【正文】 ?H (Humid volume) 或濕比容 (m3/kg絕干氣體 ) 比容： 1kg 絕干空氣和相應(yīng)水汽體積之和 。 當(dāng)空氣達(dá)到飽和狀態(tài)而繼續(xù)冷卻時(shí) ， 空氣中的水份將呈液態(tài)析出 。 ?= f (H, t) ps 隨溫度的升高而增加 ， H 不變提高 t， ???， 氣體的吸濕能力增加 ， 故空氣用作干燥介質(zhì)應(yīng)先預(yù)熱 。 在一定溫度及總壓下，濕空氣的水汽分壓 pv 與同溫度下水的飽和蒸汽壓 pS 之比的百分?jǐn)?shù)，稱為相對(duì)濕度 (relative humidity)，用符號(hào) φ表示，即 相對(duì)濕度 （ Relative humidity） ?若 t 總壓下濕空氣的沸點(diǎn) ， 0 ? ? ? 100%； ?若 t 總壓下濕空氣的沸點(diǎn) ， 濕份 ps P， 最大 ? (空氣全為水汽 ) 100%。 第二節(jié) 濕空氣的性質(zhì)及濕度圖 一、濕空氣的性質(zhì) 常溫下，濕空氣可視為理想氣體，則有 vvvvpPppPpH???? )(2918 在飽和狀態(tài)時(shí)，濕空氣中水蒸氣分壓 pv等于該空氣溫度下純水的飽和蒸氣壓 ps，則有 sss pPpH?? 由于水的飽和蒸氣壓僅與溫度有關(guān)，故濕空氣的飽和濕度 (容納水分的最大能力 )是溫度和總壓的函數(shù)，即 ),( PtfH s ?3 相對(duì)濕度 φ %1 00??svpp?當(dāng) pv=0時(shí)， φ=0，表示濕空氣不含水分，即為絕干空氣。 干空氣干空氣 nnpp OHOH22 ?第二節(jié) 濕空氣的性質(zhì)及濕度圖 一、濕空氣的性質(zhì) ggvvMnMnH ??量濕空氣中絕干空氣的質(zhì)濕空氣中水氣的質(zhì)量gvvvgvnnpPppp ???1 水蒸氣分壓 pv 空氣中水蒸氣分壓愈大，水分含量就愈高，根據(jù)氣體分壓定律，則有 2 濕度 (humidity)H容納水分的能力 又稱為濕含量或絕對(duì)溫度 (absolute humidity)。 干燥過程中系統(tǒng)總壓基本上恒定不變 。 操作壓強(qiáng)不太高時(shí) ， 空氣可視為理想氣體 。 在干燥過程中 ，隨著濕物料中水份的汽化 ， 濕空氣中水份含量不斷增加 ，但絕干空氣的質(zhì)量保持不變 。 本章主要介紹運(yùn)用上述基本知識(shí)解決工程中物料干燥的基本問題 ， 介紹的范圍主要針對(duì)連續(xù)穩(wěn)態(tài)的干燥過程 。 氣體預(yù)熱并不是干燥的充要條件 ， 其目的在于加快濕份汽化和物料干燥的速度 ， 達(dá)到一定的生產(chǎn)能力 。 對(duì)流干燥過程原理 溫度為 t、 濕份分壓為 p 的濕熱氣體流過濕物料的表面 ，物料表面溫度 ti 低于氣體溫度 t。 干燥介質(zhì)： 用來傳遞熱量 （ 載熱體 ） 和濕份 （ 載濕體 ） 的介質(zhì) 。 ④介電加熱干燥：將需要干燥的物料置于高頻電場(chǎng)的交變作用使物料加熱而達(dá)到干燥。特點(diǎn)：熱能利用率比傳導(dǎo)干燥低。特點(diǎn)：熱能利用率高。 ?熱能去濕法：如蒸發(fā)、干燥等 用加熱的方法使水分或其它溶劑汽化，并將產(chǎn)生的蒸氣排除，藉此來除去固體物料中濕分的操作，稱為 固體的干燥 。 ?物理化學(xué)去濕法：用吸濕性物料如石灰、無水氯化鈣等吸收水分。 ?去濕 ：除去物料中的水分和或其它溶劑（統(tǒng)稱為濕分）的過程。 慣用做法： 先采用機(jī)械方法把固體所含的絕大部分濕份除去 ， 然后再通過加熱把機(jī)械方法無法脫除的濕份干燥掉 ，以降低除濕的成本 。 干燥 —— 利用熱能使?jié)裎锪现械臐穹萜?。第二章 干 燥 Chapter 2 Drying 化 工 原 理 李英利 重點(diǎn) ： 濕空氣的性質(zhì)、 空氣的焓濕圖、 連續(xù)干燥過程的物料衡算和熱量衡算、 干燥機(jī)理、干燥曲線 難點(diǎn) ：空氣的焓濕圖、干燥機(jī)理； 第一節(jié) 概述 （ Introduction） 在化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中所得到的固態(tài)產(chǎn)品或半成品往往含有過多的水分或有機(jī)溶劑 (濕份 )， 要制得合格的產(chǎn)品需要除去固體物料中多余的濕份 。 除濕方法： 機(jī)械除濕 —— 如離心分離 、 沉降 、 過濾 。 除濕程度高 ， 但能耗大 。 干燥分類： 操作壓力 操作方式 傳熱方式 ( 或組合 )常壓 真空 連續(xù) 間歇 導(dǎo)熱 對(duì)流 輻射 介電加熱本章重點(diǎn)： 以不飽和熱空氣為干燥介質(zhì)，除去濕物料中水分的連續(xù)對(duì)流干燥過程。 ?一、固體物料的去濕方法 ： ?機(jī)械去濕法：即通過過濾、壓榨、抽吸和離心分離等方法除去濕分。該法費(fèi)用高，操作麻煩，只適用于小批量固體物料的去濕，或用于除去氣體中的水分。 第一節(jié) 概述 二、干燥過程的分類 按操作壓力分： 常壓干燥 真空干燥 按操作方式分： 連續(xù)式干燥 間歇式干燥 按給濕物料提供熱能的方式分： ①傳導(dǎo)干燥（間接加熱干燥）：將熱能以傳導(dǎo)的方式通過金屬壁面?zhèn)鹘o濕物料。 ②對(duì)流干燥：（直接加熱干燥）：將熱能以對(duì)流的方式傳給與其直接接觸的濕物料。 ③輻射干燥：熱能以電磁波的形式由輻射器發(fā)射，射至濕物料表面被其吸收再轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋? 三、對(duì)流干燥過程 對(duì)流干燥的流程 空氣 預(yù)熱器 干燥器 廢氣 濕物料 干燥產(chǎn)品 對(duì)流干燥的特點(diǎn) 濕物料 t tw ps pw Q N 必要條件：是物料表面所產(chǎn)生的是蒸汽（或其它蒸汽）壓力要大于干燥介質(zhì)中水汽（或其它蒸汽）的分壓。 由于溫差的存在 ， 氣體以對(duì)流方式向固體物料傳熱 ， 使?jié)穹萜? 在分壓差的作用下 ， 濕份由物料表面向氣流主體擴(kuò)散 ， 并被氣流帶走 。 注意： 只要物料表面的濕份分壓高于氣體中濕份分壓 ，干燥即可進(jìn)行 ， 與氣體的溫度無關(guān) 。 ?H t Q W ti p pi ?M 干燥是熱 、 質(zhì)同時(shí)傳遞的過程 干燥過程 熱空氣流過濕物料表面 熱量傳遞到濕物料表面 濕物料表面水分汽化并被帶走 表面與內(nèi)部出現(xiàn)水分濃度差 內(nèi)部水分?jǐn)U散到表面 傳熱過程 傳質(zhì)過程 傳質(zhì)過程 干燥過程推動(dòng)力 傳質(zhì)推動(dòng)力：物料表面水分壓 P表水 熱空氣中的水分壓 P空水 傳熱推動(dòng)力：熱空氣的溫度 t空氣 物料表面的溫度 t物表 對(duì)流干燥過程實(shí)質(zhì) 除水分量 空氣消耗量 干燥產(chǎn)品量 熱量消耗 干燥時(shí)間 物料衡算 能量衡算 涉及干燥速率和水在氣固相的平衡關(guān)系 涉及濕空氣的性質(zhì) 干燥過程基本問題 解決這些問題需要掌握的基本知識(shí)有： (1) 濕分在氣固兩相間的傳遞規(guī)律； (2) 濕氣體的性質(zhì)及在干燥過程中的狀態(tài)變化； (3) 物料的含水類型及在干燥過程中的一般特征； (4)干燥過程中物料衡算關(guān)系 、 熱量衡算關(guān)系和速率關(guān)系 。 濕空氣： 指絕干空氣與水蒸汽的混合物 。 因此 ， 濕空氣性質(zhì)一般都以1kg絕干空氣為基準(zhǔn) 。 系統(tǒng)總壓 P ： 濕空氣的總壓 （ kN/m2） ， 即 P干空氣 與 P水 之和 。 且 干燥操作通常在常壓下進(jìn)行 ， 常壓干燥的系統(tǒng)總壓接近大氣壓力 ， 熱敏性物料的干燥一般在減壓下操作 。它以濕空氣中所含水蒸汽的質(zhì)量與絕對(duì)干空氣的質(zhì)量之比表示，使用符號(hào)Ｈ，其單位為： kg水氣 /kg干空氣 。 當(dāng) pv=ps時(shí)， φ=1，表示濕空氣為飽和空氣。 故工業(yè)上常用過熱蒸汽做干燥介質(zhì)； ?若 t 濕份的臨界溫度 ， 氣體中的濕份已是真實(shí)氣體 ，此時(shí) ? =0， 理論上吸濕能力不受限制 。 H 不變而降低 t， ??， 空氣趨近飽和狀態(tài) 。 sspPpH???? ?相對(duì)濕度：濕空氣 吸收水分 的能力，可以說明濕空氣偏離飽和空氣的程度，能用于判定該濕空氣能否作為干燥介質(zhì)， φ值與越小，則吸濕能力越大。 PtHPtHv H55100 1 3 273273)(100 1 3 27327318291?????????????????? cH (Humid heat)或比熱容 KJ/(kg℃ )； cv — 水汽的比熱 ， KJ/(kg 對(duì)于空氣 水系統(tǒng)： cg= kJ/(kg℃ ) I (Total enthalpy) 焓： 1kg 絕干空氣的焓與相應(yīng)水汽的焓之和 。將溫度計(jì)直接插在濕空氣中即可測(cè)量 。對(duì)于飽和濕空氣而言，其濕球溫度與干球溫度相等。 強(qiáng)調(diào) ： —— 濕球溫度 tw 定義式 飽和氣體 :H = Hs， tw = t， 即飽和空氣的干 、 濕球溫度相等 。 對(duì)于空氣 水系統(tǒng)： ?Hk? )( , HHrttwtsww ???結(jié)論： tw = f (t, H) ， 氣體的 t 和 H 一定 ， tw 為定值 。 高溫不飽和空氣與水在絕熱條件下進(jìn)行傳熱 、 傳質(zhì)并達(dá)到平衡狀態(tài)的過程 。 )( HHcrtt asHasas ???由于 ras 和 Has 是 tas 的函數(shù) ， 故絕熱飽和溫度 tas 是氣體溫度 t 和濕度 H 的函數(shù) 。 絕熱飽和過程 (Adiabatic saturation process)： 絕熱飽和溫度 tas 空氣 tas， Has， I2 空氣 t， H， I1 補(bǔ)充水 tas 水 tas 絕熱降溫增濕過程及等焓過程 在空氣絕熱增濕過程中，空氣失去的是顯熱，而得到的是汽化水帶來的潛熱，空氣的溫度和濕度雖隨過程的進(jìn)行而變化，但其焓值不變。 絕熱飽和溫度 塔頂和塔底處濕空氣的焓分別為： 002001)()(rHtcHcIHrtHccIasasvasgvg?????? 由于Ｈ和Ｈ as值與 l相比皆為一很小的數(shù)值，故可視為 CH 、CHas不隨濕度而變，即 CH=CHas 。但是兩者都是濕空氣狀態(tài) (t和 H)的函數(shù)。 參數(shù) 濕球溫度 絕熱飽和溫度 空氣特點(diǎn) 空氣多，水分少 空氣一定，大量水 水汽化所需熱 來自水溫下降 來自空氣 （氣溫下降） 物理含義 熱、質(zhì)速率達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡 絕熱冷卻增濕至飽和 空氣性質(zhì) 溫度，濕度不變 溫度下降，濕度增大 性質(zhì) 空氣狀態(tài)函數(shù) 空氣狀態(tài)函數(shù) 聯(lián)系 對(duì)空氣 水汽系統(tǒng)，當(dāng)空氣流速較大時(shí)，二者相等 (4)露點(diǎn) td 溫度為 t的不飽和空氣在等濕下冷卻至溫度等于 td的飽和狀態(tài) ， 此時(shí) H = Hs,td。 處于露點(diǎn)溫度的濕空氣的相對(duì)濕度 ? = 1， 空氣濕度達(dá)到飽和濕度 ， 濕空氣中水汽分壓等于露點(diǎn)溫度下水的飽和蒸氣壓 ， 則 水蒸氣 空氣系統(tǒng)： 不飽和空氣 t tas （或 tw） td；飽和空氣 t = tas = td dddtststs pPpH, 62 ??【 思考題 】 1 [解釋 ]春季回潮 濕度，飽和濕度，露點(diǎn)；冬季干燥 相對(duì)濕度。在靜止的空氣中有一干球溫度計(jì)和一濕球溫度計(jì)，若這兩種溫度計(jì)所測(cè)得的溫度相差較小時(shí)，即說明該空氣的濕度 H（大）。 分析：若兩溫度計(jì)所測(cè)溫差小 說明空氣中吸收水分少，本身容納水分多，即濕度大。 3 分析：⑴相對(duì)濕度