第六章 干燥操作技术
【考纲要求】
●了解去湿的方法和干燥的分类。
●了解湿空气的性质和干球温度、湿球温度、绝热饱和温度的概念，了解湿空气H-I图的应用 ●掌握干燥器的物料衡算方程 ●了解干燥速率和干燥时间
●理解干燥器的结构、特点，掌握干燥器的选择
●掌握干燥操作条件的确定和流化床干燥器的基本操作
【考点解析】
一、去湿的方法和干燥的分类
1.去湿的概念：除去固体物料中湿分的方法
2.去湿的方法：机械去湿方法、化学去湿方法、热能去湿方法（干燥）
机械去湿方法 方法介绍 用压榨、抽吸、过滤和离心分离等方法除去湿分 用生石灰、浓硫酸、无水氯化钙化学去湿方法 等吸湿性物料除去湿分 适用场合 适用于不需要将湿分完全除去的情况 费用高、操作麻烦，适用于小批量固体物料的去湿或除去气体中水分的情况 热能去湿方法（干燥）
3.干燥的分类：
（1）按照热能传给湿物料的方式，干燥可分为传导干燥、对流干燥、辐射干燥和介电加热干燥。 （2）按操作总压的大小来分类，干燥可分为常压干燥和真空干燥。 （3）按操作方式来分类，干燥可分为连续式干燥和间歇式干燥。 4.对流干燥
目前工业上应用最普遍的是对流干燥，通常使用的干燥介质是空气，湿物料中被除去的湿分是水分。
用热能使湿分从物料中汽化，并排除生成的蒸气来除去湿分 相当完全地除去物料中的湿分 1
（1）典型的对流干燥工艺流程 如图5-1
图5-1 对流干燥流程示意图
空气经预热器加热后进入干燥器，气流与湿物料在此直接接触，空气沿流动方向温度降低，湿含量H增加，废气自干燥器另一端排出。 （2）对流干燥的原理 如图5-2
图5-2 对流干燥过程的传热与传质
传热：对流干燥过程中，物料表面温度θi低于气相主体温度t，因此热气流将热能传至固体物料表面，再由物料表面传至物料内部，这是一个传热过程。
传质：固体物料表面水气分压 Pi高于气相主体中水气分压P水气，因此水气分由固体物料内部以液态或气态扩散至物料表面，再透过物料表面气膜扩散至热气流主体，这是一个传质过程。
所以，对流干燥是传热和传质同时进行的过程。干燥速率的快慢与好坏，与湿物料和热空气之间的传热、传质速率有关。 （3）对流干燥的条件
要使上述干燥过程得以进行，其必要条件是：物料表面气膜两侧必须有压力差，即被干燥物料表面产生的水蒸气分压Pi必须大于干燥介质（空气）中水蒸气分压P水气。
两者的压力差即是汽化水分的推动力。压力差越大，干燥过程进行的越迅速。如果压力差等于零，表示干燥介质与物料之间的水蒸气达到动态平衡，干燥过程即停止。
2
要保证此条件，生产过程中，需要不断及时的将汽化的水分带走，这一任务由湿空气来承担，所以，湿空气既是载热体又是载湿体。
【跟踪练习】 1.将氯化钙与湿物料放在一起，使物料中水分除去，这是采用哪种去湿方法？（ ） A.机械去湿； B、化学去湿； C、供热去湿； D、无法确定 2.干燥进行的条件是被干燥物料表面所产生的水蒸气分压（ ）干燥介质中水蒸气分压。 A、小于； B、等于； C、大于； D、不等于 3.干燥过程为（ ） A、传热过程 B.传质过程 C.既有传热也有传质 D.流体流动过程 解答： 1、B 2、C 3、C
二、湿空气的性质
1.湿度H
湿度H（又称湿含量或绝对湿度）表明湿空气中水蒸气含量，即湿空气中所含水蒸汽的质量与绝干空气质量之比。
（1）定义式
( 5-1 ) mwMwnwH??,kg水/kg干气mgMgng式中：Mg——干空气的摩尔质量，kg/kmol； Mw——水蒸汽的摩尔质量，kg/kmol； ng——湿空气中干空气的千摩数，kmol； nw——湿空气中水蒸汽的千摩尔数，kmol。 （2）以分压比表示
pw ( 5-2 )
H?0.622p?pw式中：pw——湿空气中水气分压，Pa； p——湿空气总压，Pa。 （3）饱和湿度Hs
若湿空气中水蒸汽分压恰好等于该温度下水的饱和蒸汽压Ps，则表明湿空气达到饱和状态。此时的湿度为在该温度下空气的最大湿度,称为饱和湿度，以Hs表示。
( 5-3 )
3
式中PS——同温度下水的饱和蒸汽压，Pa。
由于水的饱和蒸汽压只与温度有关，故饱和湿度是湿空气总压和温度的函数。 Hs?f(p,t) 2.相对湿度φ
在一定的总压和温度下，湿空气中水蒸气分压Pv与饱和空气中水蒸气分压Ps的比值,称为相对湿度或相对湿度百分数。
错误！未找到引用源。 定义式:
( 5-4 )
pw???100%ps错误！未找到引用源。 意义：相对湿度表明了湿空气的不饱和程度，反映湿空气吸收水汽的能力。
φ=1（或100%），表示空气已被水蒸汽饱和,不能再吸收水汽，已无干燥能力。φ愈小，即Pw
与Ps差距愈大，表示湿空气偏离饱和程度愈远，吸水能力愈强。
湿度H只能表示水蒸气含量的绝对值，而相对湿度ф才能反映湿空气吸水能力。 错误！未找到引用源。 H、φ、t 之间的函数关系：
( 5-5 )
可见，对水蒸汽分压相同，而温度不同的湿空气，若温度愈高，则Ps值愈大，φ值愈小，干燥能力愈强。
【跟踪练习】 1.下列不能做干燥介质的是（ ） A、不饱和热空气； B、惰性气体； C、饱和空气； D、烟道气 2.（ ）越小，湿空气吸收水汽的能力越大。 A、湿度； B、绝对湿度； C、饱和湿度； D、相对湿度 3.反映热空气容纳水气能力的参数是（ ）。 A、绝对湿度； B、相对湿度； C、湿容积； D、湿比热容 解答 ： 1、 C 2、 D 3、B 以上介绍的是表示湿空气中水分含量的两个性质，下面介绍是与热量衡算有关的性质。
3.湿空气比体积vw（湿容积）
定义：1kg绝干空气及其所带的Hkg水蒸气所占有的容积称为湿空气的比体积。 vw?(0.773?1.244H)?t?273101330?,m湿气/kg干气 ( 5-6 ) 273p 4
由上式可见,湿容积随其温度和湿度的增加而增大。
4.湿空气的比热容Cw(湿热容)
定义：将1kg干空气和其所带的Hkg水蒸气的温度升高1K所需的热量，简称湿热容。
Cw=1.00+1.93H , kJ/kg干气·K ( 5-7 )
由上式可知，湿热容仅随空气的湿度H的变化而变化。 5.焓I
湿空气的焓为1kg干空气的焓和其所带Hkg水蒸汽的焓之和。 计算基准：0℃时干空气与液态水的焓等于零。
I=（1.00+1.93H）t + 2492H , kJ/kg干气 ( 5-8 ) 式中：r0——0℃时水蒸汽汽化潜热，其值为2492kJ/kg。
6.露点td
将不饱和的空气在总压P和湿度H不变的情况下冷却降温至饱和状态（ф=100%）时的温度称为该湿空气的露点td。露点时的湿度是饱和湿度Hd，其数值等于该湿空气的湿度H（因为总压P、湿度H不变，所以P水不变，所以冷却降温至露点后的Hd不变）。
(1) 定义：一定压力下，将不饱和空气等湿降温至饱和，出现第一滴露珠时的温度。 式中：
——为露点
( 5-9a )
。
( 5-9 )
时饱和蒸汽压, 也就是该空气在初始状态下的水蒸汽分压pv 。
（2）计算
计算得到
，查其相对应的饱和温度，即为该湿含量H和总压P时的露点
或由Pw直接查表，找其相对应的饱和温度，即为td。
7.干温度t、湿球温度tW
（1）干球温度t：在空气流中放置一支普通温度计，所测得空气的温度为t，此温度称为空气的干球温度，相对于湿球温度而言的。
（2）湿球温度tW：如图5-9所示，用水润湿纱布包裹普通温度计的感温球，即成为一湿球温度计。将它置于一定温度和湿度的流动的空气中，达到稳态时所测得的温度称为空气的湿球温度，以tW表示。
当不饱和空气流过湿球表面时，由于湿纱布表面的饱和蒸汽压大于空气中的水蒸汽分压，在湿纱布表面和气体之间存在着湿度差，这一湿度差使湿纱布表面的水分汽化被气流带走，
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