西北大学：《化工原理》课程教学资源（课件讲稿）第十四章 固体干燥 第一节 概述

西北大学化工原理 第一节 概述 一、固体去湿方法和干燥过程 1、干燥的应用 在化工生产过程中，为使物料便于 加工、运输、储藏和使用等，需要从含 有水分的固体中除去水分。 把固体物料中多余的湿分去掉的操 作过程称作去湿 或干燥

西北大学化工原理 第一节 概述 一、固体去湿方法和干燥过程 1、干燥的应用 在化工生产过程中，为使物料便于 加工、运输、储藏和使用等，需要从含 有水分的固体中除去水分。 把固体物料中多余的湿分去掉的操 作过程称作去湿 或干燥

西北大学化工原理 2、去湿的方法 （1）机械去湿法：即通过压缩、抽吸、过滤 和离心分离、沉降等除去物料中大量的水。 （2）物理化学去湿法：用某种吸湿性物料如 石灰、硫酸、无水氯化钙、硅胶等与湿物料并 存，使物料中的水分经气相而转入干燥剂内。 （3）热能去湿法：向物料供热以汽化其中的 水分。 工业干燥操作大多是用热空气或其它高温气 体为介质，使其经过物料表面，介质向物料供热 并带走其后汽化的水分，此种干燥为对流干燥

西北大学化工原理 2、去湿的方法 （1）机械去湿法：即通过压缩、抽吸、过滤 和离心分离、沉降等除去物料中大量的水。 （2）物理化学去湿法：用某种吸湿性物料如 石灰、硫酸、无水氯化钙、硅胶等与湿物料并 存，使物料中的水分经气相而转入干燥剂内。 （3）热能去湿法：向物料供热以汽化其中的 水分。 工业干燥操作大多是用热空气或其它高温气 体为介质，使其经过物料表面，介质向物料供热 并带走其后汽化的水分，此种干燥为对流干燥

西北大学化工原理 物料表面温度θ i<气体主体温度t 传热方向:气体 物料 气流中的水汽分压p<固体表面水的 分压p i 传质方向:水 气相。 结论:对流干燥过程是热质反向传递 的过程。另外，干燥过程能够进行的条 件是pi < p，压差越大，干燥进行得越 迅速，如果压差为零，表示干燥介质与 物料间的水汽达到平衡。 干燥过程所使用的干燥介质有不饱 和的热空气、烟道气、过热水蒸气等。 3、对流干燥过程的特点 t 湿分 p θ i p i 热 图14-1 对流干燥过程的热、质传递

西北大学化工原理 物料表面温度θ i<气体主体温度t 传热方向:气体 物料 气流中的水汽分压p<固体表面水的 分压p i 传质方向:水 气相。 结论:对流干燥过程是热质反向传递 的过程。另外，干燥过程能够进行的条 件是pi < p，压差越大，干燥进行得越 迅速，如果压差为零，表示干燥介质与 物料间的水汽达到平衡。 干燥过程所使用的干燥介质有不饱 和的热空气、烟道气、过热水蒸气等。 3、对流干燥过程的特点 t 湿分 p θ i p i 热 图14-1 对流干燥过程的热、质传递

西北大学化工原理 4、对流干燥过程的流程 对流干燥可以是连续过程，也可以是间歇过程。 空气 湿物料 废气 干燥产品 预热器 干燥器

西北大学化工原理 4、对流干燥过程的流程 对流干燥可以是连续过程，也可以是间歇过程。 空气 湿物料 废气 干燥产品 预热器 干燥器

西北大学化工原理 第二节 干燥静力学 一、湿空气的性质 湿空气—是干空气和水的混合物。 湿空气 的状态参数除压力、温度以外，与过程有关的是 水分在空气中的含量。 1、温度和压力 湿空气的温度：一般指的是干球温度。 干燥过程的操作压力不高，对压力不太高的 湿空气通常可当作理想气体处理，P=pg+ p w

西北大学化工原理 第二节 干燥静力学 一、湿空气的性质 湿空气—是干空气和水的混合物。 湿空气 的状态参数除压力、温度以外，与过程有关的是 水分在空气中的含量。 1、温度和压力 湿空气的温度：一般指的是干球温度。 干燥过程的操作压力不高，对压力不太高的 湿空气通常可当作理想气体处理，P=pg+ p w

西北大学化工原理 2、湿度H：每千克干空气所带有的水汽量。 pP p p p nM nM H g w gg wOH − =⋅= ⋅ ⋅ = = 622.0 29 18 2 湿空气中干空气量 湿空气中蒸汽量 H也叫绝对湿度或湿含量 。 pP p H − = 622.0

西北大学化工原理 2、湿度H：每千克干空气所带有的水汽量。 pP p p p nM nM H g w gg wOH − =⋅= ⋅ ⋅ = = 622.0 29 18 2 湿空气中干空气量 湿空气中蒸汽量 H也叫绝对湿度或湿含量 。 pP p H − = 622.0

西北大学化工原理 3、相对湿度：指在一定温度及总压下， 湿空气的水汽分压p与饱和空气中水汽分压ps 之比的百分数。 ⋅= %100 s p p ϕ 若ϕ=100%，表示湿空气中的水汽已达到饱 和。ϕ值越低，距饱和越远，表示该湿空气吸 收水分的能力越强. 结论:湿度H只能表示水汽含量的绝对值；相 对湿度ϕ才能表示湿空气吸收水汽的能力

西北大学化工原理 3、相对湿度：指在一定温度及总压下， 湿空气的水汽分压p与饱和空气中水汽分压ps 之比的百分数。 ⋅= %100 s p p ϕ 若ϕ=100%，表示湿空气中的水汽已达到饱 和。ϕ值越低，距饱和越远，表示该湿空气吸 收水分的能力越强. 结论:湿度H只能表示水汽含量的绝对值；相 对湿度ϕ才能表示湿空气吸收水汽的能力

西北大学化工原理 根据相对湿度的定义，将p= ϕ pS代入 湿度公式，即： 时的湿度称为饱和湿度。 时（即湿空气达饱和）， ，此 当总压一定时， ，（ ），又当 s s s s pP p H tfH pP p H − = = = ⋅− ⋅ = 622.0 1 622.0 ϕ ϕ ϕ ϕ

西北大学化工原理 根据相对湿度的定义，将p= ϕ pS代入 湿度公式，即： 时的湿度称为饱和湿度。 时（即湿空气达饱和）， ，此 当总压一定时， ，（ ），又当 s s s s pP p H tfH pP p H − = = = ⋅− ⋅ = 622.0 1 622.0 ϕ ϕ ϕ ϕ

西北大学化工原理 4、湿容积：即湿空气的比容。表示1Kg干空 气以及所携带的H千克的水汽所占的总体积。 Vh =vg+vwH，vg_干空气的比容；v w _ 水汽的比容 。 在总压1atm下： 若压力不为1atm，还需对压力校正。一般情 况下，干燥过程的湿度不大，除特殊需要外，用 绝干空气的比容代替湿空气的比容所造成的误差 不大。即VH= v w 273 t273 244H17730v ; 273 273t 2441 273 273t 18 422 v ; 273 273t 7730 273 273t 29 422 v H w g + ⋅+⋅= + ×⋅= + ⋅ ⋅ = + ×⋅= + ⋅ ⋅ = ( )

西北大学化工原理 4、湿容积：即湿空气的比容。表示1Kg干空 气以及所携带的H千克的水汽所占的总体积。 Vh =vg+vwH，vg_干空气的比容；v w _ 水汽的比容 。 在总压1atm下： 若压力不为1atm，还需对压力校正。一般情 况下，干燥过程的湿度不大，除特殊需要外，用 绝干空气的比容代替湿空气的比容所造成的误差 不大。即VH= v w 273 t273 244H17730v ; 273 273t 2441 273 273t 18 422 v ; 273 273t 7730 273 273t 29 422 v H w g + ⋅+⋅= + ×⋅= + ⋅ ⋅ = + ×⋅= + ⋅ ⋅ = ( )

西北大学化工原理 对空气-水系统： CH=Cg+ CvH=1.01+1.88H KJ/Kg干气·℃ 5、湿热：即湿空气的比热CH。在常压 下将1Kg干空气和其所携带的H Kg水汽温度 升高1度所需的热量

西北大学化工原理 对空气-水系统： CH=Cg+ CvH=1.01+1.88H KJ/Kg干气·℃ 5、湿热：即湿空气的比热CH。在常压 下将1Kg干空气和其所携带的H Kg水汽温度 升高1度所需的热量