化工原理(下)干燥
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第九章干燥本章学习要求1.熟练掌握的内容湿空气的性质及其计算;湿空气的湿度图及其应用;连续干燥过程的物料衡算与热量衡算;恒定干燥条件下的干燥速率与干燥时间计算。
2.理解的内容湿物料中水分的存在形态及其;水分在气-固两相间的平衡关系;干燥器的热效率;各种干燥方法的特点;对干燥器的基本要求。
3.了解的内容常用干燥器的主要结构特点与性能;干燥器的选用。
* * * * * * * * * * * *§9.1 概述干燥是利用热能除去固体物料中湿分(水分或其它液体)的单元操作。
在化工、食品、制药、纺织、采矿、农产品加工等行业,常常需要将湿固体物料中的湿分除去,以便于运输、贮藏或达到生产规定的含湿率要求。
例如,聚氯乙烯的含水量须低于0.2%,否则在以后的成形加工中会产生气泡,影响塑料制品的品质;药品的含水量太高会影响保质期等。
因为干燥是利用热能去湿的操作,能量消耗较多,所以工业生产中湿物料一般都采用先沉降、过滤或离心分离等机械方法去湿,然后再用干燥法去湿而制得合格的产品。
一、固体物料的去湿方法除湿的方法很多,化工生产中常用的方法有:1.机械分离法。
即通过压榨、过滤和离心分离等方法去湿。
耗能较少、较为经济,但除湿不完全。
2.吸附脱水法。
即用干燥剂(如无水氯化钙、硅胶)等吸去湿物料中所含的水分,该方法只能除去少量水分,适用于实验室使用。
3.干燥法。
即利用热能使湿物料中的湿分气化而去湿的方法。
该方法能除去湿物料中的大部分湿分,除湿彻底。
干燥法耗能较大,工业上往往将机械分离法与干燥法联合起来除湿,即先用机械方法尽可能除去湿物料中的大部分湿分,然后再利用干燥方法继续除湿而制得湿分符合规定的产品。
干燥法在工业生产中应用最为广泛,如原料的干燥、中间产品的去湿及产品的去湿等。
二、干燥操作方法的分类1、按操作压强分为常压干燥和真空干燥。
真空干燥主要用于处理热敏性、易氧化或要求产品中湿分含量很低的场合。
2、按操作方式分为连续操作和间歇操作。
章节题库第10章干燥一、选择题1.对于一定干球温度的空气,当其湿度越大,湿球温度就()。
A.越低B.越高C.不变D.不确定【答案】B【解析】湿球温度可反映空气的状态,空气湿度越高,湿球温度越接近干球温度。
2.对于恒速干燥阶段,下列描述错误的是()。
A.干燥速度与物料种类有关B.干燥速度与气体的流向有关C.干燥速度与气体的流速有关D.干燥速度与气体的性质有关【答案】A【解析】恒速干燥阶段主要除去的是非结合水,干燥速率主要取决于空气的状态,与物料自身结构关系不大。
3.对流干燥过程,恒速干燥阶段,液体的蒸发速率与()有关;降速干燥阶段,液体的蒸发速率与()有关。
A.被干燥固体性质B.干燥介质的流量C.干燥介质的流量、性质D.都有关【答案】CA【解析】恒速干燥阶段与空气的流动状况有关,与物料自身结构关系不大(表面汽化控制阶段);而降速干燥阶段蒸发速率与物料自身的特性有关(物料内部扩散控制阶段)。
4.用相对湿度100%的空气干燥湿物料,干燥推动力为(),此时干球t、湿球和露点温度的关系为();若将此空气预热后,干燥推动力为(),此时干球t、湿球和露点温度的关系为()。
A.0B.>0C.D.【答案】ADBC【解析】相对湿度为100%,干燥过程无推动力。
预热后,相对湿度减小,w d t t t >>,推动力大于零。
5.在恒速干燥阶段中,在给定的空气条件下,对干燥速率正确的判断是:A.干燥速率随物料种类不同而有极大的差异B.干燥速率随物料种类不同而有极小的差异C.各种不同物料的干燥速率实质上是相同的D.不一定【答案】B【解析】恒速干燥阶段,速率主要取决于空气状态,与物料自身结构关系不大。
二、填空题在总压为101.33kPa下,将饱和空气的温度从t1降至t2,则该空气的下列状态参数变化的趋势是:相对湿度φ,湿度H,露点t4。
【答案】不变降低降低【解析】因为是饱和空气,温度降低,相对湿度不变,但由于有冷凝水出现导致湿度减小,露点随湿度的降低而降低。
化工原理实验报告干燥化工原理实验报告:干燥概述:干燥是化工过程中常见的一种操作,用于除去物料中的水分或其他溶剂,以提高产品质量或满足后续工艺的需要。
本实验旨在探究干燥的原理及其在化工工艺中的应用。
一、干燥的原理干燥是通过将物料暴露在适当的条件下,使水分或其他溶剂从物料中蒸发出来,达到去除水分的目的。
常见的干燥方法包括自然干燥、加热干燥、真空干燥等。
1. 自然干燥自然干燥是将物料暴露在自然环境下,利用自然界的温度、湿度和风力等因素,使水分逐渐蒸发。
这种方法操作简单,但速度较慢,且受环境因素的影响较大。
2. 加热干燥加热干燥是通过加热物料,提高其表面温度,使水分蒸发。
常见的加热干燥方法包括烘箱干燥、喷雾干燥等。
烘箱干燥是将物料放入烘箱中,利用热空气对物料进行加热,使水分蒸发。
喷雾干燥是将物料以液滴形式喷入热空气中,通过瞬间蒸发的方式进行干燥。
3. 真空干燥真空干燥是在低压条件下进行干燥,通过降低环境压力,使水分在较低温度下蒸发。
真空干燥适用于对热敏性物料的干燥,能够避免物料的热分解或变质。
二、干燥在化工工艺中的应用干燥在化工工艺中具有广泛的应用,以下是几个常见的例子:1. 化工产品的干燥在化工生产中,很多产品需要经过干燥操作,以去除其中的水分或其他溶剂。
例如,某些化工产品在含水状态下容易发生反应或降解,因此需要进行干燥以提高稳定性和保存性。
2. 溶剂的回收在溶剂回收过程中,通常需要对溶剂进行干燥,以去除其中的水分或其他杂质。
通过干燥,可以提高溶剂的纯度和再利用率,减少资源的浪费。
3. 催化剂的干燥在催化反应中,催化剂的活性往往与其表面的水分有关。
因此,在使用催化剂之前,通常需要对其进行干燥,以提高催化剂的活性和稳定性。
4. 原料的干燥在某些化工工艺中,原料的水分含量会影响反应的速率和产物的质量。
因此,在反应之前,需要对原料进行干燥,以确保反应的顺利进行和产物的质量。
结论:干燥是化工过程中常见的一种操作,通过去除物料中的水分或其他溶剂,提高产品质量或满足后续工艺的需要。
化工原理干燥现象的原理
干燥是指将湿物质中的水或其他溶剂除去的过程。
化工原理中的干燥现象主要涉及到物质传质、热传导和质量平衡等原理。
1. 物质传质:湿物质中的水分子存在着与固体或其他溶质之间的相互作用力。
在干燥过程中,水分子需要克服这些相互作用力,才能从湿物质中逸出到气相中,实现传质过程。
传质通常是由高浓度到低浓度的方向进行,即从湿物质表面到气相中。
2. 热传导:在干燥过程中,通过向湿物质提供热量,可以提高物质的温度,促进水分子的蒸发和传质过程。
热传导的速度取决于热传导系数、温度梯度和物质的热容等因素。
3. 质量平衡:在干燥过程中,湿物质中的水分子通过蒸发从湿物质中逸出,同时空气中的水分子通过扩散等方式进入湿物质。
这种水分子的进出平衡使得湿物质中的水分子的含量逐渐减少,直到达到物料表面的饱和度。
综上所述,干燥现象主要是通过物质传质、热传导和质量平衡等原理来实现湿物质中水分子的从湿物质中蒸发并逸出的过程。
化工原理知识点总结干燥干燥是指将含水物质中的水分除去的过程,广泛应用于化工、冶金、食品、药品、农业等行业中。
干燥工艺可以提高产品质量,延长产品保存期限,增加产品附加值。
本文将从干燥的基本原理、传热传质机理、常见的干燥设备和干燥过程中的控制因素等方面对干燥做出总结。
一、基本原理1.1水分除去过程干燥的基本原理是将物质中的水分除去,水分从物质中逸出,物质变得更干燥。
水分除去的方式分为蒸发和挥发两种。
蒸发是指物质表面的水分被热能所吸收,转化为水蒸气散发出去;挥发是指水分通过物质内部的孔隙、裂缝等介质被蒸发并逸出。
1.2干燥速率干燥速率是指在干燥过程中,单位时间内从物质中脱除的水分量。
干燥速率受温度、湿度、空气流速等因素的影响。
1.3干燥曲线干燥曲线是指在干燥过程中,物质含水量随着时间变化的曲线。
常见的干燥曲线有初始下降期、常速期和末速期。
二、传热传质机理2.1传热机理干燥中传热主要通过对流传热和辐射传热两种方式实现。
对流传热是指通过对流换热将热量传递给物质表面,将水分蒸发出去;辐射传热是指通过辐射换热将热能传递给物质表面,促使水分蒸发。
2.2传质机理干燥中传质主要通过扩散传质实现,即水分从物质内部向外部扩散传递。
传质速率受物质的性质、温度、湿度、压力等因素的影响。
三、常见的干燥设备3.1流化床干燥流化床干燥是指将物料通过气体流化,使得气体均匀地穿透物质,从而提高传热传质效率。
流化床干燥适用于颗粒状、粉末状的物料。
3.2喷雾干燥喷雾干燥是指通过将液态物料雾化成细小颗粒,然后与热空气接触,使得水分蒸发,从而实现干燥。
喷雾干燥适用于液态物料的干燥。
3.3真空干燥真空干燥是指在低压条件下进行的干燥过程。
通过减压降低水的沸点,从而实现水分的除去。
真空干燥适用于对热敏感物料的干燥。
3.4离心干燥离心干燥是指将物料通过高速旋转的离心机,使得水分被甩出物料的表面,从而达到干燥的目的。
离心干燥适用于颗粒状、液态的物料。