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(共28张PPT)
《化工单元操作》
6 干燥
6.1预备知识
6.2认知流化干燥实训装置的工艺流程
6.3流化干燥装置的正常操作
6.2 流化干燥装置的工艺流程
6.2.1 对流干燥
6.2.2 工业上常用的干燥器
6.2.3 干燥装置附件
6.2.1 对流干燥
由于温差的存在，气体以对流方式向固体物料传热，使湿分汽化；
在分压差的作用下，湿分由物料表面向气流主体扩散，并被气流带走。
1.对流干燥原理
温度为 t、湿分分压为 p 的湿热气体流过湿物料的表面，物料表面温度 ti 低于气体温度 t 。
H
t
q
W
ti
p
pi
M
干燥过程：
热空气流过湿物料表面
热量传递到湿物料表面
湿物料表面水分汽化并被带走
表面与内部出现水分浓度差
内部水分扩散到表面
传热过程
传质过程
传质过程
干燥是热、质同时传递的过程
2.对流干燥条件
只要物料表面的湿分分压高于气体中湿分分压，干燥即可进行，与气体的温度无关。
气体预热并不是干燥的充要条件，其目的在于加快湿分汽化和物料干燥的速度，达到一定的生产能力。
干燥过程推动力：
传质推动力：物料表面水分压P表水 > 热空气中的水分压P空水
传热推动力：热空气的温度t空气 >物料表面的温度t物表
干燥器
空气
预热器
湿物料
干物料
干物料
冷凝水
水蒸气
排空
3.对流干燥流程
风机
6.2.2 工业上常用的干燥器
1.箱式干燥器
6.2.2 工业上常用的干燥器
2.转筒干燥器
6.2.2 工业上常用的干燥器
3.气流干燥器
6.2.2 工业上常用的干燥器
4.流化床干燥器
6.2.2 工业上常用的干燥器
5.喷雾干燥器
6.2.3 干燥装置附件
1.旋风分离器
2.布袋除尘器
《化工单元操作》
6 干燥
6.1预备知识
6.2认知流化干燥实训装置的工艺流程
6.3流化干燥装置的正常操作
6.3 流化干燥装置的正常操作
6.3.1 湿物料中水分的性质
6.3.2 干燥过程物料衡算
6.3.3 干燥速率
6.3.4 常见故障
6.3.1 湿物料中水分的性质
1.平衡水分与自由水分
自由水分：
湿物料中大于平衡含水量，有可能被该湿空气干燥除去的那部分水分
平衡水分：
等于或小于平衡含水量，无法用相应空气所干燥的那部分水分。
平衡含水量是区分自由水分和平衡水分的依据，也是计算干燥时间的重要参数，常通过实验求得。
干燥平衡曲线
不同的物料有不同的平衡含水量。因此，湿物料的平衡含水量通常都针对某种湿物料，通过实验来测定的。其表达形式有两种：
①p-X*（或p*-X）线：
表示一定温度下水分在气、固间达到平衡时，湿空气中的水汽分压p与湿物料的平衡含水量X*之间的关系，亦即湿物料的含水量X与平衡蒸汽压p*之间的关系，常称为平衡曲线。
同一种类物料的p*-X平衡曲线和温度有关，然而，如果用相对湿度φ对X作图，则同种物料在不同温度下的平衡曲线变化较小。
②φ-X线
2.结合水分与非结合水分
非结合水分：
含水量超过Xs的那部分水分称为非结合水分。
结合水分：
凡湿物料的含水量小于Xs的那部分水分称为结合水分。
两种分类方法的不同之处：
●自由水分是在干燥中可以除去的水分，而平衡水分是不能除去的，自由水分和平衡水分的划分除与物料有关外，还决定于空气的状态。
●非结合水分是在干燥中容易除去的水分，而结合水分较难除去。是结合水还是非结合水仅决定于固体物料本身的性质，与空气状态无关。
湿含量 X
Xh
相对湿度
非结合水分
结合水分
自由水分
平衡水分
X*
0
1.0
0.5
6.3.2 干燥过程物料衡算
G干— 绝干物料的质量流率，kg/s；
V— 绝干气体的质量流率，kg/s；
H1 — 气体进干燥器时的湿度；
H2 — 气体离开干燥器时的湿度；
W —单位时间内汽化的水分量，kg/s。
湿物料
G干 , X1
干燥产品
G干 , X2
热空气
V , H1
尾气
V , H2
1. 水分蒸发量：
G干— 绝干物料的质量流率，kg/s；
V— 绝干气体的质量流率，kg/s；
H1 — 气体进干燥器时的湿度；
H2 — 气体离开干燥器时的湿度；
W —单位时间内汽化的水分量，kg/s。
湿物料
G干 , X1
干燥产品
G干 , X2
热空气
V , H1
尾气
V , H2
2. 空气消耗量：
6.3.3 干燥速率
干燥速率U：干燥器单位时间内单位干燥表面积上的汽化的水分量 (kg水分/( m2 s))。
A
B
C
D
干燥速率 u或N
A
B
C
D
物料温度
tw
Xc
X*
湿含量 X
I
II
C’
设物料的初始湿含量为 X1，产品湿含量为 X2：
当 X1＞Xc 和 X2＜Xc 时，干燥有两个阶段；
当 X1＜Xc 或 X2＞Xc 时，干燥都只有一个阶段，即降速干燥或恒速干燥段。
由于物料预热段很短，通常将其并入恒速干燥段；
以临界湿含量 Xc 为界，可将干燥过程只分为恒速干燥和降速干燥两个阶段。
1. 恒速干燥阶段
物料表面湿润，其状况与湿球温度计的湿棉布表面的状况类似。物料表面的温度等于空气的湿球温度（假设湿物料受辐射传热的影响可忽略）。
X > Xc，汽化的是非结合水。
2. 降速干燥阶段
X < Xc
物料实际汽化表面变小 (出现干区)，第一降速段；
随着干燥过程的进行，物料内部水分迁移到表面的速率已经小于表面水分的汽化速率。物料表面不能再维持全部润湿，而出现部分“干区”，即实际汽化表面减少。去除的水分为结合、非结合水分。
汽化表面内移，第二降速段；
当物料全部表面都成为干区后，水分的汽化面逐渐向物料内部移动，传热是由空气穿过干料到汽化表面，汽化的水分又从湿表面穿过干料到空气中，降速干燥阶段又称为物料内部迁移控制阶段。
2. 降速干燥阶段
X < Xc
降速干燥阶段特点：
（1）随着干燥时间的延长，干基含水量X减小，干燥速率降低；
（2）物料表面温度大于湿球温度；
（3）除去的水分为非结合、结合水分；
（4）降速干燥阶段的干燥速率与物料种类、结构、形状及尺寸有关，而与空气状态关系不大。
3. 影响干燥速率的因素
（1）湿物料
（2）干燥介质
（3）干燥设备
6.3.4 常见故障
故障名称 产生原因 处理方法
发生死床 入炉物料太湿或块多
热风量少或温度低
床面干燥层高度不够
热风分布不均匀 降低物料水分
增加风量、提高温度
缓慢出料，增加干料层厚度
调整进风阀的开度
尾气含尘量过大 分离器破损导致效率下降
风量大或炉内温度高
物料颗粒太小 检查修理
调整风量和温度
检查操作指标
床层流动不好 风压低或物料多
热风温度低
风量分布不合理 调节风量或物料量
加大加热蒸汽量
调节进风阀门

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