第14章 固体干燥知识要点干燥是指向物料供热以汽化其中的湿分的操作。

本章要紧讨论以空气为干燥介质、湿分为水的对流干燥进程。

学习本章应重点把握湿空气的性质参数与湿度图、湿物料中的水分性质、干燥进程的物料衡算与热量衡算。

一样把握干燥进程的速度与干燥时刻的计算。

了解干燥器的类型与适用处合，提高干燥进程的热效率与强化干燥进程的方法。

本章要紧知识点间的联系图如以下图所示。

图14-1 干燥一章要紧知识点联系图1. 概述对流干燥的特点：热、质反向传递进程 传热：固相←气相 推动力：温度差 传质：固相→气相 推动力：水汽分压差 2. 干燥静力学 (1) 湿空气的状态参数 ① 空气中水分含量的表示方式a . 绝对湿度(湿度) 0.622p H p p =-水汽水汽b . 饱和湿度0.622ss sp H p p =- c . 相对湿度p ϕ=水汽一定温度、压力下空气中水汽分压可能达到的最大值s ()p p ≤s /p p 水汽s ()p p >/p p 水汽=② 湿空气温度的表示方式a . 干球温度t ：简称温度，指空气的真实温度，可直接用一般温度计测量。

b . 露点温度t d ：在总压不变的条件下，不饱和湿空气等湿降温．．．．至饱和状态时的温度。

c . 绝热饱和温度t as ： 指少量空气与大量水经长时刻绝热接触后达到的稳固温度。

d. 湿球温度t w ：指大量空气与少量水经长时刻绝热接触后达到的稳固温度。

e. 湿空气的四种温度间的关系不饱和湿空气：()d W as t t t t >>饱和湿空气：()d W as t t t t ==③ 湿空气的比热容(湿比热容)c pH ：将1kg 干空气和其所带的H kg 水汽的温度升高1℃所需的热量，单位 kJ/(kg ∙℃)。

pH 1.01 1.88c H =+④ 湿空气的焓I ：指1kg 干气及所带的H kg 水汽所占的整体积，单位m 3/kg 干气。

(1.01 1.88) 2 500I H t H =++ ⑤ 湿空气的比体积：指1kg 干气及所带的H kg 水汽所占的整体积，单位m 3/kg 干气。

常压下温度为t ℃、湿度为H 的湿空气的比体积为)273)(1056.41083.2(33H +⨯+⨯=--t H v(2) 湿度图湿空气的各类性质之间存在着必然的函数关系，这些关系除可用前面介绍的公式表示外，还可用湿空气的性质图来表示。

在总压一按时，湿空气仅有两个独立的性质参数。

从形式上看，经常使用的有焓I —湿度H 图、温度t —湿度H 图。

(3) 水分在气固两相间的平稳 ① 湿物料中水分含量的表示方式湿基含水量w =湿物料中水分的质量湿物料总质量kg 水/kg 湿料干基含水量量湿物料中绝干物料的质湿物料中水分的质量=X kg 水/kg 绝干料二者关系X X w +=1 wwX -=1 ② 相对湿度曲线1.0相对湿度φX maxX X t图14-2 相对湿度曲线③ 平稳水分、自由水分、结合水分、非结合水分间的不同(表14-1)表14-1 物料中四种水分间的不同3. 干燥速度与干燥进程计算 (1) 物料在定态条件下的干燥速度① 干燥速度： 指单位时刻、单位面积(气固接触界面)被汽化的水量，即ττAd dX G Ad dWN c A -==式中 c G ——试样中绝对干燥物料的质量，kg ；A ——试样暴露于气流中的表面积，m 2；X ——物料的自由含水量，*X X X t -=，kg 水/kg 干料；W ——汽化的水分量，kg 。

② 干燥速度曲线自由含水量X干燥速率N A (k g .m -2.s -1)图14-3 干燥速度曲线③ 各时期特点 a . 恒速段 )()()(H H k t t r N w H w wC A -=-=α＝常量物料表面温度等于．．湿空气的湿球温度t w ； 恒速干燥时期为表面汽化操纵； 在该时期除去的水分为非结合水分；恒速干燥时期的干燥速度与空气的状态有关，与物料的种类无关。

b . 降速段随着干燥时刻的延长，干基含水量X 减小，干燥速度降低，物料表面温度慢慢升高； 物料表面温度大于湿空气的湿球温度； 除去的水分既有非结合水，也有结合水；降速干燥时期的干燥速度与物料种类、结构、形状及尺寸有关，而与空气状态关系不大。

④ 临界含水量由恒速时期转为降速时期的点称为临界点，所对应湿物料的含水量称为临界含水量； 降低物料厚度，临界含水量X c ↓； 物料越细，X c ↑；等速干燥时期的干燥速度(N A )C 越大，X c ↑。

(2) 间歇干燥进程的计算 恒速段 11()c cA C G X X A N τ-=⋅降速段2c c 2Ad X X G XA N τ=-⎰ 降速段的近似计算法*2*c X c 2ln X X X X AK G --=τ (X ——干基含水量) A X*c ()CN K X X =- c c 2X 2ln G X AK X τ= (X ——自由含水量) A X c()C N K X =(3) 干燥进程的物料衡算与热量衡算V ,t ,H 2,I 2产品G c ,X 1,θ1,G c ,X 2,θ2,干燥器1I '2I '图14-4 干燥流程示用意① 物料衡算 绝干物料量c 1122(1)(1)G G w G w =-=-或12c 1211G G G X X ==++ 蒸发水分量 c 12112212()W G X X G w G w G G =-=-=- 或2120()()W V H H V H H =-=-干空气质量流量 0212H H WH H W V -=-=比空气用量 212011V l W H H H H ===-- 实际空气(新鲜空气)质量流量 0'(1)V V H =+ kg 湿空气/s风机的风量273101.3(0.773 1.244)273V H t q Vv V H p+==+⨯ m 3湿空气/s 式中t 、H 是风机所在位置空气的干球温度与湿度。

干燥产品质量流量 )1/()1(2112w w G G --=② 预热器的热量衡算1P 10pH 10()()Q V I I Vc t t =-=- 11112500)88.101.1(H t H I ++= 00002500)88.101.1(H t H I ++=01H H =，01p p H H c c =③干燥器的热量衡算 L c Q I G VI Q I G VI +'+=+'+2c 2D 11 或121p,1D 2c ,2c X p X L VI G c Q VI G c Q θθ++=++式中c p,X ——湿物料的比热容，kJ/(kg 干物料.℃) p,X p,s p,L c c c X =+，关于水c p,L = kJ/(kg.℃)④ 理想干燥进程，又称为等焓干燥进程，即21I I = ⑤ 干燥系统的热量衡算L D P Q I I G I I V Q Q +'-'+-=+)()(12c 12D P Q Q +加入干燥系统的热量气耗热Q 3物料升温耗热Q 2蒸发水分耗热Q 1Q L 20%~30%5%~30%15%~40%8%~30%⑥ 干燥进程的热效率 Dp 21Q Q Q Q ++=η忽略热损失33P D P D 1P D Q Q Q Q Q Q Q Q η+-==-++ a . 理想干燥进程1210t t t t η-=- b . 提高热效率的方法降低废气的温度t 2，但t 2应比空气的湿球温度高20~50℃，以幸免干燥的产品返潮。

提高空气的预热温度t 1，但以考虑热源能位的限制与物料的耐高温性。

对不能经受高温的物料，采纳中间加热的方式。

减少干燥进程的各项热损失。

采纳部份废气循环操作，一样废气循环量为总气量的20%~30%。

4. 干燥器(1) 经常使用干燥器： 厢式干燥器、喷雾干燥器、流化床干燥器、气流干燥器等 (2) 几种干燥器的特点① 喷雾干燥器：干燥速度快，干燥时刻短(仅5~30s)，专门适用于热敏性物料的干燥；能处置低浓度溶液，且可由料液直接取得干燥产品。

② 气流干燥器：颗粒在管内的停留时刻很短，一样仅2s 左右。

在加料口以上1m 左右，物料被加速，气固相对速度最大，给热系数和干燥速度也最大，是整个干燥管最有效的部份。

③ 流化床干燥器：气速较气流干燥器低，停留时刻长(停留时刻可由出料口操纵)。

基础知识测试题一、选择题1. 将充分润湿的物料置于高温气体中，气体的运动速度很小，可近似地视为静止。

当物料温度达到稳固时，物料温度θ与湿球温度w t 相较较，正确的选项是( )。

(A)w t θ= (B) w t θ>(C)w t θ<(D)()()/w H w w t k H H r θα=--2. 不饱和湿空气在预热进程中，湿度( )，相对湿度( )，焓( )。

(A) 增大 (B) 减小 (C) 不变 (D) 不确定3. 在总压必然的条件下，以下参数对中不能确信空气的露点的是( )。

(A) 干球温度与湿球温度 (B) 湿球温度与焓 (C) 湿度与相对湿度 (D) 绝热饱和温度与湿度4. 对某空气—水系统，空气的相对湿度为50%，那么该空气的干球温度t ，湿球温度w t ，绝热饱和温度as t 及露点温度d t 之间的关系为( )。

(A) w as d t t t t === (B) w as d t t t t >=> (C) w as d t t t t >>>(D) w as d t t t t =>>5. 将不饱和空气在恒压下冷却至露点温度以下，那么相对湿度( )，湿度( )，湿球温度( )。

(A) 增大 (B) 减小 (C) 不变 (D) 不确信6. 在必然空气状态下，用对流干燥方式将某湿物料干燥至低于临界含水量，能除去的水分为( )，不能除去的水分为( )；在恒速段除去的水分为( )，在降速段除去的水分为( )。

(A) 平稳水分 (B) 结合水分 (C) 非结合水分 (D) 自由水分7. 在必然的干燥速度下，同一物料的厚度增加，物料的临界含水量( )，干燥所需的时刻( )；干燥压力、物料厚度、物料与空气的接触方式及空气的湿度不变，提高空气的温度，那么恒速段的干燥速度( )，物料的临界含水量( )，物料中的平稳水分( )。

(A) 增加 (B) 减少 (C) 不变 (D) 不确信8. 在恒定干燥条件下，将含水25%(湿基，下同)的湿物料进行干燥，开始时干燥速度恒定。

当干燥至含水8%时，干燥速度开始下降，再继续干燥至物料恒重，并测得现在物料含水量为%，那么物料的临界含水量为( )，平稳含水量为( )。