第四节固体干燥过程的平衡关系和速度关系.pptVIP

第四节 固体干燥过程的平衡关系和速度关系 一.物料中所含水分的性质 1.物料中的平衡含水量 物料表面水分产生的蒸汽压力等于空气 中水蒸气分压时，物料的含水量——该空 气状态下物料的平衡含水量X* 平衡含水量和：1）物料性质有关 2）空气性质有关 是物料在一定状态空气干燥时的极限含水量。 平衡含水量可测定：对同一物料1） 2） 2.水分和物料的结合方式： 吸附水分：物料无空隙或空隙很大，水停留再表面，结合 力很弱，表面蒸汽压等于同温度下水饱和蒸汽压 p表= ps 毛细管水：粗毛细管水 细毛细管水 溶胀水：存在物料细胞壁中 化学结合水：一般干燥除不去 1）按干燥除去的难易程度划分： 非结合水：物料表面水 的水 结合水：物料表面水 的水 2）按通过干燥可否除去区分 平衡水分：使物料和一定状态空气接触，不可除去的水 自由水分：通过干燥可除去的水 例： 说明:1）结合水、非结合水与平衡水、自由水只是区分方 法不同。 总水分＝非结合水＋结合水＝自由水＋平衡水 2）结合水，非结合水只与物料性质有关，而与空气 状态无关。 自由水，平衡水不但与物料性质有关，还与空气的 状态有关。 二.干燥曲线和干燥速率曲线 1.干燥速率：单位时间、单位干燥面积汽化的水分质量。 －汽化水分的量 －干燥面积 －干燥时间 －干燥速率 2.干燥曲线和干燥速率曲线的测定。 取一湿物料，初重G0、面积S ，在恒定条件下干燥。 记录 ，直到G不变，再测绝干GC′ 由 作图 临界含水量 1）AB-预热段 2）BC-恒速段， 恒定，且大， ，X下降呈线型 3）CDE-降速段， ， X下降渐缓，直到 三.各阶段干燥机理及影响因素 1.恒速段：－表面汽化控制阶段 1）此时物料表面保持润湿， 物料内部水分向外迁移速度大于或等于表面水分汽速度。 不变。 传质速率决定于外部表面汽化。 2）空气供给的热＝物料水分汽化需的潜热。 3）物料 不变，速率恒定。 4）此时除去的是非结合水，物料 （湿球温度下 ）。 5）影响u的因素。 传质 传热 由 由于 都恒定，故 也恒定。 要使 a:使 b: c:使空气流速 d:增大物料接触面积。 2.降速段：－内部迁移控制阶段。 （1）第一阶降速段：CD段，表面部分形成干区。 1）在湿润区， 不变，u不变，除去仍是非结合水。 2）在表干区， 除去的是结合水。 （2）第二阶降速段：DE段，表面全部形成干区。 此时 ，传热、传质途径变长， 下降，除去的是结合水。 讨论：1）水分内部迁移速度水分表面汽化速度。 传质速率决定于内部迁移之速度。 2)空气供的热一部分使水汽化，一部分使物料升温。 3）此时除去的是结合水 4）影响u的因素： 干燥速度u与空气状态无关，只与物料的性质与 接触方式有关。 （3）临界含水量X0 是恒速段和降速段水分含量的分界点， 影响干燥时 间的长短。 1 ） 和物料性质有关，吸水性物料 大。 2）同种物料，其厚度、分散程度不同， 不同，愈分散 小。 3）与干燥速率有关，u愈大，则 愈大 例：画出干燥中空气变化轨道 四.恒定干燥条件下干燥时间的计算 1.恒速段： 1）由干燥速率曲线计算： 2）由对流传热系数计算： 干燥 * * 非结合水 结合水 则 （1）水平吹过 －可由经验公式计算 （2）