見圖示。。總水分自由水分平衡水分非結(jié)合水分結(jié)合水分x*x0x1空氣相對(duì)濕度φ100%物料的含水量0在干燥過程中中物料內(nèi)外的的溫度不一致致，溫度梯度度促使水分傳傳遞（稱為熱熱導(dǎo)濕），方方向是從高溫溫到低溫。1濕度梯度度的形成以上兩種梯度度導(dǎo)致的水分分傳遞稱為內(nèi)部擴(kuò)散。濕物料表面水水分的汽化，，遂形成物料料內(nèi)部與表面面的濕度差，，促使物料內(nèi)內(nèi)部的水分向向表面移動(dòng)。。2溫度梯度度的形成四、干燥機(jī)理造成該分壓的的原因是：3外部的傳傳質(zhì)推動(dòng)力：：水分由物料內(nèi)內(nèi)部擴(kuò)散到表表面后，便在在表面氣化，可認(rèn)為在表表面附近存在在一層氣膜，，在氣膜內(nèi)水水蒸氣分壓等等于物料中水水分的蒸氣壓壓，水分在氣氣相中的傳質(zhì)質(zhì)推動(dòng)力為此此蒸氣壓與氣氣相主體中水水蒸氣分壓之之差。對(duì)對(duì)流干燥，，由于介質(zhì)的的不斷流動(dòng)，，帶走氣化的的水分；對(duì)真空干燥而而言，則是氣氣化的水分被被真空泵抽走走。水分的內(nèi)部擴(kuò)擴(kuò)散和表面汽汽化是同時(shí)進(jìn)進(jìn)行的，但在在干燥過程的的不同階段其其速率不同，，從而控制干干燥速率的機(jī)機(jī)理也不相同同。原因在于于受到物料的的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)質(zhì)、濕度等條條件和干燥介介質(zhì)的影響。。強(qiáng)化措施（對(duì)對(duì)對(duì)流干燥而而言）：提提高空氣的溫溫度，降低相相對(duì)濕度，改改善空氣與物物料的接觸和和流動(dòng)情況，，均有助于提提高干燥速率率。在干燥過程中中，當(dāng)物料中中水分表面汽汽化的速率小小于內(nèi)部擴(kuò)散散的速率時(shí)，，稱為表面汽化控制制；當(dāng)物料中水分分表面汽化的的速率大于內(nèi)內(nèi)部擴(kuò)散的速速率，稱為內(nèi)部擴(kuò)散控制制。強(qiáng)化措施：從從改善內(nèi)部擴(kuò)擴(kuò)散著手，如如：減少物料料厚度、使物物料堆積疏松松、攪拌或翻翻動(dòng)物料、采采用微波干燥燥等。干燥速率：?jiǎn)螁挝粫r(shí)間內(nèi)在在單位干燥面面積上汽化的的水分量W。恒定干燥條件件：干燥介質(zhì)質(zhì)的溫度、濕濕度、流速及及與物料的接接觸方式，在在整個(gè)干燥過過程中均保持持恒定。u=dw/Adτ式中u—干燥速率,kg/m2·h；W—汽化水分量,kgA—干燥面積,m2；τ—干燥所需時(shí)間間,h第五節(jié)干干燥速率和干干燥時(shí)間一、恒定干燥燥條件下的干干燥速率dW=-GdXu=dW/Adτ=-GdX/Adτ式中Ｇ—濕物料中絕絕對(duì)干料的量量,kg；X—濕物料中干干基的含水水量,kg水/kg干物料；負(fù)號(hào)表示物物料含水隨隨著干燥時(shí)時(shí)間的增加加而減少。。u=dw/Adτ影響干燥速速率的因素素（對(duì)對(duì)流干干燥而言））濕物料的性性質(zhì)與形狀狀：包括物物理結(jié)構(gòu)、、化學(xué)組成成、形狀大大小、料層層厚薄及水水分結(jié)合方方式。物料的濕度度：物料的的水分活度度與濕度有有關(guān)，因而而影響干燥燥速率。物料的溫度度：溫度與與水分的蒸蒸氣壓和擴(kuò)擴(kuò)散系數(shù)有有關(guān)。干燥介質(zhì)的的狀態(tài)：溫溫度越高，，相對(duì)濕度度越低，干干燥速率越越大。干燥介質(zhì)的的流速：由由邊界層理理論可知，，流速越大大，氣膜越越薄，干燥燥速率越大大。介質(zhì)與物料料的接觸狀狀況：主要要是指介質(zhì)質(zhì)的流動(dòng)方方向。流動(dòng)動(dòng)方向垂直直于物料表表面時(shí)，干干燥速率最最快。影響干燥速速率的因素素（對(duì)對(duì)流流干燥而言言）ABCDEX表面溫度干燥時(shí)間τABCDEABCDEXU1干燥曲曲線：干燥燥過程中物物料含水量量X與干燥時(shí)間間t、物料表面溫溫度θ的關(guān)系曲線線。2干燥速速率曲線：：物料干燥燥速率u與物料含水水量X的關(guān)系曲線線。二、干燥曲曲線與干燥燥速率曲線線干燥過程分分為恒速干燥和降速干燥兩個(gè)階段。。3恒速干干燥階段：：如BC段所示（AB段為物料預(yù)預(yù)熱段，此此段所需時(shí)時(shí)間很短，，一般并入入BC段考慮）。。除去的水分分是非結(jié)合合水；屬于表面汽汽化控制階階段；物料表面的的溫度始終終保持為空空氣的濕球球溫度；干燥速率的的大小，主主要取決于于空氣的性性質(zhì)，而與與濕物料的的性質(zhì)關(guān)系系很小。此階段特點(diǎn)點(diǎn)：在恒速干燥燥階段中，，空氣傳給給物料的熱熱量等于水水分汽化所所需的熱量量，即在干燥過程程中，傳熱熱速率為傳質(zhì)速率為為：所以，恒速速干燥階段段的干燥速速率為4降速干干燥階段：：如CE段所示臨界點(diǎn)：C點(diǎn)，該點(diǎn)的的干燥速率率Uc等于等速階階段的干燥燥速率。臨界含水量量：Xc越大，則會(huì)會(huì)過早的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)入降速干干燥階段，，使在相同同的干燥任任務(wù)下所需需的干燥時(shí)時(shí)間加長。。臨界含水水量與物料料的性質(zhì)、、厚度、干干燥速率有有關(guān)。第一降速階階段（CD段）：物料料內(nèi)部水分分?jǐn)U散速率率小于表面面水分在濕濕球溫度下下的汽化速速率，這時(shí)時(shí)物料表面面不能維持持全面濕潤潤而形成““干區(qū)”，，導(dǎo)致干燥燥速率下降降。第二降速階階段（DE段）：水分分的汽化面面逐漸向物物料內(nèi)部移移動(dòng)，從而而使熱、質(zhì)質(zhì)傳遞途徑徑加長，阻阻力增大，，造成干燥燥速率下降降。降速干燥階階段特點(diǎn)：：干燥速率主主要決定于于物料本身身的結(jié)構(gòu)、、形狀和大大小等。而而與空氣的的性質(zhì)關(guān)系系很小。物料表面的的溫度不斷斷上升，而而最后接近近于空氣的的溫度。積分邊界條條件為：開開始時(shí)τ=0，X=X1；終了時(shí)τ=τ1，X=Xc；1恒速干干燥階段設(shè)恒速干燥燥階段的干干燥速率為為uc，根據(jù)干燥速速率定義，，有三、恒定干干燥條件下下干燥時(shí)間間的計(jì)算臨界處的干干燥速率Uc可從干燥速速率曲線查查得，也可可用下式進(jìn)進(jìn)行估算：：對(duì)流傳熱系系數(shù)a可用用以以下下幾幾種種經(jīng)經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)公公式式計(jì)計(jì)算算：：式中中L??————濕空空氣氣的的質(zhì)質(zhì)量量流流速速，，kg/m2·h適用用條條件件：：L??=3900~19500kg/m2·h（（0.9~4.6m/s））（1））空空氣氣的的流流動(dòng)動(dòng)方方向向與與物物料料表表面面平平行行時(shí)時(shí)適用用條條件件：：L??=2450~29300kg/m2·h（（0.6~8m/s）），，空氣氣的的平平均均溫溫度度t=45~1500C（2））空空氣氣垂垂直直于于物物料料表表面面流流動(dòng)動(dòng)例：：將將不不溶溶于于水水的的固固體體晶晶體體裝裝在在0.5××0.5m的盤盤中中干干燥燥，，物物料料層層厚厚度度為為25mm，，盤的的側(cè)側(cè)面面和和底底面面可可假假定定為為絕絕熱熱的的，，干干燥燥所所需需熱熱量量由由流流動(dòng)動(dòng)方方向向與與物物料料平平行行的的熱熱空空氣氣以以對(duì)對(duì)流流方方式式傳傳到到物物料料表表面面，，空空氣氣流流速速為為6m/s，，溫度度為為700C，，濕度度為為0.01kg水/kg絕干干料料，，試試估估算算恒恒速速干干燥燥階階段段的的干干燥燥速速率率和和蒸蒸發(fā)發(fā)量量。。濕空空氣氣的的密密度度為為解：：由由濕濕度度圖圖查查得得H=0.01kg水/kg絕干干料料，，t=700C的空空氣氣tw=300C空氣氣的的濕濕比比容容為為例題題濕空空氣氣的的質(zhì)質(zhì)量量流流速速L??=uρρ=61.023=6.14kg/m2·s或22100kg/m2·h當(dāng)tw=300C時(shí)，，rtw=2424kJ/kg，，則有有蒸發(fā)發(fā)量量為為Uc×A=3.62（（0.5××0.5））=0.91kg水/h對(duì)流流傳傳熱熱系系數(shù)數(shù)2降降速速干干燥燥階階段段式中中U————降速速階階段段的的瞬瞬時(shí)時(shí)干干燥燥速速率率，，kg/m2·sX2XcX1/UF1F2F3積分分邊邊界界條條件件：：降降速速開開始始時(shí)時(shí)τ=0，X=Xc；終了了時(shí)時(shí)τ=τ2，X=X2；在降降速速干干燥燥階階段段，，U是變變量量，，可可采采用用以以下下兩兩種種方方法法進(jìn)進(jìn)行行計(jì)計(jì)算算：：圖解解積積分分法法：：將將1/U對(duì)各各相相應(yīng)應(yīng)的的X進(jìn)行行標(biāo)標(biāo)繪繪，，量量出出介介于于所所得得曲曲線線與與橫橫軸軸兩兩界界限限X2-Xc間的的面面積積，，其其數(shù)數(shù)值值即即為為所所求求的的積積分分值值。。近似似計(jì)計(jì)算算法法式中中Xe———平衡衡含含水水量量kX———系數(shù)數(shù)，，直直線線CE的斜斜率率連接接臨臨界界點(diǎn)點(diǎn)C與平平衡衡含含水水量量E的直直線線來來代代替替降降速速階階段段的的干干燥燥速速率率，，該該近近似似方方法法認(rèn)認(rèn)為為在在降降速速干干燥燥階階段段，，干干燥燥速速率率與與物物料料中中的的自自由由水水分分成成正正比比，，即即1干干燥燥器器的的分分類類按操操作作壓壓強(qiáng)強(qiáng)分分：：常常壓壓干干燥燥器器、、真真空空干干燥燥器器；；按供供熱熱方方式式分分：：對(duì)對(duì)流流干干燥燥器器、、傳傳導(dǎo)導(dǎo)干干燥燥器器、、輻輻射射干干燥燥器器、、介介電電加加熱熱干干燥燥器器；；按操作作方式式分：：連續(xù)續(xù)式、、間歇歇式；；按介質(zhì)質(zhì)和物物料的的相對(duì)對(duì)運(yùn)動(dòng)動(dòng)方向向分：：并流流、逆逆流、、錯(cuò)流流干燥燥器；；第六節(jié)節(jié)干干燥設(shè)設(shè)備并流、、逆流流、錯(cuò)錯(cuò)流干干燥器器的特特點(diǎn)并流：：含水水量高高的物物料與與溫度度最高高而濕濕度最最低的的介質(zhì)質(zhì)相接接觸，，在進(jìn)進(jìn)口端端的干干燥推推動(dòng)力力大，，在出出口端端的推推動(dòng)力力小。。適用情情況：：（1））干物物料不不耐高高溫而而濕物物料允允許快快速干干燥；；在干燥燥第一一階段段，物物料溫溫度始始終維維持在在濕球球溫度度，到到第二二階段段，物物料溫溫度才才逐漸漸上升升，但但此時(shí)時(shí)介質(zhì)質(zhì)溫度度已下下降，，物料料不致致于過過熱。。（2））物料料的吸吸濕性性小或或最終終水分分要求求不很很低；；物料在在出口口處與與溫度度最低低、濕濕度最最高（（即相相對(duì)濕濕度最最大））的介介質(zhì)接接觸，，其平平衡水水分高高。逆流：：物料料與干干燥介介質(zhì)的的運(yùn)動(dòng)動(dòng)方向向相反反，干干燥推推動(dòng)力力在干干燥器器中分分布較較均勻勻。適用情情況：：（1））濕物物料不不宜快快干而而干物物料能能耐高高溫；；（2））物料料的吸吸濕性性強(qiáng)或或最終終含水水量要要求低低；注：在在逆流流時(shí)，，濕物物料進(jìn)進(jìn)入的的溫度度不應(yīng)應(yīng)低于于干燥燥介質(zhì)質(zhì)在此此處的的露點(diǎn)點(diǎn)，否否則濕濕度高高的干干燥介介質(zhì)中中有一一部分分水蒸蒸氣會(huì)會(huì)冷凝凝在濕濕物料料上，，從而而增加加干燥燥時(shí)間間。錯(cuò)流：高溫介介質(zhì)與與物料料運(yùn)動(dòng)動(dòng)方向向相垂垂直，，如果果物料料表面面都與濕度度小、、溫度度高的的介質(zhì)質(zhì)接觸觸，可可獲得得較高高的推推動(dòng)力力，但但介質(zhì)質(zhì)的用量量和熱熱量的的消耗耗也較較大。。適用情情況：：（1））物料料在干干燥的的始、、終都都允許許快速速干燥燥和高高溫；；（2））要求求設(shè)備備緊湊湊（過過程速速度大大）而而允許許較多多的介介質(zhì)和和能耗耗。優(yōu)點(diǎn)：：構(gòu)造造簡(jiǎn)單單、制制造容容易、、適應(yīng)應(yīng)性強(qiáng)強(qiáng)。缺點(diǎn)：：干燥燥不均均勻，，干燥燥時(shí)間間長，，勞動(dòng)動(dòng)強(qiáng)度度大，，操作作條件件差。。適用于于干燥燥粒狀狀、片片狀和和膏狀狀物料料，批批量小小、干干燥程程度要要求高高、不不允許許粉碎碎的脆脆性物物料，，以及及隨時(shí)時(shí)需要要改變變風(fēng)量量、溫溫度和和濕度度等干干燥條條件的的情況況。2廂廂式干干燥器器（盤盤式干干燥器器）箱式干干燥器器車廂式式干燥燥器濕物料進(jìn)口干燥產(chǎn)品熱空氣廢氣帶式干干燥器器是使使用環(huán)環(huán)帶作作為輸輸送物物料的的干燥燥器。。運(yùn)輸輸帶通通常用用帆布布、橡橡膠、、金屬屬絲網(wǎng)網(wǎng)制成成，以以金屬屬絲網(wǎng)網(wǎng)居多多。帶式干干燥器器優(yōu)點(diǎn)：：對(duì)流流傳熱熱系數(shù)數(shù)和傳傳熱溫溫度差差大，，干燥燥器的的體積積小，，干燥燥速率率快，，物