化工原理 教学课件 作者 张宏丽周长丽闫志谦 编 第十章.pptVIP

尚辅网 尚辅网 化工原理 第十章 干燥 第一节　概述 一、去湿方法和干燥方式 在化学工业中，经过一系列的物理和化学的加工步骤，所得到的产品或半成品往往是固态物质，这些固体通常含有过多的水分或其它溶剂，称为湿分。要制得合格的产品，需要除去其中的水或其它溶剂，简称去湿。常用的去湿方法有机械去湿法、化学去湿法和加热去湿法。 第一节　概述 1．机械去湿法 对于含有较多湿分的悬浮液，通常先用沉降、过滤或离心分离等机械分离法，除去其中的大部分液体。这种方法能量消耗较少，一般用于初步去湿。 2．化学去湿法 用生石灰、浓硫酸、无水氯化钙等吸湿物料来除去湿分。这种方法费用高、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。 3．加热去湿法 对湿物料加热，使其所含的湿分汽化，并及时移走所生成的蒸汽。这种方法称为物料的干燥。这种方法热能消耗较多。 第一节　概述 根据湿物料的加热方式不同，干燥可分为： (1)热传导干燥法 将热能以传导的方式通过金属壁面传给湿物料，，使其中湿分汽化。这类方法热效率较高约为70%～80%。 (2)对流传热干燥法 利用热空气、烟道气等作干燥介质将热量以对流方式传递给湿物料，又将汽化的水分带走的干燥方法。这类方法热效率约为30%～70%。 (3)辐射干燥法 热能以电磁波的形式由辐射器发射，并为湿物料吸收后转化为热能，使物料中湿分汽化。用作辐射的电磁波一般是红外线。这种方法适用于以表面蒸发为主的膜状物质。 第一节　概述 (4)微波加热干燥法 微波是一种超高频电磁波。其工作原理是湿物料中水分子的偶极子在微波能量的作用下，发生激烈的旋转运动，在此过程中水分子之间会产生剧烈的碰撞与摩擦而产生热能，这种加热从湿物料内部到外部，干燥时间短，干燥均匀。 (5)冷冻干燥法 将湿物料在低温下冻结成固态，然后在高真空下，对物料提供必要的升华热，使冰升华为水汽，水汽用真空泵排出。干燥后物料的物理结构和分子结构变化极小，产品残存的水分也很小。冷冻干燥法常用于医药、生物制品及食品的干燥。 按操作压力不同，干燥可分为常压干燥和真空干燥。工业上应用最多的是对流加热干燥法，本章主要介绍以热空气为干燥介质，除去的湿分为水的对流干燥。 第一节　概述 二、空气干燥器的操作原理 典型空气干燥器的工艺流程如图10-1所示。它是利用热气体与湿物料作相对运动，热空气将热量传递给湿物料，使湿物料的湿分汽化并扩散到空气中，并被带走。因此，空气干燥器实质上是动量传递、热量传递和质量传递同时进行的传递过程。热空气称为干燥介质，它即是载热体，又是载湿体。 第二节 湿空气的性质和湿度图 一、湿空气的性质 空气由绝干空气与水蒸汽所组成，在干燥中称湿空气。在干燥过程中，湿空气中的水汽含量不断增加，而其中的干空气作为载体（载热体和载湿体），质量流量是不变的。因此为了计算上的方便，湿空气的各项参数都以单位质量的绝干空气为基准。 1．湿空气中水汽的分压 作为干燥介质的湿空气是不饱和的空气，其水汽分压P水与绝干空气分压P空及其总压力p的关系为 P=P水+ P空 (10-1) 并有　　　　　 P水=Py　　　 　　 　(10-2) 　　 式中　y——湿空气中水汽的摩尔分数 第二节 湿空气的性质和湿度图 2．湿度 湿度又称为湿含量，为湿空气中水气的质量与绝干空气的质量之比。即 　　　 （10-3） 式中　 H——空气的湿度，㎏／㎏干空气。 　　 　M——摩尔质量，㎏／kmol。 　　　 n——物质的量，kmol。 　　 　（下标“水”表示水蒸汽，“空”表示绝干空气） 第二节 湿空气的性质和湿度图 因常压下湿空气可视为理想气体，由道尔顿分压定律可知，理想气体混合物中各组分的摩尔比等于分压比，则式（10-3）可表示为： 　　　　　　　　　（10-4） 　　 当总压一定，水蒸汽的分压等于湿空气温度下的饱和蒸汽压时，湿空气的湿度达到最大值，此时湿空气呈饱和状态，对应的湿度称为饱和湿度，可用下式表示： 　　　　　　　　　　（10-5） 式中 H饱 ——湿空气的饱