河北科技大学《化工原理》14.3 干燥速率与干燥过程计算.pptVIP

14.3.1 物料在定态条件下干燥速率 恒定干燥条件 变动干燥条件 大量空气对少量物料进行干燥，维持空气速度及与物料接触方式不变，此时可认为空气温度及湿度均不变，这种操作叫恒定状态下的干燥。 实际上，在连续操作的干燥设备内，空气温度沿干燥器的长度或高度逐渐下降而湿度逐渐增加，此种操作称为变动状态下的干燥。 1.干燥动力学实验 干燥曲线 预 热 阶 段 AB 恒速干燥阶段 第一干燥阶段BC 降速干燥阶段 第二干燥阶段CDE ～ ～ ～ 热量主要用于物料升温 ～ ～ ～ 热量用于 汽化水分 ～ ～ ～ 热量用于汽化水分和加热物料 干燥速率曲线 AB段 BC段 CDE段 C点 E点 预热阶段,对物料的预热或冷却 恒速干燥阶段：⑴除去非结合水，为表面汽化控制阶段。⑵物料表面温度为湿球温度，湿度一定。⑶传热推动力、传质推动力均不变。⑷干燥速率不变（干燥速率与含水量无关） 降速干燥阶段： ⑴CD段：不饱和表面干燥段。⑵DE段：内部汽化干燥段。⑶降速段平衡蒸汽压逐渐降低。⑷内部水分扩散慢。 临界点，此时的含水量为临界含水量Xc，干燥速率为临界干燥速率NAC。 物料分散越细，临界含水量越低。恒速干燥速率越大，临界含水量越高。 平衡含水量点，自由含水量为零。干燥速率为零。 3.干燥操作对物料性状的影响 热敏物料（食品、药品等） 易结块物料 干燥初期可用较高的气流温度，在降速阶段，则应采用较低的干燥温度，防止物料温度过高。 严格控制降速阶段的干燥速率，使用较慢的干燥速率使物料内部水分分布比较均匀，防止发生结块现象。 14.3.2 间歇干燥过程的计算 ★干燥时间★ 一、 恒速段的干燥时间 1、由干燥速率曲线查出或由实验确定。 2、由下式估算： 不同情况下的给热系数可由相应的经验式计算；教材中给出了几种典型的给热系数经验式。 NA来源 干燥时间 二、降速段的干燥时间 近似 处理 将降速阶段的干燥速率曲线近似处理为过原点的一条直线 间歇干燥过程的计算 恒速干燥阶 段干燥时间 降速干燥阶 段干燥时间 解决干燥时间问题关键技巧 干燥结束时的物料温度 恒速段 降速段 从前面的讨论已知，此时物料温度为湿空气的湿球温度。 在降速阶段，干燥速率减慢，物料温度开始上升。当干燥终了时，物料温度等与气温。 14.3.3 连续干燥过程的一般特性 定态过程 空气 预热器 干燥产品 干燥器 湿物料 废气 热、质同时传递 连续干燥过程 14.3 干燥速率与干燥过程计算 14.3.1 物料在定态条件下干燥速率（前期回顾） 恒定干燥条件 变动干燥条件 大量空气对少量物料进行干燥，维持空气速度及与物料接触方式不变，此时可认为空气温度及湿度均不变，这种操作叫恒定状态下的干燥。 实际上，在连续操作的干燥设备内，空气温度沿干燥器的长度或高度逐渐下降而湿度逐渐增加，此种操作称为变动状态下的干燥。 14.3.4 干燥过程的物料衡算和热量衡算 物料衡算 对干燥器作物料衡算可得 干燥过程的热量衡算 预热器的热量衡算 对预热器作热量衡算可得 干燥器的热量衡算 对干燥器作热量衡算可得 干燥过程的物料衡算和热量衡算 理想干燥过程的物料衡算和热量衡算 ①表面汽化段、②设备热损失可以忽略、③物料进出口温度可忽略、④干燥器无补充加热。 实际干燥过程的物料衡算和热量衡算 ①不补充热量或补充的热量不足以补偿物料带走的热量。 ②补充足够的热量。 实际干燥过程的物料衡算和热量衡算 等焓干燥过程ABC 不补充热量ABD 补充足够热量ABE 实际干燥过程气体的出口状态需由物料衡算式和热量衡算式联立求解决定。 14.3.5 干燥过程的热效率 气体在干燥器中放出的热量 汽化水分 加热物料 干燥过程的热效率 令 汽化水分 加热物料 可理解为废气离开干燥器时带走的热量 干燥过程的热效率 热效率 若忽略热损失，不补充热量 提高热效率的途径 ①使t2↓，则η↑,但推动力↓,设备尺寸加大，且t2的下降有限度，为避免气流在设备及管道出口处析出水滴，t2较干燥器的湿球温度高20-50℃。 　　②使t1↑，则η↑, 但预热温度应使物料不会高温破坏，对不耐高温的湿物料，可采用中间加热。 14.4 干燥器 14.4.1 干燥器的基本要求 ★对被干燥物料的适应性 　　不同的物料具有不同的物理化学性质（耐高温问题、受热变质分解、硬化干裂等），不同的外表形态（整块物料、粉粒物料、粘稠液等），对干燥器最