第五章 固体物料的干燥.

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1 第五章 固体物料的干燥

2 主要内容 5.0 概述 5.1 湿空气的性质和湿度图 5.2 干燥过程的物料衡算与热量衡算 5.3 固体物料在干燥过程中的平衡关系与速率关系
5.4 干燥器 本章总结－联系图

3 本章学习目的 计划讲授课时：10～12学时 教学重点和难点： 干燥过程的物料衡算与热量衡算； 湿空气H–I图及应用； 干燥器的构造及作用。

4 本章要求 掌握干燥的概念、分类以及对流干燥操作的必要条件 掌握表示湿空气性质的参数及空气焓湿图 掌握干燥过程的物料衡算和热量衡算
掌握等焓干燥的条件 掌握平衡水分和自由水分、结合水分和非结合水分的划分 掌握干燥曲线与干燥速率曲线及及恒速和降速干燥时间的计算 对常见干燥器有所了解

5 5.0 概述 5.0.1固体除湿方法 在化工生产中，一些固体产品或半成品可能含有大量的湿分，将湿分从物料中去除的过程，称为除湿。
机械除湿。物料湿分较多时，可先用离心过滤等机械分离方法以除去大量的湿分； 吸附除湿。用某种平衡水汽分压很低的干燥剂（如CaCl2、硅胶等）与湿物料并存，使物料中的湿分相继经气相而转入干燥剂内； 供热除湿(干燥)。用热空气或其它高温气体为介质，使之流过物料表面，介质向物料供热并带走汽化的湿分，此种除湿方法常称为对流干燥，是本章讨论的主要内容。

6 5.0.2干燥的分类 按操作压力分 常压干燥 真空干燥。适于处理热敏性及易氧化的物料，或要求成品中含湿量低的场合。 按操作方式分 连续式。生产能力大、产品质量均匀、热效率高、劳动条件好。 间歇式。适于处理小批量、多品种、干燥时间长的物料。

7 干燥的分类（续） 根据供热方式不同，干燥可分为 传导干燥（间接加热干燥）。热能通过壁面以传导方式加热物料。 对流干燥（直接加热干燥）。干燥介质与湿物料直接接触，并以对流方式加热湿物料。 辐射干燥。热能以电磁波的形式辐射到湿物料表面。 介电加热干燥。将湿物料置于高频电场内，使其被加热。 本章主要讨论对流干燥，干燥介质是热空气，除去的湿分是水分。

8 对流干燥流程及特点 流程：

9 特点： 传热 传质 方向 从气相到固体 从固体到气相 推动力 温度差 水汽分压差 1. 传热、传质同时进行，传递方向相反。
传热 传质 方向 从气相到固体 从固体到气相 推动力 温度差 水汽分压差 2. 干燥过程进行的必要条件 ①湿物料表面水汽压力大于干燥介质水汽分压； ②干燥介质将汽化的水汽及时带走。

10 nVMV = ng Mg 5.1 湿空气的性质及湿度图 H = kg水汽 kg绝干空气 18nV 29ng 5.1.1 湿空气的性质
干燥操作中，不饱和湿空气既是载热体，又是载湿体，因此，可通过空气的状态变化来了解干燥过程的传热、传质，为此，应先了解湿空气的性质。 干燥过程中湿空气中的水分含量是不断变化的，但绝干空气量没有变化，故湿空气各种有关性质均以1kg绝干空气为基准。 一、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，kg(水汽)/kg(绝干气)。 H = kg水汽 kg绝干空气 = nVMV ng Mg 18nV 29ng

11 常压下，湿空气可视为理想气体，则有： 式中：pV为空气中水蒸汽分压。 即： 当P为一定值时，

12 饱和湿度Hs 当湿空气中水蒸汽分压 pV 恰好等于同温度下水蒸汽的饱和蒸汽压 ps时，则表明湿空气达到饱和，此时的湿度H为饱和湿度Hs。
即：

13 二、相对湿度 即： 定义：在一定温度及总压下，湿空气的水汽分压pV与同温度下水的饱和蒸汽压ps之比的百分数。 〖说明〗

14 φ越小，湿空气偏离饱和程度越远，干燥能力越大。
对干燥介质：0<φ<1 T↑，ps↑，φ↓，干燥能力↑ 湿度 H 只能表示出水汽含量的绝对值，而相对湿度却能反映出湿空气吸收水汽的能力。 相对湿度 φ 与湿度 H 的关系：

15 三、比体积（湿容积）υH 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，m3(湿空气)/kg(绝干气)。

16 所以：

17 〖说明〗 当总压力P为一定值时， 湿空气密度ρH，kg(湿空气)/m3(湿空气)

18 四、比热容（湿热）cH 定义：在常压下，将1kg绝干空气及相应H kg水汽升高(或降低) 1℃所需吸收(或放出)的热量，kJ/(kg绝干气•℃)。 〖说明〗 cH=f(H)

19 五、焓I 〖说明〗 定义：1kg绝干空气的焓与Hkg水汽的焓之和，kJ/kg绝干气。 计算基准： 0℃绝干空气及0℃液态水的焓值为0。
因此，对于温度为t、湿度为H 的湿空气，其焓值包括由0℃的水变为0℃水汽所需的潜热、由0℃的水汽变为t℃水汽所需的显热及湿空气由0℃升温至t℃所需的显热之和。即： 〖说明〗 I=f(t,H)

20 六、干球温度（温度）t 定义：用普通温度计测得的湿空气的真实温度，℃。 七、湿球温度 tw 定义：湿球温度计在空气中所达到的平衡或稳定时的温度，℃ 。 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。

21 湿球温度计测量原理 将湿球温度计置于温度为t、湿度为H的不饱和湿空气中，假设开始时湿纱布中水分的温度与空气的温度相同，但因空气是不饱和的，湿纱布中水分必然汽化，汽化所需热量只能由水分本身温度下降放出显热而供给。 水温下降后，水与空气间出现温度差，此温差又引起空气向水传热。水分温度会继续下降放出潜热，以弥补汽化水分不足的热量。 当空气传给水分的潜热恰好等于水分汽化所需潜热时，湿球温度计上的温度维持恒定，此时温度即为tW。

22 湿球温度tw计算公式（推导过程见P362） : 式中： α－空气与湿纱布的对流传热系数，W/(m2 •℃)； kH－以湿度差为推动力的传质系数，kg/(m2 •s•H)；r’－水在湿球温度tw时的汽化潜热，kJ/kg水； HS’－湿空气在温度为tw下的饱和湿度，kg水/kg干气；

23 〖说明〗 影响湿球温度tw的三方面因素： 物系性质：与α 、 kH有关的物性； 空气状态：t、H； 流动条件： α/kH 。 实验表明，α与 kH都与空气速度的0.8次幂成正比，故α 与kH之比值与流速无关，只与物性有关。当物系已确定，则物系性质就不再改变，此时，湿球温度只与气相状态有关，即：

24 对于空气—水系统：当空气流速 u  5m/s时，传热以对流方式为主，有：
在实际生产中，常常利用干、湿球温度计来测量空气的湿度。

25 八、绝热饱和温度tas 定义：空气绝热增湿至饱和时的温度。
绝热增湿过程进行到空气被水汽所饱和，则空气的温度不再下降，而等于循环水的温度，称此温度为该空气的绝热饱和温度，用tas 表示，其对应的饱和湿度为Has ，此刻水的温度亦为tas。

26 绝热饱和温度tas的计算公式（推导过程见P364）
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• ℃

27 空气—水体系， ， 空气—甲苯体系，  ，tw  tas 湿球温度 tw 与绝热饱和温度 tas 的关系：
tw ：大量空气与少量水接触，空气的t、H不变； tas ：大量水与一定量空气接触，空气降温、增湿。 tw ：是传热与传质速率均衡的结果，属于动平衡； tas ：是由热量衡算与物料衡算导出的，属于静平衡。 tw 与 tas 数值上的差异取决于α/kH 与cH两者之间的差别。 空气—水体系， ， 空气—甲苯体系，  ，tw  tas

28 九、露点 td 定义：一定压力下，将不饱和空气等湿降温至饱和状态，出现第一滴露珠时的温度。 湿度与露点 的关系：

29 〖说明〗 已知总压和露点，可利用上式算出空气的湿度； 已知总压和湿度，可利用上式算出空气在露点的饱和蒸气压，查水蒸气压表，可得露点。 对空气－水系统 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。

30 例5-1 已知湿空气的总压为101.3kPa，相对湿度为50%，干球温度为20oC。试求： (1) 湿度Ｈ (2) 水蒸汽分压p (3) 露点td (4) 焓Ｉ (5) 如将500kg/h干空气预热至117oC，求所需热量Ｑ； (6) 每小时送入预热器的湿空气体积L’。 解：P=101.3kPa， φ＝50%，t=20oC，由饱和水蒸汽表查得，水在20 oC时之饱和蒸汽压为ps=2.34kPa (1)湿度Ｈ

31 (b)水蒸汽分压 (c)露点td 露点是空气在湿度Ｈ或水蒸汽分压p不变的情况下，冷却达到饱和时的温度。所以可由p=1.17kPa 查饱和水蒸汽表，得到对应的饱和温度td=9OC。 (d)焓Ｉ

32 (e)传热量Q (f)湿空气体积L’

33 5.1.2 湿空气的H-I图 工程上，为了避免繁琐的试差计算，将湿空气各参数间的关系标绘在坐标系里，只要知道湿空气任意两个独立参数，即可从图上查出其它参数。本章介绍H-I图。 横标：H；纵标：I。两坐标轴夹角为135°。

34 1.湿焓图的组成 （1）等H线（等湿度线） 等H线为一系列平行于纵轴的直线。 〖说明〗 等H线
据露点定义，凡是H相同的湿空气具有相等的露点td，因此，同一条等H线上湿空气的露点td是不变的。 等H线

35 等I线 （2）等I线（等焓线） 等I线为一系列平行于横轴（不是水平辅助轴）的直线 〖说明〗
等I线上，t↑，H↓，I=C 据tas定义，凡是I相同的湿空气具有相等的tas ，因此，同一条等I线上湿空气的tas是不变的。 等I线

36 （3）等t 线（等温线） 一定温度下，I与H呈线性关系。任意规定一t值，按上式计算出若干I～H关系，标绘在坐标系中，即为一条等t线。 〖说明〗 因等t线斜率为(1.88t+2490)，故等t线互相不平行。 等t线

37 φ=f(H,t),等φ线就是将若干点(H,t)连接起来的线。
（4）等φ线（等相对湿度线） φ=f(H,t),等φ线就是将若干点(H,t)连接起来的线。 等φ线

38 （5）pv线(水蒸汽分压线) 当P一定时，H<<0.622,pv与H呈直线。 pv线标于φ=100%线的下方，表示pv与H之间的关系。

39 〖说明〗 ③H-I图是以总压p=101.3kPa为前提绘制的，因此当φ一定，t≥ 100℃时，ps=101.3kPa
=p，H=常数，等φ线（图中φ=5%与φ=10%两条线）垂直向上为直线与等H线重合。 ②φ=100%的线称为饱和曲线，线上各点空气为水蒸气所饱和，此线上方为未饱和区（φ <1），在这个区域的空气可以作为干燥介质。此线下方为过饱和区域，空气中含雾状水滴，不能用于干燥物料； ①当H一定时，t↑，φ ↓，吸收水汽能力↑。所以湿空气进入干燥器之前须先经过预热以提高其温度和焓值，除了有利于载热外，同时也是为了降低相对湿度而有利于载湿；

40 2.湿焓图的应用 φ φ =1 H I t tw=tas td pv (3) td-H、pv-H、td-pv（都在同一条等H线上），tw-I（在同一条等I线上），不是彼此独立的参数，不能确定空气的状态点A。 (2) t-H、t-tw、t-td、t-φ是相互独立的两个参数，可确定唯一的空气状态点A； (1)H-I图中的任意一点A代表一个确定的空气状态，其t、tw、H、φ 、I等均为定值。已知湿空气的两个独立参数，即可确定一个空气的状态A，其他参数可由H-I图查得。 (4) 杠杆规则也适用于H-I图。 A

41 (5)表示湿空气状态的变化过程 ①加热 始态A→终态B，因pv与p不变，为等H过程，t↑，φ ↓，吸收水汽能力↑； ②冷却过程 初温为t1，若终温t2>td，则为等H过程；若终温t3<td，则过程为ADE所示，必有部分水汽凝结为水，空气的湿度降低H3<H2，

42 近似认为是一个等焓过程，空气将沿着绝热冷却线即等I线AB增湿降温。
③绝热增湿过程 近似认为是一个等焓过程，空气将沿着绝热冷却线即等I线AB增湿降温。 ④非绝热的增湿过程：在实际干燥过程中，空气的增湿降温过程大多不是等焓的，如有热量补充，则焓值增加，如图中AB'所示的过程；如有热损失，则焓值降低，如图中AB''所示的过程。 I A B φ =1 H

43 ⑤两股不同状态气流的混合 状态点为A和B的两股气流，其焓值和湿度分别为I1、H1和I2、H2，现A与B按m：n（质量）混合。显然，两股气流混合后的状态C必然在点A、B的联线上，其位置可按杠杆规则求出。

44 例5-2 已知湿空气的总压为101.3kPa,相对湿度为50%，干球温度为20oC。试用H～I图求解：
(1)水蒸汽分压pv； (2)湿度Ｈ； (3) 焓Ｉ； (4)露点td ； (5)湿球温度tw ； (6)如将含500kg/h干空气的湿空气预热至117oC，求所需热量Ｑ。

45 由已知条件：Ｐ＝101.3kPa， φ0＝50%，t0=20oC在I-H图上定出湿空气的状态点Ａ点。
解:如图。 由已知条件：Ｐ＝101.3kPa， φ0＝50%，t0=20oC在I-H图上定出湿空气的状态点Ａ点。 (1)水蒸汽分压pv 由Ａ点沿等Ｈ线向下交水蒸汽分压线于C，在图右边纵坐标上读出pv=1.2kPa。 (2)湿度Ｈ 由Ａ点沿等Ｈ线交水平辅助轴于一点，读得Ｈ＝0.0075kg水/kg干空气。 (3) 焓Ｉ 通过Ａ点作等Ｉ线的平行线，交纵轴于一点，读得Ｉ0＝39kJ/kg干空气。 图7-2 例 7-2 附图

46 由Ａ点沿等Ｈ线与φ＝100%饱和线相交于B点，由等t线读得td=10oC。 (5)湿球温度tw
由Ａ点沿等I线与φ=100%饱和线相交于D点，由等t线读得tw=14oC。 (6)热量Ｑ 因湿空气通过预热器加热其温度不变，所以可由Ａ点沿等Ｈ线向上与t1 =117oC线相交于Ｇ点，读出I1=138kJ/kg干空气（即湿空气离开预热器之焓值）。500kg/h干空气的湿空气通过预热器气所获得的热量为 图7-2 例 7-2 附图 G 通过上例的计算过程说明，采用焓湿图来求取湿空气的各项参数，与用数学计算相比，不仅计算迅速简便，而且物理意义也较明确。

47 5.2干燥过程的物料衡算和热量衡算 5.2.1 湿物料含水量的表示法 两种表示方法： 1.湿基含水量 ω
湿物料含水量的表示法 两种表示方法： 1.湿基含水量 ω 定义：水分在湿物料中的质量分数，kg水/kg湿物料。 2.干基含水量 X 定义：湿物料中水分与绝干物料的质量分数比， kg水/kg干物料。

48 5.2.2 干燥过程的物料衡算 计算内容： 干 预热器 燥 器 水分蒸发量W，kg/s，即从物料中除去的水分量，也即空气吸收的水分量；
干燥过程的物料衡算 预热器 L, t0 , H0 L, t1 , H1 干 燥 器 废气L, t2 , H2 湿物料 G1, X1, θ1 产品 G2, X2, θ2 新鲜空气 计算内容： 水分蒸发量W，kg/s，即从物料中除去的水分量，也即空气吸收的水分量； 空气消耗量，包括绝干空气消耗量L，kg/s、单位空气消耗量l， kg绝干气/kg水分;和新鲜（原湿）空气消耗量L’，kg/s； 干燥产品的流量，包括绝干物料流量G，kg/s和湿物料流量G2,kg/s。

49 1.水分蒸发量 W , kg水/s 干 预热器 燥 器 水分蒸发量=湿空气中水分增加量=湿物料中水分减少量
L, t0 , H0 L, t1 , H1 干 燥 器 废气L, t2 , H2 湿物料 G1, X1, θ1 产品 G2, X2, θ2 新鲜空气 1.水分蒸发量 W , kg水/s 水分蒸发量=湿空气中水分增加量=湿物料中水分减少量 G2=G1(1-ω1)/(1-ω2)

50 2.空气消耗量 干 预热器 燥 器 (1)绝干空气消耗量L，kg绝干气/s (2)单位空气消耗量l，kg绝干气/kg水分
L, t0 , H0 L, t1 , H1 干 燥 器 废气L, t2 , H2 湿物料 G1, X1, θ1 产品 G2, X2, θ2 新鲜空气 2.空气消耗量 (1)绝干空气消耗量L，kg绝干气/s (2)单位空气消耗量l，kg绝干气/kg水分 定义：每汽化1kg的水所需绝干空气的质量。 (3)新鲜空气消耗量L’， kg湿空气/s

51 3.干燥产品量 干 预热器 燥 器 (1)绝干物料量G，kg绝干物料/s (2)湿物料量G2， kg湿物料/s L, t0 , H0
湿物料 G1, X1, θ1 产品 G2, X2, θ2 新鲜空气 3.干燥产品量 (1)绝干物料量G，kg绝干物料/s (2)湿物料量G2， kg湿物料/s

52 例5-3 今有一干燥器，处理湿物料量为800kg/h。要求物料干燥后含水量由30%减至4%（均为湿基）。干燥介质为空气，初温为150C，相对湿度为50%，经预热器加热至1200C ，干燥后气体温度降至450 C， 相对湿度φ2＝80%。试求： (1)水分蒸发量Ｗ； (2)绝干空气消耗量Ｌ、单位空气消耗量l ； (3)如鼓风机装在进口处，求鼓风机之风量Ｖ 解：(1)水分蒸发量Ｗ

53 (2)绝干空气消耗量Ｌ、单位空气消耗量l 由H-I图查得，空气在t0 ＝150C, φ0＝50%时的湿度为Ｈ0＝0.005kg水/kg干空气,在t2 =450 C， φ2＝80%时的湿度为Ｈ2＝0.052kg水/kg干空气，空气通过预热器湿度不变，即H0＝H1

54 (c)风量Ｖ

55 5.2.3 干燥系统的热量衡算 计算内容： 预热器消耗的热量QP，kW； 干燥器内补充的热量QD，kW； 干燥过程消耗的总热量Q，kW。
干燥系统的热量衡算 QL 预热器 L, t0 , H0 , I0 L, t1 , H1 , I1 干 燥 器 废气L, t2 , H2 , I2 湿物料 G1, X1, θ1, 产品 G2, X2, θ2, 新鲜空气 QD QP 计算内容： 预热器消耗的热量QP，kW； 干燥器内补充的热量QD，kW； 干燥过程消耗的总热量Q，kW。

56 1.预热器消耗的热量QP，kW 忽略预热器热损失，对预热器进行热量衡算： QL L, t0 , H0 , I0
干 燥 器 废气L, t2 , H2 , I2 湿物料 G1, X1, θ1, 产品 G2, X2, θ2, 新鲜空气 QD QP

57 2.干燥器消耗的热量QD，kW 对干燥器进行热量衡算： QL L, t0 , H0 , I0 废气L, t2 , H2 , I2 预热器
湿物料 G1, X1, θ1, 产品 G2, X2, θ2, 新鲜空气 QD QP

58 3.干燥过程消耗的总热量Q，kW 式中物料的焓是指以0℃为基准时1kg绝干物料及其所含水分两者焓之和，以kJ/kg绝干料表示。
若物料的温度为θ，干基含水量为X时，则以1kg绝干料为基准时湿物料焓为： 式中：

59 干燥系统的总热负荷Q 被用于 水分W 由θ1被加热汽化并升温至t2，所需热量为
（1）将新鲜空气L（湿度为H0）由t0加热至t2，所需热量为 （2）湿物料进料G1=G2+W，其中干燥产品G2由θ1加热至θ2，所需热量为 水分W 由θ1被加热汽化并升温至t2，所需热量为 W（1.88t2+2490–4.187θ1） cm以干燥产品计算 （3）干燥系统损失的热量QL。因此有 若忽略空气中水汽进出干燥系统的焓变和湿物料中水分带入干燥系统的焓，则上式可简化为 由上式可看出，干燥系统消耗的热量主要用于加热空气、加热物料、蒸发水分和热损失等四个方面。

60 〖讨论〗 由上式知，干燥系统消耗的总热量Q用于四方面： 加热空气： 蒸发水分： 加热物料： 热损失： QL
热量衡算是计算预热器的传热面积，加热介质消耗量，干燥器尺寸及干燥器热效率的基础。

61 5.干燥系统的热效率η 定义： 蒸发水分所需热量QV的计算： 不忽略湿物料中水分带入系统中的焓： 忽略湿物料中水分带入系统中的焓：

62 〖说明〗 热效率用于衡量干燥器的性能。热效率愈高，表示热利用程度愈高，干燥器的性能愈优。 提高干燥系统热效率的途径：
因此，t2不能过低，一般规定t2比进入干燥器时空气的湿球温度tw高20-50℃。 提高空气的预热温度，可提高热效率。空气预热温度高，单位质量干空气携带的热量多，干燥过程所需要的空气量少，废气带走的热量相应减少，故热效率得以提高。但是，空气的预热温度应以湿物料不致在高温下受热破坏为限。对不能经受高温的材料，采用中间加热的方式，即在干燥器内设置一个或多个中间加热器，往往可提高热效率。 3.回收废气中热量，如预热原料，预热空气等 4.加强管道保温，减少热损失

63 5.2.4 空气通过干燥器时的状态变化 用以确定离开干燥器时的状态，从而应用物料衡算和热量衡算方程。
空气通过干燥器时的状态变化 用以确定离开干燥器时的状态，从而应用物料衡算和热量衡算方程。 按空气在干燥器内焓的变化，将干燥过程分为等焓干燥过程和非等焓干燥过程。 1.等焓干燥过程（绝热干燥过程或理想干燥过程） 满足条件： 不向干燥器内补充热量，即QD=0; 忽略干燥器的热损失，即QL=0； 物料进出干燥器的焓相等，即

64 空气通过预热器的过程为等H过程，如图AB段，若空气通过干燥器时的过程为等I过程，则其状态沿等I线变化，如BC段。
因此，已知新鲜空气的状态点A，则已知空气离开预热器、进入干燥器的任一独立参数，即可确定点B，再已知空气离开干燥器的任一独立参数，即可确定点C，从而确定出其它参数。

65 2.非等焓干燥过程 (1)干燥过程空气焓值降低 分三种情况： 满足条件： 不向干燥器内补充热量，即QD=0;
不忽略干燥器的热损失，即QL≠0； 物料进出干燥器的焓不等，即 此时干燥过程的操作线BC1在等I线BC下方。BC1线上各点的焓不等，但均小于同温度下BC上相应点的数值。

66 (2)干燥过程空气焓值增大 满足条件： 向干燥器内补充热量QD比热损失QL及物料升温带走的热量之和还要大，即
此时干燥过程的操作线BC2在等I线BC上方。BC2线上各点的焓不等，但均大于同温度下BC上相应点的数值。

67 (3)干燥过程空气温度不变 满足条件： 向干燥器内补充热量QD足够大，使干燥过程沿等t线变化。 此时干燥过程的操作线BC3与过点B的等t线重合。 〖说明〗 非等焓过程的定量计算方法： 利用湿空气状态参数的计算公式采用解析法计算； 利用H-I图采用图解法计算，某些场合需配合杠杆规则。

68 【补充】 干燥过程的物料衡算与热量衡算 1.理想干燥过程的物料和热量衡算 ①图解法（已知t2或φ2均可用） A（t0，H0） 沿等H线
B（t1，H1= H0 ） 沿等I线 C（t2，或φ2 ） 确定C点的H2可查H-I图或计算确定

69 ②解析法（已知t2时用） 上式中只有一个未知数H2可求出，然后再求L，Q 。 ③数值法（已知φ2时用，可计算求出H2 ）

70 2.实际干燥过程的物料和热量衡算 实际干燥过程气体出干燥器的状态由物料衡算式和热量衡算式联立求解决定，即 联立解出H2及L。

71 例 5-4 某常压连续逆流干燥器采用废气循环操作，循环比(循环废气中绝干空气质量和混合气中绝干空气质量之比)为0
例 5-4 某常压连续逆流干燥器采用废气循环操作，循环比(循环废气中绝干空气质量和混合气中绝干空气质量之比)为0.8。设空气在干燥器中经历等焓过程，忽略预热器的热损失。试求新鲜空气耗量及预热器的热负荷（产品含水量为3％）。

72 由此可查得混合气的性质参数为 tm=37℃, Hm＝0.0282kg／kg绝干气，Im=110kJ/kg绝干气。
解（1）由t0=25℃、H0=0.005kg/kg绝干气可确定新鲜空气的状态点Ａ；由t2＝40℃，H2＝0.034kg／kg绝干气可确定循环废气的状态点Ｂ；根据杠杆规则可确定混合气的状态点Ｍ，其中 由此可查得混合气的性质参数为 tm=37℃, Hm＝0.0282kg／kg绝干气，Im=110kJ/kg绝干气。 混合气在预热器经历等湿过程，在干燥器经历等焓过程，因此，Ｍ点的等H线与Ｂ点的等Ｉ线的交点Ｎ即为混合气离开预热器（进入干燥器）的状态点，读得性质参数为t1=54℃, H1＝Hm＝0.0282kg／kg绝干气，I1=128kJ/kg绝干气。 水分蒸发量为 W=G1-G2= G1-G1 = G1 =1000 = 484.5kg/h

73 （2）绝干气的耗量为 kg绝干气/h 故新鲜空气用量为 混合气的流量为 预热器的热负荷为

74 5.3 固体物料在干燥过程种的平衡关系和速率关系
5.3 固体物料在干燥过程种的平衡关系和速率关系 通过干燥器的物料衡算及热量衡算可以计算出完成一定干燥任务所需的物料量及热量。但需要多大尺寸的干燥器以及干燥时间长短等问题，则必须通过干燥速率计算方可解决。对于物料的除湿过程经历了两步：首先是水分从物料内部迁移至表面，然后再由表面汽化而进入空气主体。故干燥速率不仅取决于空气的性质及干燥操作条件，而且还与物料中所含水分的性质有关。

75 5.3.1 物料中的水分 根据物料在一定干燥条件下，其所含水分能否用干燥的方法除去来划分，可分为平衡水分与自由水分。
根据水分被除去的难易程度，可分为结合水分和非结合水分。 1.平衡水分与自由水分 当一定状态的未饱和的湿空气流过某湿物料表面时，由于湿物料表面水的蒸汽压与空气中水蒸汽分压不等，则湿物料释出或吸收水分，直到物料表面水的蒸汽压与空气中水蒸汽分压相等时为止，即物料中的水分与该空气中水蒸汽达到平衡状态，此时物料所含水分称为该空气条件下物料的平衡水分，用X*表示。 物料中超出平衡水分的水分称自由水分。

76 湿份在气体和固体间的平衡关系 湿份的传递方向 (干燥或吸湿) 和限度 (干燥程度) 由湿份在气体和固体两相间的平衡关系决定。
p ps p X* Xh X 平衡含水量：平衡状态下物料的含水量。不仅取决于气体的状态，还与物料的种类有很大的关系。

77 〖说明〗 平衡水分是一定条件下不能被干燥除去的水分，是该条件下干燥操作的极限；自由水分是可以用干燥方法除去的水分。
物料中的平衡水分不仅和物料有关，还和空气的状态有关。 空气的状态一定时： 非吸水性物料，X*小些 吸水性物料，X*大些 物料一定时： t一定， φ↓，X*↓ φ一定， t↑，X*↓

78 5.3.1 物料中的水分 2.结合水分和非结合水分 如图所示为在一定温度下，由实验测定的某物料（丝）的平衡曲线（图中实线部分），现将该平衡曲线延长（图中虚线部分）与φ =100%的纵轴相交，交点以下的水分为该物料的结合水分，交点以上的水分为非结合水分。

79 物料中的水分（描述方式二） 2.结合水分与非结合水分
一定干燥条件下，水分除去的难易，分为结合水与非结合水。非结合水分：与物料机械形式的结合，附着在物料表面或大空隙中的水，具有和独立存在的水相同的蒸汽压和汽化能力。 结合水分：与物料存在某种形式的结合，其汽化能力比独立存在的水要低，蒸汽压或汽化能力与水分和物料结合力的强弱有关。 1.0 相对湿度  0.5 非结合水分 结合水分 Xh 湿含量 X 结合水分按结合方式可分为：吸附水分、毛细管水分、溶涨水分(物料细胞壁内的水分)和化学结合水分(结晶水)。 化学结合水分与物料细胞壁水分以化学键形式与物料分子结合，结合力较强，难汽化；吸附水分和毛细管水分以物理吸附方式与物料结合，结合力相对较弱，易于汽化。

80 〖说明〗 物料中的结合水分, 其蒸汽压都小于同温度下纯水的饱和蒸汽压，它们与物料之间以化学力或物理化学力结合，故用干燥方法较难除去；物料中的非结合水分, 其蒸汽压都等于同温度下纯水的饱和蒸汽压，它们与物料之间以机械力结合，故用干燥方法较易除去； 物料中的结合水分与非结合水分的划分，只取决于物料本身，而与空气的状态无关。 结合水分与非结合水分用实验方法难于测定，通常将平衡曲线延长与φ =100%线相交得到。

81 平衡水分、自由水分、结合水分、非结合水分间关系见图，可见：
平衡水分必定是结合水分； 非结合水分必定是自由水分。 总水分＝平衡水分＋自由水分 总水分＝结合水分＋非结合水分 平衡水分反映了物料被干燥的程度；结合水比非结合水难以汽化。

82 5.3.2 恒定干燥条件下干燥时间的计算 计算干燥时间和干燥器的尺寸，必须首先知道干燥速率。通常干燥速率通过实验获得的。按空气的状态变化情况，干燥过程分恒定干燥操作和非恒定（变动）干燥操作两类。 恒定干燥操作是指在恒定的干燥条件下的干燥过程，即实验为间歇操作，采用大量的空气干燥少量的物料，因此干燥过程中空气的温度、湿度、流速及与物料的接触方式不变。 变动干燥操作是指在变动的干燥条件下的干燥过程，如连续操作、干燥过程中物料量较大的过程。

83 1.干燥实验 恒定干燥条件：空气的t、H、u一定，空气与物料接触方式不变 实验测定数据：一定时间τ下的物料重量W及物料表面温度θ，至物料恒重为止。 实验数据处理：实验完毕将物料置于烘箱内烘干，得物料绝干质量G，据此计算物料的干基含水量X，分别以X、θ～τ作图，得干燥曲线，如图。

84 2.干燥曲线 (3)CDE段，也叫降速干燥阶段，CD为第一降速阶段，DE为第二降速阶段，DE段温度升高很快。特点：
物料中所含水分量下降缓慢且越来越慢； 物料表面不能保持湿润状态，有干燥区，水分迁移速率小于汽化速率，水分汽化少； 物料表面温度逐渐升高，物料内、外有温度梯度和湿度梯度，传热传质推动力均下降； 达到平衡含水量时，干燥过程停止； (1)AB段：物料与热空气刚刚接触，主要为物料的预热阶段。特点： 时间短； 空气显热主要用于物料升温，使物料表面温度达到空气湿球温度； 物料表面湿度基本恒定，水分汽化很少； 干燥速率很快达到最大值。 (2)BC段，也叫恒速干燥阶段。特点： 物料中水分随时间增加呈直线下降，干燥速率处于最大值且变化不大； 物料内、外温度变化不大，物料表面始终保持湿润状态，物料内、外无温度梯度和湿度梯度，物料表面蒸汽压等于同温下纯水的饱和蒸汽压； 气化水分多为非结合水分；

85 3.干燥速率曲线 干燥速率U：单位时间内单位干燥面积上汽化的水分质量，kg/(m2·s)。
在干燥曲线X～τ上取若干点，带入上式计算U，以U-X作图，得干燥速率曲线，如图示。

86 干燥速率曲线的特征是： BC段中干燥速率为常数，称为恒速干燥阶段(预热段AB一般很短，可并入到BC段内)；
CDE段的干燥速率随X减小而下降，称为降速干燥阶段； 恒速干燥阶段和降速阶段有一转折点C，称为临界点，对应的物料湿含量称为临界湿含量，以Xc表示，干燥速率称临界干燥速率，用Uc表示。 干燥至点E时，干燥速率降为0，物料的含水量等于平衡水分X*，干燥过程停止。

87 (1)恒速干燥阶段 在恒速干燥阶段，物料表面全部为非结合水分所润湿。这样湿物料表面温度为该空气下的湿球温度tw，由于空气的t、H恒定，故其传热、传质推动力保持不变，从而维持了物料恒速干燥的特征。 显然恒速干燥阶段的干燥速率取决于物料表面水分的汽化速率，亦即决定于物料外部的干燥条件，所以又称为表面汽化控制阶段。因此要提高其速率，应着眼于空气的条件，即降低空气湿度，提高空气温度，增大空气流速及空气与物料接触面积方为有效。

88 (2)降速干燥阶段 分成两个阶段。 第一降速阶段。CD段，此阶段因为物料内部水分扩散到表面的速率已小于表面水分在湿球温度下的汽化速率，这时物料表面不能维持全面湿润而形成“干区”，由于实际汽化面积减小，从而以物料全部外表面积计算的干燥速率下降。 第二降速阶段。DE段，由于水分的汽化面随着干燥过程的进行逐渐向物料内部移动，从而使热、质传递途径加长，阻力增大，造成干燥速率下降。到达E点后，物料的含水量已降到平衡含水量X*（即平衡水分），再继续干燥亦不可能降低物料的含水量。

89 降速干燥阶段的干燥速率（续） 降速干燥阶段的干燥速率主要决定于物料本身的结构、形状和大小等，而与空气的性质关系很小，故降速阶段又称物料内部迁移控制阶段。这时空气传给湿物料的热量大于水分汽化所需的热量，故物料表面的温度不断上升，而最后接近于空气的温度。

90 (3)临界含水量Xc 划分干燥速率曲线上等速与降速阶段的含水量称为临界含水量Xc。Xc愈小，降速阶段愈短，相同条件下所需时间愈少。因此Xc的确定除对干燥速率及干燥时间的计算必要外，而且对强化干燥过程具有重要意义，因干燥阶段不同对其影响因素不同。到达临界点后，物料内部水分向表面的迁移速率将低于表面的汽化速率。物料的结构、形状和大小等不同具有各自的水分迁移速率，而干燥介质的条件又将使物料有不同的表面汽化速率，因此Xc与物料的特性和干燥条件有关。不同物料临界含水量的范围见P269表5-1。

91 晶体的、粒状的、孔隙较少的物料，粒度为60-325目 细沉淀物、无定形和胶体状物料、粗无机颜料 分散的压紧物料、胶体状态和凝胶状态的物料
表5-1 不同物料的临界含水量 有机物料 无机物料 临界含水量 特征 例子 水分（干基含水量） 很粗的纤维 未染过的羊毛 粗核无孔的物料，大至50目 石英 0.03～0.05 晶体的、粒状的、孔隙较少的物料，粒度为60-325目 食盐、海沙、矿石 0.05～0.15 晶体的、粒状的、孔隙较少的物料 麸酸结晶 有孔的结晶物料 硝石、细沙、粘土、细泥 0.15～0.25 粗纤维的细粉 粗毛线、醋酸纤维、印刷纸、碳素颜料 细沉淀物、无定形和胶体状物料、粗无机颜料 碳酸钙、细陶土、普鲁士蓝 0.25～0.5 细纤维、无定形的和均匀状态的压紧物料 淀粉、纸浆、厚皮革 浆状、有机物的无机盐 碳酸钙、碳酸镁、二氧化钛、硬脂酸钙 0.5～1.0 分散的压紧物料、胶体状态和凝胶状态的物料 鞣制皮革、糊墙纸、动物胶 有机物的无机盐、触媒剂、吸附剂 硬脂酸锌、四氯化锡、硅胶、氢氧化铝 1.0～30.0

92 (4) 不同干燥阶段对物料性状的影响 在恒速阶段，物料表面温度维持在湿球温度，即使在高温下易于变质，破坏的物料(如药物、食品等)仍可允许采用较高的温度，以便提高干燥速率和热利用率，当然温度确定应不致引起物料的变形、开裂等情况，或不使过早转入降速干燥阶段的前提下。 而在降速阶段，物料温度逐渐升高，特别是干燥后期，不应使温升过快。因物料脱水过快将产生各种物理、化学乃致生物的变化。如木材脱水时收缩，内部产生应力，可大到使其沿薄弱面开裂；某些物料降速初期干燥过快，在表面结成一坚硬的外壳，使内部水分无法通过，干燥无法进行。因此为避免表面硬化、开裂、起皱、焦化等不良现象，常需对降速阶段的干燥条件严格加以控制。通过降低干燥介质温度，提高湿度，采用废气循环等措施减小干燥速率，使物料内部水分逐步除去，保证产品的质量。

93 式中对流传热系数α通过经验公式计算，见P270
4. 恒速阶段的干燥时间τ1 由干燥速率定义式： 对于恒速干燥： U＝UC＝const. UC的来源： （1） 由干燥速率曲线查得 式中对流传热系数α通过经验公式计算，见P270

94 5.降速阶段的干燥时间τ2 物料从Xc减至X2（X2>X*）所需时间为τ2 求U 的方法： （1）图解积分法（需具备干燥速率曲线） （2）近似计算法。假定在降速阶段中干燥速率与物料中的自由水分含量(X-X*)成正比，即用临界点C与平衡水分点E所连结的直线CE代替降速干燥阶段的干燥速率曲线。

95 若U-X为直线关系，可用下式表示。 干燥总时间τ=τ1+τ2

96 例5-5 用一间歇干燥器将一批湿物料从含水量27％干燥到5％（均为湿基），湿物料的质量为200kg，干燥面积为0
例5-5 用一间歇干燥器将一批湿物料从含水量27％干燥到5％（均为湿基），湿物料的质量为200kg，干燥面积为0.025m2/kg干物料，装卸时间1h，试确定每批物料的干燥周期。（从该物料的干燥速率曲线可知Xc=0.2，X*=0.05，Uc=1.5kg/(m2.h)，降速阶段U－X为直线） 解：绝对干物料量 干燥总面积 干基含水量

97 恒速阶段 由X1=0.37至Xc=0.2 降速阶段 由Xc=0.2至 X2=0.053 每批物料的干燥周期

98 5.4 干燥器 对干燥器的基本要求： 保证干燥产品的质量要求，如含水量、强度、形状 等；
保证干燥产品的质量要求，如含水量、强度、形状 等； 要求干燥速率快，干燥时间短，以减少干燥器尺 寸，降低能耗，经济合理； 干燥器热效率高； 干燥系统的流体阻力要小； 操作控制方便。

99 5.4.1 干燥器的主要型式 1.箱式干燥器(盘式干燥器)
这种干燥器的结构如图所示，多层长方形浅盘叠置在框架上，湿物料在浅盘中的厚度约10～30mm，一般浅盘面积约为0.3～1m2。新鲜空气由风机抽入，经加热后沿档板均匀地进入各层之间，平行流过湿物料表面。气速应使物料不被气流带走，常用的范围为1～10m/s。盘内湿物料的干燥强度决定于物料结构和厚度以及干燥介质条件。 厢式干燥器的优点是构造简单，设备投资少，适应性强。缺点是热利用率低，劳动强度大，产品质量不均匀。特别适于小批量的膏状或颗粒状珍贵物料，如染料、药品等的干燥。 厢式干燥器为典型的间歇式常压干燥设备。

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101 2.洞道式干燥器 将厢式干燥器的浅盘框架置于轨道小车上，便成为洞道式干燥器，可进行连续或半连续操作，如图所示，洞道内容积大，湿物料停留时间长，适用于处理量大、干燥时间长的物料。如木材、肥皂、陶瓷等的干燥。如采用帆布、橡胶或金属丝制成的传送带来运输物料，又称为带式干燥器。

102 3.带式干燥器

103 带式干燥器（续） 干燥室的截面为长方形，内部安装有网状传送带，物料置于传送带上，气流与物料错流流动，带子在前移过程中，物料不断地与热空气接触而被干燥。传送带可以是单层的，也可以是多层的，带宽约为1～3ｍ、带长约为4～50ｍ，干燥时间约为5～120min。通常在物料的运动方向上分成许多区段，每个区段都可装设风机和加热器。在不同区段内，气流的方向、温度、湿度及速度都可以不同，如在湿料区段，操作气速可大些。 根据被干燥物料的性质不同，传送带可用帆布、橡胶、涂胶布或金属丝网制成。 物料在带式干燥器内基本可保持原状，也可同时连续干燥多种固体物料，但要求带上物料的堆积厚度、装载密度均匀一致，否则通风不均匀，会使产品质量下降。这种干燥器的生产能力及热效率均较低，热效率约在40%以下。带式干燥器适用于干燥颗粒状、块状和纤维状的物料。

104 4.转筒干燥器

105 转筒干燥器（续） 转筒干燥器的主要部件为一个与水平略呈倾斜的旋转圆筒。图为逆流操作的转筒干燥器，湿物料从转筒较高的一端加入，热空气由较低端进入与物料进行逆流接触。筒内焊有抄板，用来升举和分散物料。当转筒旋转时，物料被抄板升举到转筒上方，均匀向下洒落，与筒内流过的热空气接触，圆筒旋转一周，物料被升举洒落一次，靠这种反复升落和自身重量，湿物料沿圆筒长度方向流动，干燥后在圆筒较低一端导出。 转筒干燥器的加热方式有直接加热和间接加热两种。对于耐受高温以及对少量污染无甚影响的产品，可采用烟道气直接加热。采用间接加热时，在靠近转筒内壁装有单排或双排加热蒸汽列管，通过管壁加热湿物料，筒内通过少量空气带出水蒸汽，空气在出口处接近于饱和，加热列管也起抄板的作用，升扬物料。间接加热干燥器常用于食盐、食糖等食品的干燥，可保持食品的洁净。

106 干燥介质在转筒内的流向可与湿物料逆流，也可并流。在逆流操作中，在物料进口处，湿的固体还可起到降低气体粉尘携带量的作用。但逆流时，产品在卸料处的温度过高，在湿物料的加料处传热推动力太小，使湿物料的预热段增大。在并流操作中，气体在入口处降温快，对热敏性物料的干燥有利，物料升温快，不易粘壁，产品卸料温度较低，易于贮藏和包装。 气体的质量流速决定于固体粉尘形成的情况，对于粒径1mm左右的物料，一般取气速0.3～１m/s,粒径5mm左右的物料，气速应在3m/s以下，当用空气作为干燥介质时，入口气温一般120℃～175℃，利用炉内烟道气时，一般取540℃～800℃。

107 工业上采用的转筒直径约为1～3m，长度与直径比通常为4～10，转筒长度有时可达30m，倾斜度可从0
工业上采用的转筒直径约为1～3m，长度与直径比通常为4～10，转筒长度有时可达30m，倾斜度可从0.5°到6°，转速一般为1～8转/分，湿物料在筒内的填充系数可达0.1～0.2，转筒干燥器的体积蒸发强度约在0.0015～0.01kg/m3·s之间。 转筒干燥器的优点是：对不同物料的适应性强，操作稳定可靠，机械化程度较高。缺点是：设备笨重，结构复杂，钢材消耗量多、投资大、制造安装、检修麻烦。

108 5.气流干燥器

109 气流干燥器（续） 它的主要设备是直立圆筒形的干燥管，热空气(或烟道气)进入干燥管底部，将加料器连续送入的湿物料吹散，并悬浮在其中。干燥介质速度应大于湿物料最大颗粒的沉降速度，于是在干燥器内形成了一个气、固间进行传热、传质的气力输送床。一般物料在干燥器中停留时间约0.5～3秒，干燥后物料随气流进入旋风分离器，产品由下部收集，湿空气经袋式过滤器(或湿法、电除尘等)回收粉尘后排出。 气流干燥器适宜于处理含非结合水及结块不严重又不怕磨损的粒状物料。对粘稠状和膏状物料，采用干料返混方法和适宜的加料装置，如螺旋式加料器等等，也可正常操作。 气流干燥器的优点是： 气固间接触表面积很大，体积传递系数很高，干燥速率大。一般体积蒸发强度可达0.003～0.06kg/m3·s； 接触时间短，气、固并流操作，可以采用高温介质，对热敏性物料的干燥尤为适宜； 由于干燥伴随着气力输送，减少了产品的输送装置；

110  设备相对简单，占地面积小，运动部件少，易于维修，成本低。缺点是： 必须有高效能的粉尘收集装置，否则尾气携带的粉尘将造成很大的浪费，也会造成对环境的污染； 对有毒物质，不宜采用这种干燥方法，但如果必须采用时，可利用过热蒸汽作为干燥介质； 对结块、不易分散的物料，需要性能好的加料装置，有时还需附加粉碎过程。 为了适应较宽粒度范围湿物料的干燥和增大干燥强度，气流管的结构有多种变形，如分为两段式，它可降低干燥管高度，第一段的扩大部分可起颗粒的分级作用，大颗粒物料通过侧线星形加料器再进入第二段，以免将第二段的底部堵塞。也可为变径管或称脉冲式，它可使物料在气流中不断地改变相对运动速度，以增大传质系数，提高干燥速率。

111 6.流化床干燥器(沸腾床干燥器) 在流化床干燥器中，颗粒在热气流中上下翻动，彼此碰撞和混合，气、固间进行传热、传质，以达到干燥目的。湿物料由床层的一侧加入，由另一侧导出。热气流由下方通过多孔分布板均匀地吹入床层，进行干燥过程后，由顶部导出，经旋风分离器回收其中夹带的粉尘后排出。 可进行间歇操作，但大多数是连续操作，当蒸发表面水分时，停留时间约为0.5～２分，如果水分干燥包括内部扩散时，停留时间约为15～30分，由于床层中颗粒的不规则运动，引起返混和“短路”现象。在多层流化床中，湿物料逐层下落自最下层连续排出。在卧式多室流化床中设有若干块纵向档板，挡板与分布板之间有间距，物料可逐室通过，不致完全混合。各室的气体温度和流量也可以分别调节，有利于热量的充分利用，也可适应湿物料对气温的要求。一般在最后一室吹入冷风，使产品冷却后便于包装和贮藏。

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114 流化床干燥器的优点是： 与其他干燥器相比，传热、传质速率高。这是因为单位体积内的接触表面积大；颗粒间充分的搅混几乎消除了表面上静止的气膜，使两相间密切接触，传质系数大大增加； 由于传递速率高，气体离开床层时几乎等于或略高于床层温度，因而热效率高； 由于气体可迅速降温，所以与其它干燥器相比，可采用更高的气体入口温度； 停留时间少，这特别有利于热敏性物料。若需较长的干燥时间，则可采用多级或多室干燥器； 设备简单，无运动部件，成本费用低； 操作控制容易。

115 缺点是： 适宜于流化干燥物料是有限的。对要求降速阶段干燥时间长的物料，虽可采用多级式或多室式，但仍因“短路”和返混现象的存在，影响产品的质量。 对某些泥浆状的湿粉粒物料，尾气带走的粉尘损失太大。对粒径分布太宽的物料不可能找出适宜的气速。当大/小粒径比超过8时，就不可避免的发生沉积或气体夹带。 气体通过分布板及旋风分离器的压强降都很大，所以动力消耗很大，操作费用高，这可能大大抵消了设备成本节约。

116 7.喷雾干燥器 在喷雾干燥器中，液态物料通过喷雾方式分散成细小的液滴，在热气流中自由沉降并迅速蒸发，最后被干燥为固体颗粒与气流分离。喷雾干燥流程中的主要设备包括一直立圆筒式干燥室、雾化室、干燥介质加热器、输送设备及气、固分离设备。热气流与液滴可以并流、逆流或混合流的方式进行接触。 热空气与喷雾液滴都由干燥器顶部加入，气流作螺旋形旋转下降，液滴在接触干燥器内壁前己完成干燥过程，大颗粒收集到干燥器底部后排出，细粉随气体进入旋风分离器分出。废气在排空前经湿法洗涤塔(或其它除尘器)以提高回收率，并防止污染。

117 喷雾干燥器示意图

118 在高温介质中，干燥过程极快，而且颗粒表面温度仍接近于湿球温度，适应于处理热敏性物料；
喷雾干燥广泛应用于化工、轻工、医药、染料、塑料及食品等工业产中，特别适用于高级颗粒产品，如奶粉、医药等。它具有下列优点： 在高温介质中，干燥过程极快，而且颗粒表面温度仍接近于湿球温度，适应于处理热敏性物料； 处理物料种类广泛，如溶液、悬浮液、浆状物料等皆可，如粘度达到1Pa·s的矿物或颜料的浓浆； 喷雾干燥可直接获得干燥成品，省去蒸发、结晶、过滤、粉碎等多种工序； 能得到速溶的粉末和空心细颗粒； 过程易于连续化、自动化。

119 其缺点是： 单位产品的耗热量很高，因为湿物料的含水量很高； 机械能消耗大； 设备占空间很大，成本费高； 粉尘回收设备投资大。
容积干燥强度小。这是因为固/气比小得多。当入口气温在150℃～200℃时，干燥强度约为1～5kg水/ ，气温为350℃时，可提高到25kg水/m3·h； 实验表明，喷雾干燥的经济效果可随着处理量的增加而得到改善，当蒸发中水量超过0.6kg/s时，操作费与设备规模无关，而当处理量小于0.1kg/s时，经济效益比转筒干燥差。

120 8.滚筒干燥器 滚筒干燥器是一种间接加热的连续干燥器。它适用于溶液、悬浮液、稀糊状等流动性物料的干燥，图为一双滚筒干燥器，两滚筒的旋转方向相反，部分表面浸在料槽中，从槽中转出的滚筒表面沾上了厚度为0.3～5mm的薄层料浆，加热蒸汽通入筒内，经筒壁的热传导，使物料中的水分蒸发。水汽及夹带的粉尘由上方的排气罩排出，被干燥后的物料在滚筒外侧用刮刀刮下，经螺旋输送器送出。

121 9.干燥器选型时考虑的因数 选择干燥器大致可按以下三个步骤进行：
首先考虑可操作性，列出能处理被干燥物料的各种干燥器，这就需要从湿物料的性能出发，参考各种干燥设备在工业中常使用的范围来选择。 依据湿物料的特性，处理量以及对产品的质量及其它特殊要求，筛选出最适宜的几种干燥器。这一步需考虑一些具体因素，如物料的热敏性、易碎性、对污染的要求，含水量的大小、湿法去除的难易程度等，对初选的设备形式依据其优缺点及适应性能作进一步筛选。同时依据处理量选定操作方式，一般处理量小于50kg/h时，常采用间歇操作，当大于1000kg/h时，常采用连续装置。 估计干燥器的设备成本和操作费用，作最终的的选择。 表5-3列出主要干燥器的选择，供选型时参考。

122 粉粒状 （0.01－ 20 ）微米 湿物料的状态 物料的实例 处理量 适用的干燥器 液体或泥浆状 洗涤剂、树脂溶液、盐溶液、牛奶等 大批量
喷雾干煤器 小批量 滚筒干燥器 泥糊状 染料、颜料、硅胶、淀粉、粘土、碳酸钙等的滤饼或沉淀物 气流干燥器、 带式干燥器 真空转筒干燥器 粉粒状 （0.01－ 20 ）微米 聚氯乙烯等合成树脂、合成肥料、磷肥、活性炭、石膏、钛铁矿、谷物 气流干燥器、 转筒干燥器 、流化床干燥器 转筒干燥器, 厢式干燥器 块状 （20~100 ）微米 煤、焦碳、矿石等 转筒干燥器 厢式干燥器 片状 烟叶、薯片 带式干燥器 ,转筒干燥器 穿流厢式干燥器 高频干燥器 短纤维 酯酸纤维、硝酸纤维 带式干燥器 制品 陶瓷器、胶合板、皮革等 隧道干燥器

123 基本原理与概念 一、基本概念 1.湿空气的性质 ①湿度 ②相对湿度 ③比热容 ④焓 ⑤湿容积

124 ⑥干球温度t ⑦湿球温度 ⑧绝热饱和温度 ⑨露点td

125 2.湿度图 湿度图可分为湿-焓图和湿度-干空气温度图，用于图解计算。 等H线 ①H-I图组成 等I线 ②H-I图的应用 确定空气的状态点
等t线 ②H-I图的应用 确定空气的状态点 查取湿空气的参数 表示湿空气的状态变化 确定湿空气性质的量的大小（两股气流混和时） pV线 等φ线

126 二、干燥静力学 1. 物料衡算 ①水分蒸发量 ②绝干空气消耗量 ③单位空气消耗量 ④新鲜空气消耗量 ⑤绝干物料量 ⑥干燥产品量

127 2. 热量衡算 ①预热器 ②干燥器 ③干燥系统 ④热效率

128 三、干燥动力学 1.物料的水分 干基含水量 含水量 湿基含水量 平衡水分和自由水分 水分性质 结合水分和非结合水分

129 2.干燥速率 ①恒速阶段 ②降速阶段

130 3.干燥时间 ①恒速干燥阶段干燥时间τ1 ②降速干燥阶段干燥时间τ2