化工原理干燥教案
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干燥概述和湿空气的性质
教 案 内 容 备 注*
一． 教学目的
1． 了解几种干燥方式和干燥在化工生产中的应用
2． 掌握湿空气的各个参数的计算方法
二． 教学内容
干燥概念和分类、空气中的水蒸气分压、空气的湿含量、相对湿度、湿空气的焓和湿质量热容、湿比容、干球温度、湿球温度。教学重点、难点及其处理
1． 重点
湿空气的各个参数的计算方法
2. 难点及其处理方法
空气的湿球温度
三． 教学方法、手段
讲解、实物演示、照片、动画
四． 板式设计
第 O节 干燥概述
一、干燥定义
在化工生产中，一些固体物料可能混有大量的湿分，将湿分从物料中去除的过程，称为去湿。
去湿的分类：
机械去湿：用机械方法去湿。（省能。）
热能去湿（即：干燥）：借热能汽化物料中湿分的单元操作（耗能！）
二、干燥分类
根据供热方式不同，干燥可分为以下四种情况：
对流干燥：干燥介质（通常是空气）与湿物料直接接触，以对流方式加热湿物料，使湿分（水分）汽化，并带走所产生蒸汽。
传导干燥： 热能通过壁面以传导方式加热物料。 教材：谭天恩等编著
《化工原理》第三版
上册2006
参考书：
姚玉英编著《化工原理》新版20XX年
王志魁 主编 《化工原理》第二版20XX年
刘佩茹 编著
《化工过程与设备》
辐射干燥： 热能以电磁波的形式传到湿物料。
介电加热干燥：将湿物料置于高频电场内，使其被加热。
三、干燥目的
便于贮存运输
满足工艺要求
四、干燥实例
请同学们结合自己专业举例。
第一节 湿空气的性质与湿度图
一、湿空气的性质
(一)水分含量
1.湿度（湿含量）H
定义：湿空气中所含水蒸汽的质量与绝干空气质量之比。
2.水汽分压wp
wp与H关系：
wwgwpPpnnH622.02918
当湿空气中水蒸汽分压wp恰好等于同温度下水蒸汽的饱和蒸汽压
Sp时，则表明湿空气达到饱和，此时的湿度H为饱和湿度SH
SSSP-ppH622.0
3.相对湿度
定义：在一定温度及总压下，湿空气的水汽分压wp与同温度下水的饱和蒸汽压之比：
%100Swpp
当 =1时：wp= sp，湿空气达饱和，不可作为干燥介质； 当 <1时：wp< sp，湿空气未达饱和，可作为干燥介质。
越小，湿空气偏离饱和程度越远，干燥能力越大。
思考：t增加， H, wp,如何变化？
相对湿度 与湿度 H 的关系：
sspPpH622.0
【例13-1,2】湿空气中水的蒸汽分压wp=17.5mmHg，总压P=760mmHg，求
(1)H；
(2)30℃ 时的相对湿度 ；
(3)若空气分别被加热到50℃和70℃，求值。
(二)焓和热容
湿比热（湿热）Hc[kJ/kg干气•℃]
定义：在常压下，将1kg干空气和其所带有的H kg水汽升高温度1℃所需的热量。
)(88.101.1HfHHcccWaH
干空气比热 = 1.01 kJ/kg干气• ℃
水汽比热 = 1.88 kJ/kg水汽• ℃
焓（热含量）I [kJ/kg干气]
定义：干空气焓+水汽焓/kg干空气。
计算基准：以0℃干空气及0℃液态水的焓值为0作基准。
tcHrtHHIHCtCtCIHC0C)88.101.1(24921]0[]0[0千克千克气热量气汽热量水直接汽
(三)湿空气的比容（湿比容）H [m3湿空气/kg干气]
定义：每单位质量绝干空气中所具有的湿空气（绝干空气和水蒸汽）的总体积。 HwaH
273273773.02732732941.22tta
273273244.12732731841.22ttw
),(273273)244.1773.0(tHftHH
另一关系：
273273184.22*273273294.22tppHvtpppvWHWH
(四)温度类性质
1. 干球温度 t
干球温度t是用普通温度计测得的湿空气的真实温度。
2. 湿球温度wt
湿球温度计：温度计的感温球用纱布包裹，纱布用水保持湿润，这支温度计为湿球温度计。
湿球温度(wt)：湿球温度计在温度为t、湿度为H的空气流中，在绝热条件下达到稳定时所显示的温度。
不饱和空气的湿球温度wt低于干球温度t。
)(HHrkttrkttHHwwHwwHww 式中：
: 空气至湿纱布的对流传热系数，W/m2 •℃；
Hk: 以湿度差为推动力的传质系数，kg/m2 •s•H；
wr: 水在湿球温度tw时的汽化潜热，kJ/kg水；
wH: 湿空气在温度为tw下的饱和湿度，kg水/kg干气；
H: 空气的湿度， kg水/kg干气。
由以上关系，显然有：),(HtftW
五． 思考题
六． 作业
13－1， 13-2(1)-(4)
第二授课单元
空气的湿度图
教 案 内 容 备 注*
一． 教学目的
1． 绝热饱和温度、露点温度
2． 熟悉空气湿度图的绘制方法
3． 掌握空气湿度图的用法
二． 教学内容
绝热饱和温度、露点温度；空气湿度图的绘制、空气湿度图的用法
三． 教学重点、难点及其处理
1． 重点
空气湿度图的用法
2． 难点及其处理方法
空气湿度图的绘制、某些用法
四． 教学方法、手段
讲解、练习
五． 板式设计
第一节 湿空气的性质与湿度图（续）
一、湿空气的性质（续）
3. 绝热饱和温度ast
定义：空气绝热增湿至饱和时的温度。
绝热饱和器工作原理分析：
经过以上分析可知，在空气绝热增湿过程中，空气失去的显热与汽化水分的潜热相等。
)(HHcrttrcttHHasHasasasHasas
ras ：tas温度下水的汽化潜热，kJ/kg水；
Has：空气的绝热饱和湿度，kg水/kg干气；
cH ：湿空气的比热， kJ/kg干气• ℃
)(Htftas，
Wt 与 ast 数值上的差异取决于α/kH 与cH两者之的差别。
)(HHrkttrkttHHwwHwwHww 对比： )(HHcrttrcttHHasHasasasHasas
空气—水体系，HHck，aswtt；
空气—甲苯体系，Hk Hc，tw tas
当空气为不饱和状态： t tw (= tas) td；
当空气为饱和状态： t = tw (= tas) = td。
4. 露点温度dt
露点温度dt一定压力下，将不饱和空气等湿(H不变)降温至饱和(=1)时的温度。
湿度H与露点 dt 的关系：
)(622.0dddtfpPpH
dp：dt下的饱和蒸汽压。
二、空气的湿度图及其应用
图示空气的湿度图的绘制和用法（图13－3，13－4，13－5） 相律: F = C–Ф + 2 = 3 = 2； 知道2个量可求其他量。
00.020.040.060.080.10.120.140501001500.10.20.50.71
t-H图五条线：
1.等 H 线； 2.等 t 线； 3.等 线；(*) 4.等 tas(tW)(**) 5.cH线。
等Ф线之做法
sspPpH622.0
某Ф（如0.5): 任意 t 查ps H 可得t-H关系并画图。
等tas线做法：
)(HHcrttrcttHHasHasasasHasas
某ast: ast查asr, asp(asH)..-->可得Ht关系并作图线。
【例】在总压为101.3kpa下，空气的温度为20℃，湿度为0.01 kg水/kg干气。试求：
1. 、dt、wt；
2. 总压P与湿度H不变，将空气温度提高至50℃时的；
3. 温度t与湿度H不变，将空气总压提高至120kPa时的；
结合湿度图，请同学们在课堂上讨论此题。
六． 思考题
七． 作业 13-2(5), 13-3, 13-4, 13-9
第三授课单元
空气干燥器的热量衡算和空气出口状态的确定
教 案 内 容 备 注*
一． 教学目的
1. 熟悉空气干燥器的热量衡算和干燥过程的图示
2. 掌握空气干燥器的热效率和等焓干燥过程的计算
二． 教学内容
空气干燥器的物料、热量衡算、热效率、理想干燥、非理想干燥、干燥过程的图示
三． 教学重点、难点及其处理
1． 重点
等焓干燥过程的热量衡算和空气出口状态的确定
2． 难点及其处理方法
热量衡算的能量去向。 采用图示解决此难点。
四． 教学方法、手段
讲解为主
五． 板式设计
第二节 干燥过程的物料衡算与热量衡算
连续干燥过程：
蒸气 湿物料
1
6
空气 5 4 废气
2
冷凝水 3 冷凝水
干物料
空气干燥器的流程图
1进料口；2干燥室；3卸料口；4抽风机；5、6空气加热器
