7.3.2水分在气－固两相间的平衡
一、结合水与非结合水 1、结合水：借化学力或物理化学力与固体相结 合的水。包括：结晶水、毛细管水和吸附水。 难通过干燥去除。 2、非结合水：水分只是机械地附着于固体表面或 颗粒堆积层的大空隙中的水。易通过干燥去除。 基本区别：表现的平衡蒸汽压pe不同。 非结合水： pe= ps →(pe – p水汽)大 结合水：pe< ps →(pe – p水汽)小
a.饱和气体：H = Hs，tw = t，即饱和空气的干、湿球温 度相等。 b.不饱和气体：H < Hs，tw < t。
7.2.1 湿空气的性质
湿球温度的测定 湿球温度计测定湿球温度 的条件是保证纯对流传热， 即气体应有较大的流速和不 太高的温度，否则，热传导 或热辐射的影响不能忽略， 测得的湿球温度会有较大的 误差。 通过测定气体的干球温度 和湿球温度，可以计算气体 的湿度： H H c H (t t w )
湿气体 V, H0, t0, i0
7.4.2干燥过程的热量衡算
(1)预热器热衡
Q V I1 I 0 VC P H1 t1 t0
(2)干燥器热衡
VI GCC pm11 Q补 VI1 GCC pm22 Q损
其中：Cpm湿物料比热容。
C pm C ps C pL X t
7.4 干燥过程的计算
7.4.1 干燥过程的物料衡算 7.4.2干燥过程的热量衡算 7.4.3 干燥系统的热效率 7.4.4 干燥空气出口状态的确定
7.4.1 干燥过程的物料衡算
目的：求水分蒸发量；空气消耗量V鼓风机型号。以 干燥器为控制体，对水作物衡。 水分蒸发量：
W G1 G2 Gc ( X 1 X 2 ) V ( H 2 H1 )
7.4.2干燥过程的热量衡算
3、物衡与热衡联立求解 (1)物料出口温度2估算（一般由实验测定） (2)设计型 已知：GC、X1、X2、H1=H0、Q损(估计),选t1、t2 求：V、H2、 Q 4、连续干燥过程的热效率
H
传热：t> өi(物料表面温度өi低
于气流温度t)：气体固体
t өi pi
M
q
传质： P水汽< Pi（气流中的水
汽分压P水汽<固体表面水分的 分压Pi）：湿物料内部的水 表面气相。 特点：热、质反向传递过程。
W
P水汽
7.1 概述
4、对流干燥流程及经济性
（1）对流干燥流程： 间歇：湿物料被成批放入 干燥器内，特干燥到指定 的含湿要求后一次取出。 连续：湿物料被连续地加入与排出（并流与逆 流）。 经济性：主要取决于能耗和热的利用率。
ps H 0.622 p ps
7.2.1 湿空气的性质
(5)若 t < 总压下湿空气的沸点，0 100%； (6)若 t >总压下湿空气的沸点，湿份 ps> P，最大 (空气全为水汽) < 100%。故工业上常用过热蒸 汽做干燥介质； (7)若 t > 湿份的临界温度，气体中的湿份已是真 实气体，此时 =0，理论上吸湿能力不受限制。
7.3.2水分在气－固两相间的平衡
二、平衡蒸汽压曲线
相对湿度 1.0
结合水分 非结合 水分
pe ps
非结合水 1 结合水
1
0.5
平衡水分 自由水分
0
X*
X
h
湿含量 X
三、平衡水分与自由水分 平衡水分：物料在指定的空气条件下，不能被除 去的那部分水分。 自由水分：能被指定状态的空气带走的水分，也 称自由含水量X。
7.2.1 湿空气的性质 4、四种温度 (1)干球温度 t ：湿空气的真实温度，简称温度 (℃ 或 K)。将温度计直接插在湿空气中即可测量。 (2) 空气的湿球温度t w（Wet-bulb temperature） 定义 液滴 当热、质传递达平衡时， 对流传热 q 表面 气膜 气体对液体的供热速率恰 h tw , H w 等于液体汽化的需热速率 气体 液滴 时： t, H kH kH tw t rw ( H w H ) 对流传质 N
tas t w
7.2.1 湿空气的性质 结论： 对于Air-H2O系统 不饱和空气：t>tw(或tas)>td 饱和空气： t=tw(或tas)=td 二、与过程计算有关的参数 1、湿空气的焓I 定义：湿空气的焓为每kg干空气及其所带kg 水汽所具有的焓，kJ/kg 。 以0℃的气体为基准，水汽的焓以0℃的液态 水为基准，故有
7.1 概述
③ 热能去湿－去湿彻底，但能耗大
向物料供热以汽化其中的水分。这种利用 热能除去固体物料中湿分和单元操作称为干燥 （drying）。 2、物料的干燥方法
（1）传导干燥，热能以传导方式通过传热壁面
加热物料，使其中的湿分汽化。
（2）对流干燥，干燥介质与湿物料直接接触，
以对流方式给物料供热使湿分汽化。
第7章 固体干燥 solid drying
7.1 概述 7.2 湿空气的性质 7.3 固体物料的干燥平衡
7.4 干燥器过程的计算
7.5 干燥速率与干燥时间
7.6干燥器
7.7固体干燥过程的强化与展望
化工原理
第7章 固体干燥
1、掌握的内家 干燥过程原理、目的及实施；湿空气性质及计算、 湿度图构成及应用；水分在气－固相间的平衡； 干燥过程的物料衡算；干燥过程中空气状态的确 定；结合水分、平衡水分和临界水分的概念及相 互关系；恒速干燥与降速干燥的特点。 2、熟悉的内容 干燥过程的热量衡算；干燥器的热效率及提高干 燥过程经济性的途径；恒定干燥条件下干燥速率 与干燥时间计算；干燥过程的强化途径。
绝干空气消耗量
湿废气体 V , H2
干燥产品 G2 , w2
湿物料 G1 , w1
GC X 1 X 2 W V H 2 H1 H 2 H1
热空气 V , H1
7.4.1 干燥过程的物料衡算
干燥空气消耗量V与新鲜空气V/的关系：
V V H0V V 1 H0
2、等压冷却 P=const，ps(t)↓ (1) P水汽 < ps(t) ，H不变， AC线。
·
(2) P水汽 = ps(t) ，t=td,D点
(3)t↓<td→ ps(t) ↓→ H↓,DE线。
7.2.2 湿空气湿度图及其应用
三、绝热增湿过程：Q损=0 空气给水的显热全部变为水分汽化的潜热 返回空气，称为绝热增湿过程。 工程上，常将等焓线近似地看成既是绝热 增湿线，又是等湿球温度线。
s ,t w
t
tw 气体
rw
7.2.1 湿空气的性质
(3)绝热饱和冷却温度tas 大量水与空气长期接触，气温变化的极限温 度称为绝热饱和温度。
ras t as t ( H as H ) cH
注：lewis规则：对于Air-H2O系统
cH

kH
tw t
rtw
kH
( H s ,t w H )
7.1 概述
(3)辐射干燥，热能以电磁波形式由辐射器发射
到湿物料表面，被物料吸收并转化为热能，使
湿分汽化。
（4）介电加热干燥，将需要干燥的物料置于高 频电场中，利用高频电场的交变作用将湿物料 加热，并汽化湿分。 本章讨论以空气为干燥介质，湿分为水的对
流干燥过程。
7.1 概述
3、对流干燥过程的特点
Q加 Q利用 Q废 Q固温升 Q损
7.2 湿空气的性质与湿度图
7.2.1 湿空气的性质
7.2.2 湿空气的湿度图及其应用
7.2.1 湿空气的性质
一、空气中水分含量的表示方法 1、水汽分压p水汽与露点td 在总压p=const，将水汽分压为p的空气等湿 冷却至饱和状态，此时的温度称为露点td
7.3.2水分在气－固两相间的平衡
X X t X * ( X t X max ) ( X max X * )
小结： 1、比较 (1)在一定温度下，物料结合水分与非结合水分的划分只 取决于物料本身的特点，而与空气的状态无关。 (2)平衡水与自由水的划分不仅与物料的性质有关，而且 取决于空气的状态。 2、关系 非结合水+结合水=自由水+平衡水 自由水=可除去的全部非结合水+可除去的部分结合水 返回 平衡水=不可除去的部分结合水
7.3 固体物料的干燥平衡
7.3.1 物料中水分含量的表示方法
7.3.2水分在气－固两相间的平衡
7.3.1 物料中水分含量的表示方法
(1)湿基含水量w
湿物料中水分的质量 w 湿物料总质量
(2)干基含水量Xt
湿物料中水分的质量 X 湿物料中绝干料的质量 w X 两者关系： X w 1 w 1 X
第7章 固体干燥
3、了解内容 常用干燥器的性能特点及选用原则；各种干燥 方法的基本原理、特点及应用。
7.1 概述
1、物料去湿的方法 （1）干燥工程目的：去湿——去除固体物料中 含有的湿分（水或有机溶剂） （2）去湿方法 ①机械去湿：离心过滤、压滤、抽滤等 ②吸附去湿 用某种平衡水汽分压很低的干燥剂（如 CaCl2、硅胶等）与湿物料并存，使物料种的水 分相继经气相而转入干燥剂内。
当ps p
ps p水汽 当ps p p

p水汽
7.2.1 湿空气的性质
说明： (1)值说明湿空气偏离饱和空气或绝干空气的程 度， 值越小吸湿能力越大； (2) = 0 ，p=0时，表示湿空气中不含水分，为 绝干空气。 (3) = 1 ，p=ps时，表示湿空气被水汽所饱和， 不能再吸湿。 (4)对于空气-水系统
7.2.1 湿空气的性质 湿球温度是大量空气与少量水长期接触后 水面的温度(水温变化的极限温度)。 结论： tw = f (t, H) ，气体的 t 和 H 一定，tw 为定值。 当t不太高，流速>5m/s时，Air-H2O系统