第八章干燥五、干燥過程機理

干燥過程的機理一、平衡水分和自由水分三、固體物料的干燥機理二、結合水分和非結合水分在干燥過程中，水分的傳遞方向(干燥或吸濕)和限度(干燥程度)由水分在氣體和固體兩相間的平衡關系決定。一、平衡水分和自由水分1、平衡狀態(tài)：當含水量為X的濕物料與一定溫度及濕度

的不飽和濕空氣接觸時，物料將失去自身的水分或吸收濕空氣中的水分，直到水分在物料表面的蒸汽壓等于濕空氣中的水汽分壓，此時即為平衡狀態(tài)。2、平衡水分和自由水分平衡水分（X*）影響因素：平衡水分與物料種類、空氣狀態(tài)有關；平衡水分是濕物料在一定的空氣狀態(tài)下干燥的極限；概念：與一定狀態(tài)的空氣接觸，達到平衡時濕物料的含水量，kg水分/kg絕干料；2、平衡水分和自由水分平衡水分（X*）平衡水分不僅取決于氣體的狀態(tài)，還與物料的種類有很大的關系。物料的平衡含水量隨相對濕度增大而增大，當φ＝0時，X*＝0，即只有在絕干空氣中才有可能獲得絕干物料。吸水性弱小(平衡含水量)X相對濕度物料的平衡含水量與空氣的相對濕度百分數(shù)的關系自由水分物料中所含的大于平衡水分的那部分水分，即干燥中能夠除去的水分，稱為自由水分。二、結合水分與非結合水分一定干燥條件下，水分除去的難易，分為結合水與非結合水。1、非結合水分：⑴與物料機械形式的結合，附著在物料表面的水；⑵具有和獨立存在的純水相同的蒸汽壓和汽化能力；⑶在干燥時容易除去。二、結合水分與非結合水分2、結合水分：結合水分按結合方式可分為：吸附水分、毛細管水分、溶脹水分(物料細胞壁內(nèi)的水分)和化學結合水分(結晶水)?；瘜W結合水分與溶脹水分(物料細胞壁內(nèi)的水分)以化學鍵形式與物料分子結合，結合力較強，難汽化；吸附水分和毛細管水分以物理吸附方式與物料結合，結合力相對較弱，易于汽化。濕含量X01.00.6相對濕度總水分結合水分非結合水分0.80.40.2結合水分和非結合水分的劃分濕含量X01.00.6相對濕度總水分結合水分非結合水分0.80.40.2幾種水分的劃分平衡水分自由水分平衡水分一定是結合水分；濕物料的水分自由水分:平衡水分：非結合水分和一部分容易除去的結合水分不能除去的結合水分結論自由水分包括了全部非結合水分和一部分結合水分。

物料內(nèi)水分=平衡水分+自由水分自由水分=非結合水分+部分結合水分=結合水分+非結合水分干燥過程：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*。三、固體物料的干燥機理吸濕過程：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縓h，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。

在干燥時，當濕物料中的含水量大于該條件下的平衡含水量，與濕空氣接觸，濕物料表面水分汽化，向濕空氣中擴散，同時濕物料內(nèi)部的水分借擴散作用向表面移動并汽化；也就是說干燥過程中，同時進行內(nèi)部擴散和表面汽化；實際上，在干燥干燥時，物料表面水分汽化速率大于內(nèi)部擴散速率，則稱為內(nèi)部擴散控制，反之，則為表面汽化控制。

在常壓25℃下，水分在ZnO與空氣間的平衡關系為：相對濕度＝100%，平衡含水量X*＝0.02kg水/kg干料；相對濕度＝40%，平衡含水量X*＝0.007kg水/kg干料；現(xiàn)ZnO的含水量為0.25kg水/kg干料，令其與25℃，＝40%的空氣接觸，求物料的自由水分、平衡水分、結合水分和非結合水分。例題分析1.在一定溫度下，物料中結合水分和非結合水分的劃分是根據(jù)物料的性質(zhì)而定的；平衡水分和自由水分是根據(jù)物料的性質(zhì)和接觸的空氣狀態(tài)而定的。2.在一定空氣狀態(tài)下干燥某物料，能用干燥方法除去的水分為自由水分；首先除去的水分為非結合水分；不能用干燥方法除的水分為平衡水分。3.已知某物料含水量X=

0.4kg水.kg-1絕干料，從該物料干燥速率曲線可知：臨界含水量Xc=0.25kg水.kg-1絕干料，平衡含水量X*=0.05kg水.kg-1絕干料，則物料的非結合水分為0.15結合水分為0.25

，自由水分為0.35

，可除去的結合水分為0.2。習題4、用相對濕度為0.6的空氣干燥含水量為0.43（干