现代卫生陶瓷生产技术-010课件.ppt

1、1v342 干燥原理干燥原理v 当坯体与一定温度及湿度的静止空气相当坯体与一定温度及湿度的静止空气相接触，接触，势必释放出或吸收水分势必释放出或吸收水分，使坯体含水，使坯体含水率达到某一平衡数值。率达到某一平衡数值。v 在一定温度下，任何含水的在一定温度下，任何含水的湿物料湿物料都有都有一定的一定的蒸气压蒸气压,当此蒸气压当此蒸气压大于大于周围周围气体中的气体中的水汽分压水汽分压时时,水分将水分将汽化汽化。汽化所需热量，或。汽化所需热量，或来自周围热气体，或由其他热源通过辐射、来自周围热气体，或由其他热源通过辐射、热传导提供。热传导提供。2v 空间中的蒸汽分子返回到液体中去的过空间中的蒸汽分子

2、返回到液体中去的过程叫做程叫做凝结凝结。v 凝结的逆过程，即液体分子飞到空间变凝结的逆过程，即液体分子飞到空间变成蒸汽的现象，叫成蒸汽的现象，叫蒸发蒸发。v 在汽、液共存的条件下，蒸发和凝结现在汽、液共存的条件下，蒸发和凝结现象同时存在，若蒸发率象同时存在，若蒸发率大于大于凝结率，则宏观凝结率，则宏观上表现为液体的上表现为液体的蒸发蒸发；v 若蒸发率若蒸发率小于小于凝结率，则宏观上表现为凝结率，则宏观上表现为蒸汽的蒸汽的凝结凝结；二者；二者相等相等时，则处于时，则处于饱和饱和状态，状态，此时空间蒸汽的压力称为对应此时空间蒸汽的压力称为对应平衡温度下的平衡温度下的饱和蒸汽压饱和蒸汽压Ps。3v

3、v例如：工程中定义标准环境条件为温度例如：工程中定义标准环境条件为温度20oC，相对湿度相对湿度65%，大气压力，大气压力101325Pa。已知。已知水水蒸汽蒸汽在在20oC时的时的饱和蒸汽压饱和蒸汽压为为2333Pa(175托托)，则可计算出标准环境条件下大气，则可计算出标准环境条件下大气中水的中水的分压力分压力为为:v0.65 2333=1516Pa(11.375托托)。4v所谓所谓绝对湿度绝对湿度是指单位体积是指单位体积(1m3)的湿空气中所含的湿空气中所含水蒸汽的质量。水蒸汽的质量。v相对湿度相对湿度是是绝对湿度绝对湿度和相同温度下可能达到的和相同温度下可能达到的最最大绝对湿度大绝对湿

4、度(即同温度的饱和空气的绝对湿度即同温度的饱和空气的绝对湿度)的的比比值值：v当当 0时，表明时，表明空气中水蒸汽含量为零空气中水蒸汽含量为零，此时湿，此时湿空气即为空气即为干空气干空气，v当当1时，湿空气为时，湿空气为饱和空气饱和空气，v所以所以相对湿度相对湿度表示湿空气离开表示湿空气离开饱和饱和空气空气远近程度远近程度。有时，相对湿度也叫有时，相对湿度也叫饱和度饱和度。v 5v 空气的空气的干湿程度干湿程度和空气中所含有的水汽和空气中所含有的水汽量量接近饱和的程度接近饱和的程度有关，而和空气中含有水有关，而和空气中含有水汽的汽的绝对量却无直接关系绝对量却无直接关系。v 例如，空气中所含有的

5、水汽的压强同样例如，空气中所含有的水汽的压强同样等于等于1606.24Pa（12.79毫米汞柱）时，在炎毫米汞柱）时，在炎热的热的夏天中午夏天中午，气温约，气温约35，人们并，人们并不感到不感到潮湿潮湿，因此时离水汽饱和气压还很远，物体，因此时离水汽饱和气压还很远，物体中的水分还能够继续蒸发。中的水分还能够继续蒸发。v 而在而在较冷的秋天较冷的秋天，大约，大约15左右，人们左右，人们却会感到却会感到潮湿潮湿，因这时的水汽压已经达到过，因这时的水汽压已经达到过饱和，水分不但不能蒸发，而且还要凝结成饱和，水分不但不能蒸发，而且还要凝结成水。水。6v 我们把空气中实际所含有的水汽的密度我们把空气中实

6、际所含有的水汽的密度1与同温度时饱和水汽密度与同温度时饱和水汽密度2的百分比的百分比1/2100叫做相对湿度。也可以用叫做相对湿度。也可以用水汽水汽压强压强的比来表示：的比来表示：v 例如，空气中含有水汽的压强为例如，空气中含有水汽的压强为1606.24Pa（12.79毫米汞柱），毫米汞柱），v1.在在35时，时，饱和蒸汽压饱和蒸汽压为为5938.52Pa（44.55毫米汞柱），空气的毫米汞柱），空气的相对湿度约为相对湿度约为27%，v 2.而在而在15时，时，饱和蒸汽压饱和蒸汽压是是1606.24Pa（12.79毫米汞柱），毫米汞柱），相对湿度是相对湿度是100。7v3421 坯体中的水分坯

7、体中的水分v坯体中所含的水分有坯体中所含的水分有物理水物理水和和化学水化学水两大类。两大类。v化学水化学水在坯体组成中与其他成分在坯体组成中与其他成分互相化合互相化合不不能在干燥过程中排出。因此干燥过程只涉及能在干燥过程中排出。因此干燥过程只涉及物理水。物理水。v物理水又分为物理水又分为自由水自由水和和大气吸附水大气吸附水两种。两种。8v（1）自由水自由水v 自由水存在于坯体的自由水存在于坯体的大毛细管大毛细管内，与坯内，与坯体结合松弛。坯体中自由水的蒸发就像体结合松弛。坯体中自由水的蒸发就像自由自由液面上水的蒸发液面上水的蒸发一样，一样，坯体表面坯体表面水蒸汽的分水蒸汽的分压力，压力，等于等

8、于其表面温度下的其表面温度下的饱和饱和水蒸汽分压水蒸汽分压力。力。v饱和水蒸汽分压力：空气中水蒸汽呈饱和水蒸汽分压力：空气中水蒸汽呈饱和饱和状状态时水蒸汽部分的压力。态时水蒸汽部分的压力。v 坯体中自由水排出时，物料的坯体中自由水排出时，物料的颗粒靠扰颗粒靠扰，因而发生因而发生体积收缩体积收缩，故自由水又称为，故自由水又称为收缩水收缩水。9v（2）大气吸附水）大气吸附水v 大气吸附水大气吸附水是存在于坯体是存在于坯体微毛细管微毛细管（直径小于（直径小于0.1m）内及胶体颗粒表面的水，与坯体结合比较）内及胶体颗粒表面的水，与坯体结合比较牢固（属物理化学作用）。牢固（属物理化学作用）。v 当大气吸

9、附水当大气吸附水排出排出时，坯体表面水蒸汽的时，坯体表面水蒸汽的分压分压力将力将小于小于坯体表面温度下的坯体表面温度下的饱和饱和水蒸汽分压力。水蒸汽分压力。v 在干燥过程中，当在干燥过程中，当坯体表面水蒸汽坯体表面水蒸汽分压力分压力等于等于周周围围干燥介质的水蒸汽干燥介质的水蒸汽分压力时，干燥过程即停止，分压力时，干燥过程即停止，水分不能继续排出，此时坯体中所含的水分称为水分不能继续排出，此时坯体中所含的水分称为平平衡水衡水。v 平衡水平衡水是大气吸附水的是大气吸附水的一部分一部分，它的多少取决，它的多少取决于干燥介质的于干燥介质的温度和相对湿度温度和相对湿度。10v平衡水分和自由水分定义：平

10、衡水分和自由水分定义：v 平衡水分平衡水分是指在一定空气状态下，物料是指在一定空气状态下，物料表面产生的水蒸汽分压表面产生的水蒸汽分压与与空气中水蒸汽空气中水蒸汽分压分压相等相等时，物料中所含的水分，既时，物料中所含的水分，既不能干燥出不能干燥出去的水分去的水分。v 自由水分自由水分是指物料中所含的是指物料中所含的大于平衡水大于平衡水分的那一部分水，即在干燥中分的那一部分水，即在干燥中可以除去可以除去的水的水分。分。11v 当坯体当坯体周围介质周围介质的的相对湿度为相对湿度为100%时，与它相平衡的水分时，与它相平衡的水分是坯体内是坯体内大气吸附水大气吸附水的的最高点最高点，超过此点超过此点即

11、为即为自由水自由水。v 在温度不变而在温度不变而相对湿度逐渐降低相对湿度逐渐降低时，解吸着范围逐渐增大，时，解吸着范围逐渐增大，平衡水则相应减小平衡水则相应减小，相对湿度相对湿度达到达到0%时，时，平衡水平衡水分变为分变为0，大气，大气吸附水全部解吸着。吸附水全部解吸着。v物料去湿而变干称为物料去湿而变干称为解吸解吸作用。作用。v如果如果物料表面的水蒸气分压力物料表面的水蒸气分压力小于小于空气中的水蒸气分压力空气中的水蒸气分压力，那么，那么物料表面就会从周围空气中吸收水蒸气而变湿称为物料表面就会从周围空气中吸收水蒸气而变湿称为吸湿吸湿作用作用 12v 坯体坯体平衡水分平衡水分与介质与介质相对湿

12、度相对湿度关系的曲关系的曲线亦称线亦称等温吸附线等温吸附线。v 坯体水分，坯体水分，超过超过此线的区域为此线的区域为干燥干燥范围，范围，低于低于此线的区域为此线的区域为吸湿吸湿范围，范围，吸湿范围内的吸湿范围内的水不能排除水不能排除。v 在在排出大气吸附水排出大气吸附水时，坯体时，坯体体积不发生体积不发生收缩收缩，比较，比较安全安全。13v3422 坯体的坯体的干燥过程干燥过程v（一）对流干燥过程中的（一）对流干燥过程中的热热交换与交换与质质交换。交换。v 在对流干燥过程中介质与坯体之间既有在对流干燥过程中介质与坯体之间既有热热交换，又有交换，又有质质交换，可以将其分为交换，可以将其分为三个三

13、个既既同时进行又相互联系的过程：同时进行又相互联系的过程：14v（1）传）传热热过程过程v 干燥干燥介质介质的的热量热量以以对流方式对流方式传给传给坯体表坯体表面面，又以，又以传导方式传导方式从表面传向从表面传向坯体内部坯体内部。v 坯体坯体表面的水分表面的水分得到得到热量热量而而汽化汽化，由液，由液态变为气态。态变为气态。15v（2）外扩散外扩散过程过程v 坯体坯体表面表面产生的产生的水蒸汽水蒸汽，在，在浓度差浓度差的作的作用下，以用下，以扩散方式扩散方式由坯体表面由坯体表面向干燥介质向干燥介质中中移动移动。16v（3）内扩散内扩散过程过程v 由于湿坯体表面水分蒸发，使其由于湿坯体表面水分蒸

14、发，使其内部内部产产生生湿度梯度湿度梯度，促使，促使水分水分由由浓度较高浓度较高的的内层内层向向浓度较低浓度较低的的外层扩散外层扩散，称，称湿传导湿传导或或湿扩散湿扩散。v 当坯体中存在有当坯体中存在有温度梯度温度梯度时，也时，也会引起会引起水分的扩散移动水分的扩散移动，水分扩散移动的，水分扩散移动的方向方向指向指向温度降低的方向，即与温度降低的方向，即与温度梯度温度梯度的的指向相反指向相反，这种这种单由温度梯度引起的水分移动单由温度梯度引起的水分移动称称热湿传热湿传导导或称或称热扩散热扩散。v 在实际的干燥过程中，水分的内扩散过程在实际的干燥过程中，水分的内扩散过程一般包括一般包括湿传导湿传

15、导和和热湿传导热湿传导的的共同作用共同作用。17v（二）坯体干燥过程的特点（二）坯体干燥过程的特点v 在干燥条件稳定的情况下，坯体在干燥条件稳定的情况下，坯体表面温表面温度度、水分含量水分含量、干燥速率干燥速率与与时间时间的关系见下的关系见下图，可将干燥过程依次分为几个阶段：图，可将干燥过程依次分为几个阶段：18v（1）加热加热阶段阶段v 由于干燥介质在单位时间内传给坯体表面的热量大于表面水分蒸发由于干燥介质在单位时间内传给坯体表面的热量大于表面水分蒸发所消耗的热量，因此受热所消耗的热量，因此受热表面温度逐步升高表面温度逐步升高，直至等于干燥介质的，直至等于干燥介质的湿球湿球温度温度。到达图中

16、。到达图中A点，此时表面获得热与蒸发耗热达到动平衡，温度不点，此时表面获得热与蒸发耗热达到动平衡，温度不变。此阶段坯体变。此阶段坯体水分减少水分减少，干燥速率增加干燥速率增加。AKAKAK19v（2）等速干燥等速干燥阶段阶段v 本阶段仍继续进行自由水排除。由于坯体含水本阶段仍继续进行自由水排除。由于坯体含水分较高，表面蒸发了多少水量，内部就能补充多少分较高，表面蒸发了多少水量，内部就能补充多少水量，水量，即坯体内部水分移动速度（内扩散速度）等即坯体内部水分移动速度（内扩散速度）等于表面水分蒸发速度于表面水分蒸发速度，亦等于外扩散速度，所以表，亦等于外扩散速度，所以表面维持面维持潮湿潮湿状态。状

17、态。v 另外，介质传给坯体表面的热量等于水分汽化另外，介质传给坯体表面的热量等于水分汽化所需之热量，所以坯体所需之热量，所以坯体表面温度不变表面温度不变，等于介质的，等于介质的湿球温度湿球温度。v 坯体表面的水蒸汽分压等于表面温度下的饱和坯体表面的水蒸汽分压等于表面温度下的饱和水蒸汽分压，干燥速率恒定，故称水蒸汽分压，干燥速率恒定，故称等速干燥等速干燥阶段。阶段。v 20AK等速干燥等速干燥21v v 因本阶段是排除自由水，故坯体会产生因本阶段是排除自由水，故坯体会产生体积收缩体积收缩，收缩量与水分降低量成，收缩量与水分降低量成直线直线关系，关系，若操作不当，干燥过快，坯体极易变形、开若操作不

18、当，干燥过快，坯体极易变形、开裂，造成干燥废品。裂，造成干燥废品。v 等速干燥阶段结束时，物料水分降低到等速干燥阶段结束时，物料水分降低到临界值，临界值，K点即为点即为临界水分点临界水分点。此时尽管物。此时尽管物料内部仍是自由水。但在表面一薄层内已开料内部仍是自由水。但在表面一薄层内已开始出现大气吸附水。始出现大气吸附水。22v（3）降速干燥降速干燥阶段阶段v K点点为等速干燥阶段与降速干燥阶段的为等速干燥阶段与降速干燥阶段的转折点。自转折点。自K点继续降低水分，过程即进入点继续降低水分，过程即进入降速阶段降速阶段。v 此时，坯体含水量减少，此时，坯体含水量减少，内扩散内扩散速度速度赶赶不上不

19、上表面表面水分蒸发速度水分蒸发速度和外扩散速度，表面和外扩散速度，表面不再维持潮湿不再维持潮湿，干燥速率逐渐降低。由于表，干燥速率逐渐降低。由于表面水分蒸发所需热量减少，物料温度开始逐面水分蒸发所需热量减少，物料温度开始逐渐升高。渐升高。物料表面水蒸汽分压小于表面温度物料表面水蒸汽分压小于表面温度下的饱和蒸汽分压。下的饱和蒸汽分压。23AKAKAK降速干燥降速干燥24v 此阶段排除的是大气吸附水。当物料水此阶段排除的是大气吸附水。当物料水分下降至分下降至等于平衡水分等于平衡水分时，干燥速率变为零，时，干燥速率变为零，干燥过程终止。即使延长干燥时间，物料水干燥过程终止。即使延长干燥时间，物料水分

20、也不再变化。此时物料的表面温度等于介分也不再变化。此时物料的表面温度等于介质的质的干球温度干球温度，表面水蒸汽分压等于介质的，表面水蒸汽分压等于介质的水蒸汽分压。水蒸汽分压。v 降速干燥阶段的干燥速率，取决于内扩降速干燥阶段的干燥速率，取决于内扩散速率，故又称散速率，故又称内扩散控制阶段内扩散控制阶段，此时，物，此时，物料的结构、形状、尺寸等因素影响着干燥速料的结构、形状、尺寸等因素影响着干燥速率。率。v 由于本阶段排除的是大气吸附水，坯体由于本阶段排除的是大气吸附水，坯体不产生体积收缩不产生体积收缩，不会产生干燥废品。，不会产生干燥废品。25v3423 影响干燥速率的因素影响干燥速率的因素v

21、研究影响干燥速率的因素是为了研究影响干燥速率的因素是为了强化干燥过程强化干燥过程、缩短干燥时间缩短干燥时间和和提高干燥质量提高干燥质量。v（一）（一）加快传热速率加快传热速率v在对流干燥中，热空气传给坯体的热景为：在对流干燥中，热空气传给坯体的热景为：Q=a（tf-ts）F kJ/hv式中式中 a-对流对流传热系数传热系数，KJ/（m2 h K）v tf，ts-分别为干燥介质和坯体分别为干燥介质和坯体表面温度表面温度，v F-对流传热对流传热面积面积，m2v由上式可见，为提高传热速率，应做到：由上式可见，为提高传热速率，应做到：v（1）提高干燥介质温度提高干燥介质温度，但要注意不使坯体表面温度

22、上升过快，但要注意不使坯体表面温度上升过快，以免开裂。以免开裂。v（2）增加传热面积增加传热面积。即增加坯体与气流接触的面积，如生产中改。即增加坯体与气流接触的面积，如生产中改变坯体装窑方法，变单面干燥为双面干燥等措施，即可增加传热变坯体装窑方法，变单面干燥为双面干燥等措施，即可增加传热面积。面积。v（3）提高对流传热系数提高对流传热系数a。常用的办法是增大气流相对于物料的。常用的办法是增大气流相对于物料的流速，减薄流体边界层厚度等。流速，减薄流体边界层厚度等。26v（二）提高（二）提高外扩散速率外扩散速率v根据前面的分析，当处于根据前面的分析，当处于等速干燥阶段等速干燥阶段时，时，外扩散阻力

23、外扩散阻力成为左右整成为左右整个干燥速度的个干燥速度的主要矛盾主要矛盾，因此，因此，降低外扩散阻力降低外扩散阻力，提高外扩散速率，提高外扩散速率，对缩短整个干燥周期影响最大。对缩短整个干燥周期影响最大。v根据根据传质原理传质原理，外扩散属于对流传质外扩散属于对流传质，故外扩散速率可表示为，故外扩散速率可表示为v式中式中 -水汽由物料表面向干燥介质中扩散的速率，（水汽由物料表面向干燥介质中扩散的速率，（m2h）；）；vCs，Cf分别为分别为坯体表面坯体表面和和干燥介质干燥介质的的水汽浓度水汽浓度，kg/m3；vad对流传质系数，根据刘易斯分式：对流传质系数，根据刘易斯分式：ad=a/（C）；）；

24、va对流传热系数，对流传热系数，KJ/（m2 h K）；）；v由上式可知：由上式可知：外扩散阻力也主要发生在边界层里外扩散阻力也主要发生在边界层里。因此，增大。因此，增大介质介质流速流速，减薄边界层厚度减薄边界层厚度等提高等提高a的因素，可同时提高的因素，可同时提高ad，利于提高干，利于提高干燥速率。其次，燥速率。其次，降低介质的水蒸汽浓度降低介质的水蒸汽浓度，增加，增加传质面积传质面积，也可，也可加快加快干燥速率。干燥速率。27v（三）（三）提高水分的内扩散速率提高水分的内扩散速率v内扩散包括内扩散包括湿湿扩散和扩散和热热扩散的共同作用，故扩散的共同作用，故分别讨论分别讨论v（1）湿扩散湿扩

25、散v坯体厚度为坯体厚度为S；vC。为与为与初始时刻初始时刻相应的水分分布，相应的水分分布，vCc为为等速阶段等速阶段某一时刻的水分分布，其形状某一时刻的水分分布，其形状为一为一抛物线抛物线。v 随着水分的不断排除，曲线不断下移，随着水分的不断排除，曲线不断下移，当当干燥结束干燥结束时，相应的水分分布变为时，相应的水分分布变为平行横平行横轴轴的直线段，其值的直线段，其值决定于干燥介质湿含量决定于干燥介质湿含量。28坯体双面干燥时内部水分的分布坯体双面干燥时内部水分的分布 29v（2）热扩散热扩散v热扩散热扩散是指物料中存在是指物料中存在温度梯度温度梯度而而引起引起的的水水分移动分移动。v产生该现

26、象的原因可解释为：产生该现象的原因可解释为：va 高温处高温处水分子的动能大水分子的动能大，且较易向低温处，且较易向低温处扩散；扩散；30vb湿坯体干燥时，水分是湿坯体干燥时，水分是沿毛细管运动沿毛细管运动的。的。v v 设其中有半径为设其中有半径为R的毛细管，两端温度的毛细管，两端温度不同，则不同，则温度高温度高处水的处水的表面张力系数表面张力系数小小，液，液体弯月面上的压强体弯月面上的压强大大，而低温处反之。，而低温处反之。v 在此在此压强差的推动下压强差的推动下，促使，促使水分向低温水分向低温端端移动。移动。31 干燥时物料内部水分的移动可以看成干燥时物料内部水分的移动可以看成水沿毛细水

27、沿毛细管的流动管的流动。毛细管液体弯月面上的压强表示为：。毛细管液体弯月面上的压强表示为：pM=p-2a/R，当毛细管两端温度当毛细管两端温度T1T2，pM1-pM2=2(a2a1)/RP32毛细现象毛细现象（a）水在毛细管中上升；（）水在毛细管中上升；（b）水银在毛细管中下降）水银在毛细管中下降毛细管力应用毛细管力应用毛巾，植物，毛巾，植物，一楼潮湿，一楼潮湿，锄地，锄地，33v热扩散引起的水分移动速度可表示为：热扩散引起的水分移动速度可表示为：v式中：式中：热扩散系数，热扩散系数，1/K。v内扩散的总速率，应为湿扩散与热扩散速率之和，内扩散的总速率，应为湿扩散与热扩散速率之和，即即v当热扩

28、散的方向与湿扩散的方向一致时，上式括号当热扩散的方向与湿扩散的方向一致时，上式括号内取正号，两种作用相加，扩散增强；反之取负号，内取正号，两种作用相加，扩散增强；反之取负号，两种作用相减，扩散减弱。两种作用相减，扩散减弱。34v由上式可见，由上式可见，为加快内扩散速率为加快内扩散速率应该：应该：v（1）使热扩散与湿扩散方向一致。使热扩散与湿扩散方向一致。在一般对流干燥中，物料表面温度在一般对流干燥中，物料表面温度高于中心温度，高于中心温度，温度梯度与湿度梯度的方向刚好相反，热扩散成为干燥温度梯度与湿度梯度的方向刚好相反，热扩散成为干燥过程的阻碍因素过程的阻碍因素。若能。若能设法使物料中心温度高

29、于表面温度设法使物料中心温度高于表面温度，则热扩散与，则热扩散与湿扩散方向一致，将大大加快干燥速率。湿扩散方向一致，将大大加快干燥速率。v（2）当热扩散与湿扩散方向一致时，强化传热，）当热扩散与湿扩散方向一致时，强化传热，提高物料内的温度梯提高物料内的温度梯度度对加快干燥无疑是有利的。若两者方向相反时，加大温度梯度虽然增对加快干燥无疑是有利的。若两者方向相反时，加大温度梯度虽然增大了热扩散的阻碍作用，却又因传热增强，物料温度提高，而使湿扩散大了热扩散的阻碍作用，却又因传热增强，物料温度提高，而使湿扩散得以加强，故仍能在一定程度上加快干燥。得以加强，故仍能在一定程度上加快干燥。v（3）减薄坯体厚

30、度减薄坯体厚度和变单面干燥为和变单面干燥为双面干燥双面干燥。v（4）降低介质的总压力降低介质的总压力，有利于提高扩散系数，有利于提高扩散系数D，从而加快湿扩散速率；，从而加快湿扩散速率；v（5）其他坯体性质和形状等方面和因素。）其他坯体性质和形状等方面和因素。v 降速干燥阶段降速干燥阶段，属于，属于内扩散控制范围内扩散控制范围，内扩散阻力成为整个干燥过，内扩散阻力成为整个干燥过程的主要矛盾，此时采取上述措旋，对于缩短干燥总时间将是有效的。程的主要矛盾，此时采取上述措旋，对于缩短干燥总时间将是有效的。35v343 干燥过程计算干燥过程计算v3431 空气的状态参数空气的状态参数v空气空气是最常用

31、的是最常用的干燥介质干燥介质，空气的状状参数，空气的状状参数及其变化的规律，是进行干燥计算的基础。及其变化的规律，是进行干燥计算的基础。此外，对于利用烟气作为干燥介质的系统也此外，对于利用烟气作为干燥介质的系统也可以作为参考。因为烟气的成分在实际上与可以作为参考。因为烟气的成分在实际上与空气相差无几。空气相差无几。36v在干燥技术上对作为干燥介质的空气只关心在干燥技术上对作为干燥介质的空气只关心其其所含的水分所含的水分，都称其为湿空气。，都称其为湿空气。v并将它分为两部分：并将它分为两部分：绝干空气绝干空气（下简称干空（下简称干空气）与气）与水蒸汽水蒸汽。v湿空气湿空气的的总压力总压力P等于等

32、于干空气的分压力干空气的分压力Pa与与水蒸汽的分压力水蒸汽的分压力PW之之和和，即：，即：vP=PW+Pa37v(1)空气的空气的绝对湿度绝对湿度v定义：空气的绝对湿度为定义：空气的绝对湿度为1m3湿空气中所含水蒸汽的质量（湿空气中所含水蒸汽的质量（kg数），单数），单位：位：kg/m3。它等于水蒸汽在其分压力与温度下的密度，常以。它等于水蒸汽在其分压力与温度下的密度，常以Pw表示。表示。v（2）空气的）空气的相对湿度相对湿度v定义：空气的相对湿度为空气的定义：空气的相对湿度为空气的绝对湿度绝对湿度与同温度同压力下与同温度同压力下饱和湿空气饱和湿空气的绝对湿度的绝对湿度的比值的比值%，常以，常

33、以表示。表示。v显然，对于绝干空气：显然，对于绝干空气：=0；饱和空气：；饱和空气：=100%；未饱和空气：；未饱和空气：0100%。v 相对湿度反映了空气作为干燥介质时所具有的干燥能力。空气的相相对湿度反映了空气作为干燥介质时所具有的干燥能力。空气的相对湿度对湿度愈低愈低，则吸收水蒸汽的能力，则吸收水蒸汽的能力愈强愈强，因而干燥速度就愈快；反之则，因而干燥速度就愈快；反之则慢。慢。v 当相对湿度达到当相对湿度达到100%时，就完全时，就完全失去了干燥能力失去了干燥能力，而且，当温度继，而且，当温度继续续降低降低时，反而有时，反而有水汽冷凝水汽冷凝在欲干燥的坯体表面，造成干燥废品。在欲干燥的坯

34、体表面，造成干燥废品。38v（3）空气的湿含量空气的湿含量v定义：定义：湿含量湿含量是湿空气中是湿空气中每每1kg绝干空气绝干空气中中所含所含水汽的质量水汽的质量kg数数，即为，即为水蒸汽密度水蒸汽密度与与干干空气密度之比，常以空气密度之比，常以X表示：表示：v kg水汽水汽/kg干空气干空气v式中：式中：干空气之密度，干空气之密度，kg/m3v 饱和水蒸汽的分压力饱和水蒸汽的分压力v由上式可知：湿含量由上式可知：湿含量X在大气压力在大气压力P为一定时，为一定时，仅与温度仅与温度t和相对湿度和相对湿度有关。有关。39v（4）空气的）空气的热含量热含量Iv定义：湿空气的定义：湿空气的热含量为热含

35、量为1kg的的干空气干空气及其及其所带所带水蒸汽水蒸汽的的热含量之和热含量之和，即，即1kg干空气与干空气与Xkg水蒸汽热含量之和，常用符号水蒸汽热含量之和，常用符号I表示。表示。v当空气温度为当空气温度为t时，时，1kg的干空气的热含量的干空气的热含量Ia=Cat，Ca为干空气的比热，近似取为干空气的比热，近似取1.01KJ/（kgK）；）；40v又又1kg蒸汽的热含量为：蒸汽的热含量为：v KJ/kg水蒸汽水蒸汽v式中：式中：2490为水蒸汽在为水蒸汽在0时的汽化潜热，时的汽化潜热，KJ/kg；1.93为为在干燥介质温度范围内水蒸汽的平均定压质量比热，在干燥介质温度范围内水蒸汽的平均定压质

36、量比热，KJ/（kgK）。）。v故，湿空气的故，湿空气的热含量热含量可写为：可写为：v v或或 I=（1.01+1.93X）t+2490Xv上式右侧第一项为湿空气的上式右侧第一项为湿空气的显热显热，第二项为水蒸汽的，第二项为水蒸汽的潜热潜热。v在干燥过程中，在干燥过程中，只有显热能被利用只有显热能被利用。因此，从热利用角度来。因此，从热利用角度来看，看，提高空气温度提高空气温度t，比提高，比提高X有利。有利。但有时为了控制干燥速但有时为了控制干燥速度必须适当降低空气温度和提高其湿度。度必须适当降低空气温度和提高其湿度。41v（5）干球温度与湿球湿度干球温度与湿球湿度v 干球温度干球温度为空气的

37、为空气的实际温度实际温度，湿球温度湿球温度为用湿球温度计为用湿球温度计所测出的空气温度。所测出的空气温度。v 包裹湿球的纱布包裹湿球的纱布浸入浸入盛水容器中，表面维持盛水容器中，表面维持润湿润湿。若周。若周围空气未被饱和，纱布表面的围空气未被饱和，纱布表面的水分就被蒸发成汽水分就被蒸发成汽，进入空气，进入空气中，所需的中，所需的汽化热汽化热，由纱布上的水提供，因而，由纱布上的水提供，因而水温下降水温下降，低，低于周围空气温度，于是有于周围空气温度，于是有热量自空气传入水膜热量自空气传入水膜。v 当传入的热量与水分蒸发所需的当传入的热量与水分蒸发所需的热量相等热量相等时，湿球上时，湿球上的水温不

38、再下降，此时的温度就是的水温不再下降，此时的温度就是湿球温度湿球温度.v 空气的空气的相对湿度愈小相对湿度愈小，湿球温度比干球温度就，湿球温度比干球温度就低得愈低得愈多多。v 用途：根据干、湿球温度的差值，可以确定空气的相对用途：根据干、湿球温度的差值，可以确定空气的相对湿度。湿度。42其中一支温度计的其中一支温度计的温包上裹有一层湿温包上裹有一层湿纱布即为湿球温度纱布即为湿球温度计，另一支为干球计，另一支为干球温度计。温度计。1 干球温度计干球温度计2 湿球温度计湿球温度计3 洁净的棉纱洁净的棉纱4 盛水的杯盛水的杯5 温度刻度尺温度刻度尺 干湿球温度计干湿球温度计 43v（6）露点露点v

39、空气在空气在湿含量不变的情况下湿含量不变的情况下，冷却到饱冷却到饱和状态时和状态时的温度，称为的温度，称为露点露点。v 若继续降温，空气中的水汽将开始凝结，若继续降温，空气中的水汽将开始凝结，即结露。所以露点就是与湿空气中水蒸汽分即结露。所以露点就是与湿空气中水蒸汽分压力相对应的饱和温度。压力相对应的饱和温度。v 若湿空气若湿空气已已饱和，则饱和，则干球、湿球和露点干球、湿球和露点三三者者顺序？顺序？v 若湿空气若湿空气未未饱和，则饱和，则干球、湿球和露点干球、湿球和露点三三者者顺序？顺序？相等相等干球温度干球温度湿球温度湿球温度露点露点44v例：设烟气总压力为例：设烟气总压力为92140Pa

40、，求当烟气中水蒸，求当烟气中水蒸汽的容积成分为汽的容积成分为6.1%和和8%时，露点各为多少？时，露点各为多少？v解：当烟气中水蒸汽的容积成分为解：当烟气中水蒸汽的容积成分为6.1%和和8%时，时，相应水蒸汽的分压力分别为：相应水蒸汽的分压力分别为：v v由饱和空气的水蒸汽分压力查得对应由饱和空气的水蒸汽分压力查得对应Pw1和和Pw2时时的饱和温度分别为：的饱和温度分别为：vt1=35 t2=40v由此可见，由此可见，水蒸汽含量提高时，气体的露点也提高水蒸汽含量提高时，气体的露点也提高 45v 上例中是假定烟气中不含有上例中是假定烟气中不含有SO2。实际。实际上，燃料中一般都含有少量硫分，燃烧

41、后成上，燃料中一般都含有少量硫分，燃烧后成为气态转入烟气中，为气态转入烟气中，当烟气中含有少量当烟气中含有少量SO2时，烟气的露点将急剧上升时，烟气的露点将急剧上升，如用作干燥介，如用作干燥介质一旦烟温降至质一旦烟温降至露点以下露点以下，烟气中析出水滴，烟气中析出水滴，溶入溶入SO3形成形成酸雾酸雾，不仅造成排烟机和金属，不仅造成排烟机和金属构件的腐蚀（称低温腐蚀）而且会使坯体污构件的腐蚀（称低温腐蚀）而且会使坯体污染，造成干燥废品，需要特别注意。染，造成干燥废品，需要特别注意。46v3433 干燥过程的物料平衡与热平衡干燥过程的物料平衡与热平衡v 进行物料平衡与热平衡计算的进行物料平衡与热平

42、衡计算的目的目的是：是：确定每小时确定每小时蒸发的水量蒸发的水量，应，应供给的空气量供给的空气量和和消耗的热量消耗的热量等，以衡量干燥器的结构和操作等，以衡量干燥器的结构和操作是否合理或为干燥器的设计提供依据。是否合理或为干燥器的设计提供依据。47v（一）（一）对流式干燥系统的一般流程概述对流式干燥系统的一般流程概述v以空气作干燥介质的对流式干燥系统为例加以空气作干燥介质的对流式干燥系统为例加以说明：以说明：v冷空气冷空气由鼓风机送入空气预热器或热风炉内由鼓风机送入空气预热器或热风炉内加热加热，提高温度提高温度后进入干燥器内后进入干燥器内坯坯体则由干燥器之一端（头部）进入体则由干燥器之一端（头部）进入，在干，在干燥器内，燥器内，坯体与空气逆向坯体与空气逆向流动，坯体干燥后由另一端（尾部）流动，坯体干燥后由另一端（尾部）排出，废气则由头部排出。排出，废气则由头部排出。湿坯干坯