【正文】 衡，干燥即行停止；如果pwp＜0，物料不僅不能干燥反而吸潮。2. 濕空氣性質(zhì)、濕度圖及應(yīng)用的要求 ★A. 濕空氣的性質(zhì)：濕空氣由絕干空氣和水汽所組成，在干燥過(guò)程中熱空氣中的水汽量不斷發(fā)生改變，但其中的絕干空氣僅作為濕和熱的載體，其質(zhì)量保持不變。（1）干球溫度t：用普通溫度計(jì)測(cè)出的濕空氣的溫度稱(chēng)為干球溫度，它是濕空氣的真實(shí)溫度，單位為℃或K。（2）壓力P：濕空氣的總壓P等于絕干空氣pg與水汽p的分壓之和，即當(dāng)總壓一定時(shí)，濕空氣中水汽的分壓越大，水汽的含量就越大，即式中，nv—水蒸汽的千摩爾數(shù)，kmolng—絕干空氣的千摩爾數(shù)，kmol（3）濕度H：為濕空氣中所含的水蒸氣的質(zhì)量與絕干空氣的質(zhì)量之比。飽和濕度Hs：當(dāng)濕空氣中的水汽達(dá)到飽和時(shí)的濕度。（4）相對(duì)濕度φ：一定溫度及總壓下，濕空氣中的水汽分壓與同溫度下水的飽和蒸氣壓之比的百分?jǐn)?shù)。 ① 濕空氣需預(yù)熱：當(dāng)總壓P和濕度H一定時(shí)，由于飽和蒸氣壓P。的值隨溫度的升高而增大，因此相對(duì)濕度甲的值隨溫度的升高而下降。即提高溫度可增加濕空氣的載濕能力。② 工業(yè)生產(chǎn)中常采用常壓或減壓干燥，但不采用加壓干燥：當(dāng)溫度一定時(shí)，飽和蒸氣壓ps為定值。若濕度H也為定值，則相對(duì)濕度φ隨總壓P增加而增大，故降低操作壓力可提高濕空氣的載濕能力。（5）濕空氣的比容υH：含lkg絕干空氣的濕空氣所具有的體積，單位為m3kg濕空氣/絕干空氣。常壓下，溫度為t、濕度為H的濕空氣的比容為（6）濕空氣的比熱CH：常壓下，將lkg絕干空氣及其所帶有的Hkg水汽升高1℃所需的熱量，單位為kJkg1℃1，即式中，Cg—絕干空氣的比熱， ≈ kJ/（kg.℃）Cv—水蒸氣的比熱， ≈ kJ/（kg.℃）（7）濕空氣的IH焓：含有l(wèi)kg絕干空氣的濕空氣所具有的焓，單位為kJkg1，即式中，Ig，Iv分別為絕干空氣和水蒸氣的焓，kJ/kg絕干空氣（8）濕球溫度tw：濕球溫度計(jì)在空氣中達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的溫度，單位℃或K。濕球溫度取決于濕空氣的干球溫度和濕度。對(duì)于飽和空氣，濕球溫度與干球溫度相等；對(duì)于不飽和空氣，濕球溫度小于干球溫度。（9）露點(diǎn)td：在一定的總壓下，將不飽和濕空氣（φ100%）等濕冷卻至飽和狀態(tài)（φ=100%）時(shí)的溫度，稱(chēng)為該濕空氣的露點(diǎn)，單位為℃或K。對(duì)于空氣一水汽體系，干球溫度t、濕球溫度tw和露點(diǎn)td的關(guān)系為不飽和空氣：t tw td飽和空氣：t = tw = tdB. 濕度圖：常用焓濕圖（IH圖），以濕空氣的焓為縱坐標(biāo)、濕度為橫坐標(biāo)所構(gòu)成的濕度圖即為IH圖，由4組線群和1條水蒸氣分壓線組成。（1）等濕度線（等H線）：這是一組平行于縱軸的直線群，其值在水平輔助軸上讀出。同一等H線上的各點(diǎn)所表示的濕空氣，其狀態(tài)互不相同，但均具有相同的H、P及td值（即H、P、td為非獨(dú)立參數(shù)）。（2）等焓線（等IH線）：這是一組平行于橫軸（斜軸）的直線群，其值在縱軸上讀出。同（3）等溫線（等t線）：當(dāng)溫度一定時(shí)，I與H呈線性關(guān)系，溫度越高，斜率越大。（4）等相對(duì)濕度線（等φ線）：等φ線群是一組從坐標(biāo)原點(diǎn)散發(fā)出來(lái)的曲線，φ=100%的等φ線稱(chēng)為飽和空氣線，此時(shí)空氣為水汽所飽和。飽和空氣線將焓濕圖分成兩個(gè)區(qū)域，線上區(qū)域?yàn)椴伙柡蛥^(qū)，該區(qū)域內(nèi)的空氣可作為干燥介質(zhì)使用；線下區(qū)域?yàn)檫^(guò)飽和區(qū)，該區(qū)域內(nèi)的空氣呈霧狀，不能作為干燥介質(zhì)使用。（5）水蒸氣分壓線：3. 干燥過(guò)程的物料衡算、熱量衡算的要求，干燥系統(tǒng)熱效率的要求 ★（1）物料衡算對(duì)于一定的干燥任務(wù)，濕物料的處理量、物料的初始含水量、最終含水量、新鮮空氣的狀態(tài)等均為已知，通過(guò)物料衡算可確定干燥后的產(chǎn)品量、水分蒸發(fā)量以及絕干空氣的消耗量。① 干燥后的產(chǎn)品量 設(shè)為濕物料中絕千物料的量（kgs1），, 分別為干燥前后的物料量（kgs1），、分別為干燥前后物料的濕基含水量。若干燥過(guò)程中無(wú)物料損失，則進(jìn)、出干燥器的絕干物料量保持不變，即 從而有 ② 水分蒸發(fā)量如圖所示，在包括物料在內(nèi)的虛線范圍內(nèi)進(jìn)行總物料衡算有即 式中 —單位時(shí)間內(nèi)的水分蒸發(fā)量，kgs1。 若干燥前后物料的干基含水量分別為和，則總物料衡算式可改寫(xiě)為故 可見(jiàn)，若用干基含水量表示物料的含水量，則可方便地求出干燥過(guò)程中的水分蒸發(fā)量。③ 絕干空氣消耗量 在干燥過(guò)程中，絕干空氣的量保持不變。如圖所示，在包括熱空氣在內(nèi)的虛線范圍內(nèi)對(duì)水汽作物料衡算得 式中 ——絕干空氣消耗量，kg絕干空氣s1； ——進(jìn)人干燥器時(shí)熱空氣的濕度，kg水汽/kg絕干空氣； 一一離開(kāi)干燥器時(shí)廢氣的濕度，kg水汽/kg絕干空氣。 因?yàn)榭諝庠陬A(yù)熱器前后的濕度不變，即，故 每蒸發(fā)lkg水分所需的絕干空氣量，稱(chēng)為單位空氣消耗量，以表示，單位為kg絕干空氣/kg水汽，即 (1131)單位空氣消耗量可作為各干燥器空氣消耗量的比較指標(biāo)。由上式可知，單位空氣消耗量?jī)H與濕空氣的初、終含水量有關(guān)，而與路徑無(wú)關(guān)。當(dāng)一定時(shí)，單位空氣消耗量隨濕空氣初始濕度的增加而增大。由于夏季空氣的平均濕度比冬季的高，因此，應(yīng)以全年的最大空氣消耗量即夏季的空氣消耗量來(lái)選擇風(fēng)機(jī)。此外，選擇風(fēng)機(jī)時(shí)應(yīng)將絕干空氣消耗量L換算成原空氣的體積流量，即 （2）熱量衡算通過(guò)對(duì)干燥系統(tǒng)進(jìn)行熱量衡算，可計(jì)算出干燥過(guò)程所需的熱量以及排出廢氣的濕度、焓等狀態(tài)參數(shù)。① 預(yù)熱器的熱量衡算：可計(jì)算出預(yù)熱器的加熱量。如圖所示，絕干空氣的流量為（kgs1），預(yù)熱器的熱損失，則對(duì)預(yù)熱器進(jìn)行熱量衡算得 式中 ——預(yù)熱器的加熱量，kW。 由上式計(jì)算出的，可作為確定預(yù)熱器的傳熱面積及加熱蒸氣消耗量的依據(jù)。② 干燥器的熱量衡算：可確定干燥器的補(bǔ)充加熱量，進(jìn)而可確定干燥系統(tǒng)所需的總熱量。 如圖所示，、分別為物料進(jìn)出干燥器時(shí)的溫度，為單位時(shí)間內(nèi)干燥器的補(bǔ)充加熱量。顯然，輸入干燥器的總熱量應(yīng)等于輸出干燥器的總熱量。下面以0℃為基準(zhǔn)溫度，以1s為時(shí)間基準(zhǔn)，導(dǎo)出干燥器的熱量衡算式。i）輸入熱量a. 熱空氣帶入的熱量 b. 濕物料帶入的熱量 其中，濕物料帶入的熱量為。由于＝－，因此可分別計(jì)算出總量為的干物料以及總量為的被蒸發(fā)水分在溫度為θ1時(shí)帶入的熱量，兩者之和即為濕物料帶人的熱量。c. 干燥器內(nèi)的補(bǔ)充加熱量 一般情況下干燥器內(nèi)不補(bǔ)充加熱，即。ii）輸出熱量a. 干物料帶走的熱量 b. 廢氣帶走的熱量 iii）干燥器的熱損失 保溫良好時(shí)。則干燥器的熱量衡算式為（干燥器內(nèi)不補(bǔ)充加熱） a. 其中等式的左邊項(xiàng)表示熱空氣在干燥器內(nèi)溫度由下降至?xí)r所放出的顯熱，這部分顯熱實(shí)際上是提供給干燥過(guò)程所需的熱量，即等式右邊的三項(xiàng)。b. 熱量衡算式右邊的第一項(xiàng)表示總量為的水分從溫度為的液態(tài)水變化為溫度為的水汽時(shí)所需的熱量，即水分汽化所需的熱量c. 熱量衡算式右邊的第二項(xiàng)表示干物料或產(chǎn)品在干燥器內(nèi)溫度由升高至?xí)r所需的熱量，即干物料或產(chǎn)品升溫所需的熱量， d. 熱量衡算式右邊的第三項(xiàng)為干燥器的熱損失。 綜上所述，干燥器的熱量衡算式表示熱空氣在干燥器內(nèi)所放出的顯熱主要用于水分汽化、產(chǎn)品升溫及熱損失三部分熱量，這就是熱量衡算式的物理意義。（3）熱效率：水分汽化所需的熱量與加入干燥系統(tǒng)的總熱量之比的百分?jǐn)?shù)，即一般情況下，干燥系統(tǒng)的熱效率為30%～70%。4. 干燥速率、干燥與干燥速率曲線、干燥時(shí)間的要求 ■（1）干燥速率U：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)在單位干燥面積上所汽化的水分量，單位為kg/()。式中，S—干燥面積，即空氣與物料的接觸面積，m2W—干燥過(guò)程中所汽化的水分量，kgτ—干燥時(shí)間，s（2）干燥過(guò)程a. 干燥曲線：恒定干燥條件下，物料含水量X及物料表面溫度T與干燥時(shí)間τ間的關(guān)系。 b. 干燥速率曲線：恒定干燥條件下，干燥速率U與物料干基含水量X之間的關(guān)系。 恒定干燥條件下的干燥曲線 恒定干燥條件下的干燥速率曲線① 預(yù)熱階段（AB段）：熱空氣所放出的顯熱除用于汽化水分外，還用于加熱物料。因此，隨著時(shí)間的延續(xù)，物料的含水量下降，表面溫度上升，于燥速率增大。② 恒速干燥階段（BC段）：隨著時(shí)間的延續(xù)，物料的含水量下降，但物料的表面溫度保持恒定且等于空氣的濕球溫度，干燥速率保持恒定且為最大值。此階段除去的水分一般為非結(jié)合水，物料表面水分的汽化是該階段的控制步驟，故又稱(chēng)為表面汽化控制階段。該階段的干燥速率主要取決于干燥介質(zhì)的狀態(tài)，而與濕物料的性質(zhì)關(guān)系不大。因此，要提高恒速干燥階段的干燥速度應(yīng)從改善干燥介質(zhì)的狀態(tài)入手，如提高干燥介質(zhì)的溫度、降低干燥介質(zhì)的濕度等。③ 降速干燥階段（CDE段）：隨著時(shí)間的延續(xù)，物料的含水量和干燥速度均下降，物料表面溫度上升。a. 圖中的C39。D段稱(chēng)為第一降速段。此時(shí)物料的內(nèi)擴(kuò)散速率因物料內(nèi)部水分的減少而下降，并小于物料表面水分的汽化速率，從而使物料表面不能全部維持潤(rùn)濕，即形成部分“干區(qū)”，結(jié)果使汽化表面積減少。在這一階段，物料表面汽化的水分有部分結(jié)合水，空氣傳遞至物料的顯熱大于水分汽化所需的潛熱，多余的熱量則用于物料加熱，故表面溫度上升。b. 圖中的DE段稱(chēng)為第二降速段。此階段物料表面已不含非結(jié)合水，但物料內(nèi)部仍含有一定量的水分。此時(shí)物料表面變干，汽化面逐漸向物料內(nèi)部移動(dòng)。由于汽化所需的熱量必須通過(guò)己被干燥的固體層才能傳遞至汽化面，面汽化所產(chǎn)生的水分也必須通過(guò)已被干燥的固體層才能傳遞至氣相主體中，故傳熱和傳質(zhì)阻力均顯著增大，所以干燥速率較第一降速段下降得更快。此階段所除去的水分為可除去的結(jié)合水，較難除去，因而干燥速率較小。此外，此階段由空氣傳遞至物料的顯熱主要用于物料的加熱，因而物料的表面溫度升高較快，直至出口溫度。圖中E點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的干燥速率為零，此時(shí)物料中所含的水分即為物料在該空氣狀態(tài)下的平衡水分，以X*表示。c. 在降速干燥階段，干燥速率主要由內(nèi)擴(kuò)散控制，其大小取決于物料本身的結(jié)構(gòu)、形狀和尺寸，而與干燥介質(zhì)的狀態(tài)關(guān)系不大。因此，要提高降速于燥階段的速率應(yīng)從改善物料的內(nèi)部擴(kuò)散因素入手，如提高物料的溫度、減少物料層的厚度等。④ 臨界含水量：由恒速干燥階段進(jìn)入降速干燥階段的轉(zhuǎn)折點(diǎn)C稱(chēng)為臨界點(diǎn)。臨界點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的干燥速率仍等于恒速干燥階段的干燥速率，所對(duì)應(yīng)的物料含水量，稱(chēng)為臨界含水量Xc。臨界含水量越大，干燥過(guò)程就越早轉(zhuǎn)入降速干燥階段，干燥時(shí)間就越長(zhǎng)。在干燥過(guò)程中，采取降低物料層的厚度或?qū)ξ锪霞訌?qiáng)攪拌等措施，既能降低臨界含水量，又能增加干燥面積。氣流干燥器和沸騰干燥器等對(duì)流于燥設(shè)備中的物料具有較低的臨界含水量。 （3）恒定干燥條件下的干燥時(shí)間在恒定干燥條件下，物料從最初含水量干燥至最終含水量所需的時(shí)間，可根據(jù)干操速率曲線和干燥速率公式進(jìn)行計(jì)算。由于干燥過(guò)程可分為恒速干燥和降速干燥兩個(gè)階段，因此干燥時(shí)間可分為恒速干燥時(shí)間和降速干燥時(shí)間。① 恒速干燥時(shí)間 由于恒速干燥階段的干燥速率等于臨界點(diǎn)的干燥速率， 式中 —臨界點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的干燥速率，kgm2s1或kgm2h1。設(shè)恒速干燥時(shí)問(wèn)為，則 式中和的數(shù)值可從干燥速率曲線中查得。② 降速干燥時(shí)間在降速干燥階段，干燥速率不再是定值， 設(shè)降速干澡時(shí)間為，則 5. 常用干燥設(shè)備的特點(diǎn)和要求 ★（1）廂氏干燥器：屬于間歇式對(duì)流干燥器。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投資少、適應(yīng)性強(qiáng)、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是物料不能很好地分散，熱風(fēng)只在物料表面流過(guò)，熱空氣與物料的接觸面積小，干燥不均勻，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，熱能利用率低，干燥時(shí)間長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，在裝卸和翻動(dòng)物料時(shí)易產(chǎn)生揚(yáng)塵。（2）帶式干燥器：屬于連續(xù)式對(duì)流干燥器。僅適用于具有一定粒度且沒(méi)有粘性的固態(tài)物料的干燥，生產(chǎn)效率和熱效率較低，占地面積和環(huán)境噪聲較大。（3）流化床干燥器：是一種典型的對(duì)流干燥器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、造價(jià)較低。由于物料與氣流之間可充分接觸，因而接觸表面積較大，干燥速率較快。此外在床內(nèi)的停留時(shí)間可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，因而特別適用于難干燥或含水量較低的顆粒狀物料的干燥。若向流化床內(nèi)噴入粘結(jié)劑和包衣液，則可將造粒、包衣、干燥三種過(guò)程一次完成，稱(chēng)為一步流化造粒機(jī)。缺點(diǎn)是物料在床內(nèi)的停留時(shí)間分布不均，容易引起物料的短路與返混，也不適于易結(jié)塊及粘性物料的干燥。（4）氣流干燥器：又稱(chēng)為“瞬間干燥”，是利用高速向上的熱氣流，使粒狀物料懸浮于氣流中，隨氣流并流移動(dòng)的同時(shí)完成傳熱和傳質(zhì)過(guò)程，從而達(dá)到干燥物料的目的。氣流干燥器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、占地面積小、熱效率高（可達(dá)60%左右）；由于物料高度分散于氣流中，因而氣固兩相間的接觸面積較大，從而使傳熱和傳質(zhì)速率較大，故干燥速率快、時(shí)間短（）。由于物料粒徑小，故臨界含水量較低，從而使干燥過(guò)程主要處于恒速干燥階段，不會(huì)使物料過(guò)熱