小于臨界含水量的是結合水分課件

1、知識點編號：ZYKC20112902030501干燥速率 新課導入 首先回顧一下上知識點“濕物料中水分的性質”中講述的內容。 一、結合水分和非結合水分 根據(jù)物料本身的性質，即物料中所含水分被除去的難易程度，可將物料中所含的水分分為結合水分和非結合水分。1.非結合水分 物料表面的吸附水分和存在于大孔隙中的水分，屬于與物料的機械結合水分，與物料之間的結合力弱，其飽和蒸氣壓等于同溫度下純水的飽和蒸氣壓，用干燥的方法容易除去，這部分水分稱為非結合水分。2.結合水分 物料中毛細管內的水分、細胞壁內的水分以及與物料結合力較強的水分，所產(chǎn)生的蒸氣壓低于同溫度下純水的飽和蒸氣壓，用干燥方法不易除去，這部分水分

2、稱為結合水分。在干燥過程中，除去結合水分比除去非結合水分難。 二、平衡水分和自由水分 根據(jù)物料干燥過程中的干燥情況，物料中所含的水分分為平衡水分和自由水分。 1.平衡水分 一物料與一定濕度和溫度的空氣接觸時，要產(chǎn)生水分的擴散或遷移。當物料表面產(chǎn)生的水汽分壓等于空氣中的水汽分壓時，兩者處于平衡狀態(tài)，即物料中所含的水分將永遠維持一定值，不因與空氣接觸的時間延長而改變。此時物料中所含水分稱為在該情況下（一定濕度和溫度的空氣）物料的平衡含水量，又稱平衡水分，用X*表示，單位為kg（水）/kg（干料）。不同物料有不同的平衡水分；同一物料又因所接觸的空氣性質（溫度、濕度）而不同。 2.自由水分 濕物料中的

3、水分含量大于平衡水分時，則其含水量與平衡水分之差稱為自由水分。平衡水分和自由水分還有一種非常通俗的說法，即：在一定干燥條件下，能用干燥方法除去的水分稱為自由水分；用干燥方法不能除去的水分稱為平衡水分。新課導入 濕物料在干燥過程中，有時快，有時慢，用什么指標來衡量呢？前面介紹的結合水分與非結合水分、平衡水分與自由水分又會表現(xiàn)什么性質呢？ 干燥速率是指單位時間內、單位干燥面積上所汽化的水分的質量，用符號U表示，單位是kg水/(m2.s)。 干燥速率是通過實驗測定的，該實驗是用大量空氣干燥少量濕物料，故可認為實驗是在恒定干燥條件下進行的。圖1是由實驗所繪得的干燥速率曲線，圖的橫坐標是干基含水量，縱坐

4、標為干燥速率, 表明在一定干燥條件下，干燥速率與物料的干基含水量的關系。從該曲線可以看出，干燥速率很明顯分為兩個階段，即恒速干燥階段BC和降速干燥階段CE,下面分別介紹恒速干燥階段和降速干燥階段。 新課展開新課展開1恒速干燥階段 如圖1所示，其中BC段，在該階段，線段水平，干燥速率為一定值，即干燥速率保持不變，且不隨物料干基含水量的變化而變化。 圖1 恒定干燥條件下的干燥速率曲線 新課展開 1恒速干燥階段 干燥開始進行時，物料表面的含水量較高，其表面的水分可以認為是非結合水分，在恒速干燥階段，物料內部水分的擴散速率大于表面水分汽化速率，物料表面始終被水分所潤濕。物料表面水分的蒸汽壓與空氣中水分

5、的蒸汽壓之差保持不變，空氣傳給物料的熱量等于水分汽化所需的熱量。圖1 恒定干燥條件下的干燥速率曲線 此時，干燥速率的大小取決于物料表面水分汽化速率的大小，取決于濕空氣的性質，而與濕物料的性質關系很小，因此，恒速干燥階段又稱為表面汽化控制階段或干燥第一階段，在該階段，物料表面的溫度基本保持為空氣的濕球溫度。新課展開2降速干燥階段 如圖1所示，其中CE段，在該階段，干燥速率隨干基含水率的降低不斷下降。 干燥進行到一定階段后，由于物料內部水分的擴散速率小于表面水分的汽化速率，物料表面的水分量逐漸減小，干燥速率不斷下降。在該階段，干燥速率主要取決于物料本身的結構、形狀和大小等性質，而與空氣性質的關系很

6、小。圖1 恒定干燥條件下的干燥速率曲線 因此，降速干燥階段又稱為內部水分控制階段或干燥第二階段。在該階段，由于空氣傳給濕物料的熱量大于水分汽化所需的熱量，濕物料表面溫度不斷上升，最終接近空氣的溫度。新課展開2降速干燥階段 恒速干燥階段與降速干燥階段的轉折點C稱為臨界點，該點的干燥速率仍為恒速干燥速率，與該點對應的濕物料的含水量稱為臨界含水量Xc。臨界點是物料中非結合水分與結合水分劃分的界限，物料的含水量大于臨界含水量的部分是非結合水分，小于臨界含水量的是結合水分。 圖1 恒定干燥條件下的干燥速率曲線 新課展開2降速干燥階段 在降速干燥降段，圖1中有兩條線，這是因為某些濕物料干燥時，干燥曲線的降

7、速段中有一轉折點D，所以可把降速階段分為第一降速階段和第二降速階段，轉折點D稱為第二臨界點，如圖1中的線段CDE所示。但也有一些濕物料在干燥時不出現(xiàn)轉折點，整個降速階段形成了一個平滑曲線，如圖1中的虛線段CE所示。圖1 恒定干燥條件下的干燥速率曲線 降速階段的干燥速率主要與物料本身的性質、結構、形狀、尺寸和堆放厚度有關，而與外部的干燥介質流速關系不大。新課展開圖1 恒定干燥條件下的干燥速率曲線 2降速干燥階段 干燥速率曲線與橫軸的交點E所表示的含水量為物料的平衡含水量X*，即平衡水分，干燥速率為零。 綜上所述，當物料的含水量大于臨近含水量時，屬于恒速干燥階段；當物料的含水量小于臨界含水量時，屬

8、于降速干燥階段；當物料的含水量為平衡含水量時，干燥速率為零。實際上，在工業(yè)生產(chǎn)過程中，物料干燥的限度不可能是平衡含水量，而是在平衡含水量與臨界含水量之間的某一數(shù)值，其值視生產(chǎn)要求和經(jīng)濟核算而定。 新課展開 想一想：圖1中曲線AB表示干燥的什么階段？ AB（或AB）段：A點代表時間為零時的情況，AB為濕物料不穩(wěn)定的加熱過程，在該過程中，物料的含水量及其表面溫度均隨時間而變化。物料含水量由初始含水量降至與B點相應的含水量，而溫度則由初始溫度升高(或降低)至與空氣的濕球溫度相等的溫度。一般該過程的時間很短，在分析干燥過程中常可忽略，將其作為恒速干燥的一部分。 圖1 恒定干燥條件下的干燥速率曲線 課堂

9、小結 干燥速率是指單位時間內、單位干燥面積上所汽化的水分的質量，用符號U表示，單位是kg水/(m2.s)。干燥速率很明顯分為兩個階段，即恒速干燥階段BC和降速干燥階段CE。 1恒速干燥階段 干燥速率為一定值，即干燥速率保持不變，且不隨物料干基含水量的變化而變化。 物料表面水分的蒸汽壓與空氣中水分的蒸汽壓之差保持不變，空氣傳給物料的熱量等于水分汽化所需的熱量。此時，干燥速率的大小取決于物料表面水分汽化速率的大小，取決于濕空氣的性質，而與濕物料的性質關系很小，因此，恒速干燥階段又稱為表面汽化控制階段或干燥第一階段，在該階段，物料表面的溫度基本保持為空氣的濕球溫度。 2降速干燥階段 干燥速率隨干基含

10、水率的降低不斷下降。干燥速率主要取決于物料本身的結構、形狀和大小等性質，而與空氣性質的關系很小。降速干燥階段又稱為內部水分控制階段或干燥第二階段。在該階段，由于空氣傳給濕物料的熱量大于水分汽化所需的熱量，濕物料表面溫度不斷上升，最終接近空氣的溫度。課堂小結 恒速干燥階段與降速干燥階段的轉折點C稱為臨界點，臨界點C是物料中非結合水分與結合水分劃分的界限，物料的含水量大于臨界含水量的部分是非結合水分，小于臨界含水量的是結合水分。 干燥速率曲線與橫軸的交點E所表示的含水量為物料的平衡含水量X*，即平衡水分，干燥速率為零。 綜上所述，當物料的含水量大于臨近含水量時，屬于恒速干燥階段；當物料的含水量小于臨界含水量時，屬于降速干燥階段；當物料的含水量為平衡含水量時，干燥速率為零。實際上，在工業(yè)生產(chǎn)過程中，物料干燥的限度不可能是平衡含水量，而是在平衡含水量與臨界含水量之間的某一數(shù)值，其值視生產(chǎn)要求和經(jīng)濟核算而定。作業(yè)布置 1.單項選擇(1) 干燥速率隨干基含水率的降低不斷下降。干燥速率主要取決于物料本身的結構、形狀和大小等性質，而與空氣性質的關系很小。這是 。選擇（ ）干燥第一階段；