中山大学化工原理课件 第9章-干燥
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第九章干燥第一节概述一、去湿的方法分类:干燥——在化工中,某些固体原料、半成品、成品常含有一定水分或其它溶液(湿分)需要除去。
干燥往往紧跟在蒸发、结晶、过滤、离心分离等操作过程之后的操作。
1、机械去湿法——用压滤、抽滤、过滤和离心分离等方法来除去湿分。
适用:不需要将湿分完全除去的情况。
2、化学去湿法——用生石灰、浓硫酸、无水氯化钙等吸湿性物料来除去湿分。
适用:小批量固体物料的去湿或除去气体中水分的情况。
去湿费用高、操作麻烦。
去湿效果好。
3、热能去湿法——用热能使湿分从物料中汽化,并排除所生成的蒸汽来除去湿分。
适用:相当完全地除去物料中的湿分。
二、按热能传给湿物的方式分类:1、传导干燥(间接加热干燥)——载热体(加热蒸汽)将热能以传导的方式通过金属壁传给湿物料。
2、对流干燥(直接加热干燥)——载热体(干燥介质)将热能以对流的方式传给与其直接接触的湿物料。
干燥介质——常用热空气。
并带走水蒸汽。
3、辐射干燥——热能以电磁波形式由辐射器发射,射至湿物料表面被其吸收再转变为热能,将水分加热激化而达到干燥的目的。
4、介电加热干燥——将需要干燥的物料置于高频电场内,由于高频电场的交变作用使物料加热而达到干燥的目的。
高频加热——电场的频率低于300MHz超高频加热(微波加热)——电场的频率300MHz~300GHz之间。
常用微波加热——电场的频率915MHz和2450GHz两种。
5、干燥过程●工业上应用最普遍的干燥——对流干燥●通常使用干燥介质——热空气●湿物料中被除去的湿分是——水分●干燥过程——属于传质和传热相结合的过程●干燥速率——与传热速率有关,与传质速率有关。
(1)、干燥原理:空气经过预热升高温度后,从湿物料的表面流过。
热气流将热能传至物料事如神表面,再由表面传至物料的内部,这是一个传热过程。
与此同时,水份从物料内部以液态或气态扩散透过物料层而达到表面,然后,水汽透过物料表面的气膜而扩散至热气流的主体,这是一个传质过程。
《化工原理》第九章干燥§1 概述一、概念干燥是利用热能除去湿固体物料中湿份(水分或其它液体)的操作。
二、干燥与蒸发的区别蒸发:溶剂分子从料液表面进入气相。
料液表面溶剂蒸汽分压始终是饱和蒸汽压,蒸发速率由传热速率控制。
干燥:溶剂分子从湿物料表面进入气相。
湿物料表面溶剂蒸汽分压不一定是饱和蒸汽压,干燥速率同时由传热速率和传质速率所控制。
三、干燥操作进行的必要条件干燥是热质同时传递过程,干空气将热量传给湿物料;湿物料将湿份传给干空气。
湿物料表面水汽(或其它蒸汽)的分压大于干燥介质中水汽(或其它蒸汽)的分压→干燥湿物料表面水汽(或其它蒸汽)的分压等于干燥介质中水汽(或其它蒸汽)的分压→平衡湿物料表面水汽(或其它蒸汽)的分压小于干燥介质中水汽(或其它蒸汽)的分压→增湿(回潮)干燥操作进行的必要条件:湿物料表面水汽(或其它蒸汽)的分压必需大于干燥介质中水汽(或其它蒸汽)的分压。
四、干燥分类1、按操作压力的大小分类常压干燥和真空干燥2、按操作方式分类1) 传导干燥(间接加热干燥)2) 对流干燥(直接加热干燥)3) 辐射干燥4) 介电加热干燥(高频加热干燥)3、按操作流程分类连续干燥间歇干燥§2 湿空气的性质一、水蒸气分压P w湿空气 P 总 = P a + P w饱和湿空气 P 总 = P a + P S二、湿度(湿含量)H定义:单位质量绝干空气中所含水分的质量。
w w a w a w a a w w p P p p p M M n M n M H -⋅=⋅=⋅⋅==2918量湿空气中绝干空气的质湿空气中水蒸气的质量湿空气的湿度:w w p P p H -⋅=622.0饱和湿空气的湿度:S S S p P p H -⋅=622.020o C 233.2m kN p S =,绝干空气水kg kg H S 015.033.23.10133.2622.0=-⨯=80o C 24.47m kN p S =,绝干空气水kg kg H S 55.04.473.1014.47622.0=-⨯=例:求20o C 下mmHg p w 54.17=时的H 和H S 及50o C 下mmHgp w 35=时的H 和H S 。
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。