干燥与湿空气.ppt

第三十页，共六十六页，2022年，8月28日 3、干燥系统的热效率 第三十一页，共六十六页，2022年，8月28日 例8—6 今有一干燥器，处理湿物料量为800kg／h。要求物料干燥后含水量由30％减至4％(均为湿基)。干燥介质为空气，初温15℃，相对湿度为50％，经预热器加热至120℃, 进入干燥器，出干燥器时降温至45℃，相对湿度为80％。 试求：(a)水分蒸发量W； (b)空气消耗量L、单位空气消耗量l； (c)如鼓风机装在进口处，求鼓风机之风量V。 解 (a)水分蒸发量W 第三十二页，共六十六页，2022年，8月28日 (b)空气消耗量L、单位空气消耗量l 由I—H图中查得，空气在to＝15℃，φo＝50％时的湿度为H0＝0.005kg水/kg干空气 第三十三页，共六十六页，2022年，8月28日 第三十四页，共六十六页，2022年，8月28日 第四节 干燥速度和干燥时间 一、物料中所含水分的性质 1、结合水分与非结合水分 结合水分是指包括物料细胞壁内的水分、物料毛细管中的水分及以结晶水的形态存在于固体物料之中的水分等。 非结合水分是指机械附着于固体表面的水分，如物料表面的吸附水分、较大孔隙中的水分等。 第三十五页，共六十六页，2022年，8月28日 非结合水分与物料的结合力弱，其蒸汽压与同温度下纯水的饱和蒸汽压相同，干燥过程中较易除去；结合水分结合力强，其蒸汽压低于同温度下纯水的饱和蒸汽压，致使干燥过程的传质推动力降低，故较难除去。 2、平衡水分与自由水分 物料干燥到一定程度时，其表面的水蒸汽分压同空气中水蒸汽分压达到相等，即物料中水分与湿空气达到平衡状态，此时物料所含水分称为该空气条件下物料的平衡水分，表示为X e 。 第三十六页，共六十六页，2022年，8月28日 干燥过程达到平衡以前物料中能够除去的水分称为 自由水分。 3、几种水分的关系 结合水分和非结合水分只取决于物料本身的性质，而与干燥介质的状态无关； 平衡水分与自由水分则还取决于干燥介质的状态，干燥介质状态改变时，平衡水分和自由水分的数值将随之改变； 一般，自由水分包括全部非结合水和部分结合水，而平衡水分则为结合水分。 第三十七页，共六十六页，2022年，8月28日 二、干燥机理 当固体物料的含水量超过其平衡含水量时与干燥介质接触，虽则在开始时水分均匀地分布在物料中，但由于湿物料表面水分的汽化，遂形成物料内部与表面的湿度差，由于物料内部的水分借扩散作用向表面移动而在表面汽化，汽化的水分被介质及时带走，从而达到使固体物料干燥的目的。 第三十八页，共六十六页，2022年，8月28日 一些物料中水分表面汽化的速率小于内部扩散的速率时，称为表面汽化控制；另一些物料中水分表面汽化的速率大于内部扩散的速率，称为内部扩散控制。 干燥过程中，水分的迁移分为自内部向表面的扩散和表面向外周的汽化，二者同时进行着，但在不同的时间，干燥机理并不同。 第三十九页，共六十六页，2022年，8月28日 三、恒定干燥条件下的干燥速率 恒定干燥条件：干燥介质的温度、湿度、流速及与物料的接触方式，在整个干燥过程中均保持恒定。 1、干燥速率 指单位时间内、单位干燥面积上蒸发的水分量W。 第四十页，共六十六页，2022年，8月28日 2、干燥曲线 表示干燥过程中物料含 水量X与干燥时间t、物 料表面温度θ关系的曲 线，称为干燥曲线。 第四十一页，共六十六页，2022年，8月28日 表示物料干燥速率u与物料含水量X关系的曲线，称为干燥速率曲线。 2、干燥速率曲线 A E D C B u X0 X1 X u0 X2 Xe A E D C B u X0 X1 X u0 X2 Xe 第四十二页，共六十六页，2022年，8月28日 由图中可知，干燥分 恒速干燥阶段（B-C段），降速干燥阶段（C-E段） C点为恒速干燥向降速干燥的转折点，称临界点。 第四十三页，共六十六页，2022年，8月28日 四、恒定干燥条件下的干燥时间 1、恒速干燥时间t1 2、降速干燥时间t2 可采用近似计算方法求t2 干燥速率曲线中， 连接CE段成直线，即干燥速率与物料中的自由水分含量(X-Xe)成正比 第四十四页，共六十六页，2022年，8月28日 第四十五页，共六十六页，2022年，8月28日 例8-2 湿物料在恒定干燥条件下在5h内由含水率35% 降至10%，如果物料的平衡含水率为4%，临界含水 率为14%，求在同样的干燥条件下，将物料干燥到含 水率为6%（以上均为干基含水率）时，需要多少时间？ 解：已知 第四十六页，共六十六页，2022年，8月28日 第四十七页，共六十六页，2022年，8