固體物料在干燥過程中平衡關(guān)系與速率關(guān)系

1、第1頁，共21頁，2022年，5月20日，9點43分，星期二物料中的水分1、平衡水分及自由水分一定干燥條件下，按能否除去，分為平衡水分與自由水分。平衡水分：低于平衡含水量 X* 的水分，是不可除水分。自由水分：高于平衡含水量 X* 的水分，是可除水分。濕含量 XXh相對濕度 非結(jié)合水分結(jié)合水分自由水分平衡水分X*01.00.5 干燥過程：當濕物料與不飽和空氣接觸時，X 向 X* 接近，干燥過程的極限為 X*。 吸濕過程：若 X Xh ，則物料將吸收飽和氣體中的水分使?jié)窈吭黾又翝窈?Xh，即最大吸濕濕含量，物料不可能通過吸收飽和氣體中的濕份使?jié)窈砍^ Xh。第2頁，共21頁，2022年，5

2、月20日，9點43分，星期二物料濕含量的平衡曲線有兩種極端情況。強吸濕性物料：與水分的結(jié)合力很強，平衡線只是漸近地與 = 100% 接近，平衡濕含量很大。如某些生物材料。非吸濕性物料：與水結(jié)合力很弱，平衡線與縱坐標基本重合，X*=Xh0，如某些不溶于水的無機鹽(碳酸鹽、硅酸鹽)等。00.20.40.60.81.00.10.20.3煙葉木材氯化鋅優(yōu)質(zhì)紙濕含量 X相對濕度 物料中的水分第3頁，共21頁，2022年，5月20日，9點43分，星期二物料中的水分2.結(jié)合水分與非結(jié)合水分 非結(jié)合水分：與物料機械形式的結(jié)合，附著在物料表面的水，具有和獨立存在的水相同的蒸汽壓和汽化能力。 結(jié)合水分：與物料存在

3、某種形式的結(jié)合，其汽化能力比獨立存在的水要低，蒸汽壓或汽化能力與水分和物料結(jié)合力的強弱有關(guān)。 結(jié)合水分按結(jié)合方式可分為：吸附水分、毛細管水分、溶漲水分(物料細胞壁內(nèi)的水分)和化學(xué)結(jié)合水分(結(jié)晶水)。 化學(xué)結(jié)合水分與物料細胞壁水分以化學(xué)鍵形式與物料分子結(jié)合，結(jié)合力較強，難汽化；吸附水分和毛細管水分以物理吸附方式與物料結(jié)合，結(jié)合力相對較弱，易于汽化。 濕含量 XXh相對濕度 非結(jié)合水分結(jié)合水分01.00.5第4頁，共21頁，2022年，5月20日，9點43分，星期二干燥速率和干燥時間的計算一、恒定干燥條件下干燥時間的計算1、干燥曲線預(yù)熱段，熱空氣部分熱量用于加入物料，物料X下降，溫度升高到tWdX

4、/d基本不變，空氣傳給物料的顯熱等于水分汽化所需的潛熱，物料表面溫度恒定與tWAB段：BC段：CDE段：熱空氣部分熱量用于加入物料，部分熱量用于汽化水分，物料溫度由tW升高到2， dX/d逐漸下降，直到E點，其含水量X*。ABC DE物料溫度干燥時間tW21ABC DEX干燥時間X1X2第5頁，共21頁，2022年，5月20日，9點43分，星期二 所謂干燥速率是指單位時間、單位干燥面積上汽化的水分質(zhì)量，其表達式可寫成2 干燥速率曲線第6頁，共21頁，2022年，5月20日，9點43分，星期二ABCDEUXcX*XUc1）恒速干燥階段：ABC DEX干燥時間ABC（AB預(yù)熱段，時間短，并入BC一

5、起考慮）相當于濕球溫度計的濕紗布表面（充分潤濕），= tWABC DE物料溫度干燥時間tW21汽化的水分主要為非結(jié)合水表面汽化控制階段：U取決于外部干燥條件2、整個干燥過程可分為三個階段：1）預(yù)熱段 2）恒速干燥階段 3）降速干燥階段第7頁，共21頁，2022年，5月20日，9點43分，星期二降速干燥階段表面不能充分潤濕：k1k2部分非結(jié)合水、結(jié)合水臨界點C和臨界含水量XcE：平衡含水量，干燥速度為零Xc越大，同樣干燥任務(wù)下需時間越長。 CDE段ABCDEUXcX*XUcABC DEX干燥時間ABC DE物料溫度干燥時間tW21內(nèi)部遷移控制階段：U取決于物料本身Xc與物料性質(zhì)、厚度、干燥速率U

6、等有關(guān)第8頁，共21頁，2022年，5月20日，9點43分，星期二3、干燥時間的計算 （1）恒速干燥階段時間的計算(2)降速階段干燥時間的計算干燥時間第9頁，共21頁，2022年，5月20日，9點43分，星期二二、變動條件下干燥時間的計算干燥過程也分為三個階段：預(yù)熱段：物料在此段被加熱至濕球溫度。干燥第一階段：若干燥過程為等焓過程，則此階段中，濕物料將一直保持濕球溫度不變，而空氣則降溫、增濕，并按等焓規(guī)律變化。干燥第二階段：此階段中，物料溫度上升，空氣溫度下降、濕度增加。干燥時間第10頁，共21頁，2022年，5月20日，9點43分，星期二干燥器設(shè)備干燥器的基本要求（1）對被干燥物料的適應(yīng)性（

7、2）設(shè)備的生產(chǎn)能力 （3）能耗的經(jīng)濟性第11頁，共21頁，2022年，5月20日，9點43分，星期二箱式干燥器第12頁，共21頁，2022年，5月20日，9點43分，星期二噴霧干燥器第13頁，共21頁，2022年，5月20日，9點43分，星期二轉(zhuǎn)筒干燥器第14頁，共21頁，2022年，5月20日，9點43分，星期二流化床干燥器第15頁，共21頁，2022年，5月20日，9點43分，星期二氣流干燥器第16頁，共21頁，2022年，5月20日，9點43分，星期二洞道式干燥器第17頁，共21頁，2022年，5月20日，9點43分，星期二真空耙式干燥器第18頁，共21頁，2022年，5月20日，9點43分，星期