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1、第十三章干燥第一節(jié)、概述在工業(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。這種除去濕分的操作稱為去濕。例如:制鹽工業(yè)中,在過飽和的氯化鈉溶液中生成的食鹽晶粒;塑料工業(yè)中,氯乙烯單體在水相中聚合制成的塑料顆粒;食品工業(yè)中,由鮮牛奶制奶粉。工業(yè)去濕方法1、機(jī)械脫水:沉降或過濾,實(shí)質(zhì)上是固、液相的分離過程。濕分不發(fā)生相變,能耗少,費(fèi)用低,但濕分去除不徹底,只適用于物料間大量水分的去除,一般用于初步去濕,為進(jìn)一步干燥作準(zhǔn)備。慣用做法:先采用機(jī)械方法把固體所含的大部分濕份除去,然后再通過加熱把機(jī)械方法無法脫除的濕份
2、干燥掉,以降低除濕的成本。3、干燥:通過加熱汽化去除濕分。借助于熱能,使物料中的濕分汽化,并將產(chǎn)生的蒸汽加以排除或帶離物料。去濕過程中濕分發(fā)生相變,耗能大,費(fèi)用高,但濕分去除較為徹底,可去除物料表面以致內(nèi)部的濕分。2、物理除濕:用吸濕性較強(qiáng)的化學(xué)藥品(如無水氯化鈣、苛性鈉等)或吸附劑(如分于篩、硅膠等)來吸收或吸附物料中水分,該法適用于除少量濕分。干燥方法的分類:根據(jù)加熱方法可分為傳導(dǎo)干燥、對流干燥和輻射干燥。傳導(dǎo)干燥:熱能通過傳熱壁面以傳導(dǎo)的方式傳給濕物料,使其中的水分汽化,然后,所產(chǎn)生的蒸汽被干燥介質(zhì)帶走,或用真空泵抽走的干燥操作過程。按操作壓強(qiáng)來分:(1)常壓干燥:多
3、數(shù)物料的干燥采用常壓干燥(2)真空干燥:適用于處理熱敏性、易氧化或要求產(chǎn)品含濕量很低的物料按操作方式來分:(1)連續(xù)式:濕物料連續(xù)投入干燥設(shè)備中,干品連續(xù)排出特點(diǎn):生產(chǎn)能力大,產(chǎn)品質(zhì)量均勻,熱效率高和勞動(dòng)條件好。(2)間歇式:濕物料分批加入干燥設(shè)備中,干燥完畢后卸下干品再加料。如烘房,適用于小批量多品種或要求干燥時(shí)間較長的物料的干燥。對流干燥:熱能以對流給熱的方式由熱干燥介質(zhì)(通常是熱空氣)傳給濕物料,使物料中的水分汽化,物料內(nèi)部的水分以氣態(tài)或液態(tài)形式擴(kuò)散至物料表面,然后汽化的蒸汽從表面擴(kuò)散至干燥介質(zhì)主體,再由介質(zhì)帶走的干燥過程。輻射干燥:熱能以電磁波的形式由輻射器發(fā)射至濕
4、物料表面后,被物料所吸收轉(zhuǎn)化為熱能,而將水分加熱汽化,達(dá)到干燥的目的。優(yōu)點(diǎn):比熱傳導(dǎo)干燥和對流干燥的生產(chǎn)強(qiáng)度大幾十倍,且設(shè)備緊湊,干燥時(shí)間短,產(chǎn)品干燥均勻而潔凈。缺點(diǎn):能耗大,適用于干燥表面積大而薄的物料。優(yōu)點(diǎn):由于該過程中濕物料與加熱介質(zhì)不直接接觸,故又稱為間接加熱干燥,該法熱能利用較高。缺點(diǎn):與傳熱壁面接觸的物料在干燥時(shí)易局部過熱而變質(zhì)。干燥介質(zhì):用來傳遞熱量(載熱體)和濕份(載濕體)的介質(zhì)。由于溫差的存在,氣體以對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。對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
5、表面,物料表面溫度ti低于氣體溫度t。干燥的必要條件: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)。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。?HtqWtippi?M干燥是熱、質(zhì)同時(shí)傳遞的過程第二節(jié) 濕氣體的性質(zhì)濕氣體:絕干氣體與濕份蒸汽的混合物,其性質(zhì)與濕份蒸汽的數(shù)量有關(guān)。在干燥過程中,隨著物料中濕份的汽化,氣體中濕份蒸汽的含量在不斷增加,但絕干氣體的量保持不變。為計(jì)算方便,通常取單位質(zhì)量的絕干氣體作為計(jì)算基準(zhǔn)。干球溫度t:濕氣體的真實(shí)溫度,簡稱溫度(℃或K)。將溫度計(jì)直接插在濕氣體中即可測量。系
6、統(tǒng)總壓P:即濕氣體的總壓(kPa)。干燥過程中系統(tǒng)總壓基本上恒定不變。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。一、濕氣體的干球溫度和總壓二、濕份的表示方法濕氣體中濕份蒸汽的壓力,用p表示(kPa);當(dāng)氣體為濕份蒸汽所飽和時(shí),濕份分壓達(dá)到最大值,即系統(tǒng)溫度下濕份的飽和蒸汽壓。1、濕份分壓濕氣體中濕份蒸汽的質(zhì)量與絕干氣體的質(zhì)量之比。若濕份蒸汽和絕干氣體的摩爾數(shù)(nw,ng)和摩爾質(zhì)量(Mw,Mg)2、絕對濕度(濕度)Hkg濕份蒸汽/kg絕干氣體對于空氣-水系統(tǒng):Mw=18.02kg/kmol,Mg=28.96kg/kmol總壓
7、一定時(shí),氣體的濕度只與濕份蒸汽的分壓有關(guān)。濕度只表示濕氣體中所含濕份的絕對數(shù),不能反映氣體偏離飽和狀態(tài)的程度(氣體的吸濕潛力)。3、相對濕度一定的系統(tǒng)總壓和溫度下,氣體中濕份蒸汽的分壓p與系統(tǒng)溫度下濕份的飽和蒸汽壓ps之比。?值越低,氣體偏離飽和的程度越遠(yuǎn),吸濕潛力越大;?=100%時(shí),p=ps,氣體被濕份蒸汽所飽和,不能再吸濕。對于空氣-水系統(tǒng):討論:若t≤總壓下濕份的沸點(diǎn),0???100%;若t>總壓下濕份的沸點(diǎn),濕份ps>P,最大?(氣體全為濕份蒸汽)<100%。故工業(yè)上常用過熱蒸汽做干燥介質(zhì);若t>濕份的臨