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7.3 干燥速率与干燥时间
7.3.1 物料中所含水分性质
7.3.2 恒定干燥条件下的干燥速率
7.3.3 恒定干燥条件下恒速阶段干燥时间
7.3.4 恒定干燥条件下降速阶段干燥时间返回北京化工大学化工原理电子课件
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7.3.1 物料中所含水分性质一、物料与水分结合方式吸附水分:湿物料的粗糙外表面附着的水分。
毛细管水分:多孔性物料的孔隙中所含的水分。
溶胀水分:是物料组成的一部分,可透入物料细胞壁内,使物料的体积为之增大。
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二、平衡水分与自由水分
1,平衡水分( X*)
—— 不能用干燥方法除去的水分。
*X?
*Xt
小不吸水物料的 *X
2,自由水分( X- X*)
—— 可用干燥方法除去的水分。
X* = f(物料种类、空气性质)
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三、结合水分与非结合水分
1,结合水分
—— 水与物料结合力强,pw< ps。
2,非结合水分
—— 水与物料结合力弱,pw= ps。
结合水分与非结合水分只与物料的性质有关,
而与空气的状态无关,这是与平衡水分的主要区别。
平衡水分一定是结合水分。
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【 例 7-4】 在常压 25℃ 下,水分在 ZnO与空气间的平衡关系为:
相对湿度 φ= 100%,平衡含水量 X*= 0.02 kg水 /kg干料相对湿度 φ= 40%,平衡含水量 X*= 0.007 kg水 /kg干料现 ZnO的含水量为 0.25 kg水 /kg干料,令其与 25℃,
φ= 40%的空气接触,求物料的自由水分、平衡水分、
结合水分和非结合水分。
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7.3.2 恒定干燥条件下的干燥速率一、干燥速率定义
—— 单位时间、单位干燥面积汽化水分量。
Ad
dWU? [kg水 /m
2?s]
)( 1C XXGW dXGdW C
Ad
dXGU C
恒定干燥条件,空气的温度、湿度、流速及物料接触方式不变。
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二、干燥曲线及干燥速率曲线
—— 用于描述物料含水量 X、干燥时间 τ 及物料表面温度 θ之间的关系曲线。
1,干燥曲线返回北京化工大学化工原理电子课件
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2,干燥速率曲线
ABC段:恒速干燥阶段
AB段:预热段
BC段:恒速段
CDE段:降速干燥阶段
UX,?
C点:临界点
XC:临界含水量
E点:平衡点
X*:平衡水分返回北京化工大学化工原理电子课件
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三、恒速干燥阶段前提条件,湿物料表面全部润湿。
汽化速率(传质速率):
UHHkG )( wHw
[kg水 /m2?s]
传热速率:
www )( ArGttAQ
)(
w
w wttrG
)()( wH
w
HHktt
r
U w
—— 恒速干燥速率返回北京化工大学化工原理电子课件
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恒速干燥特点:
1,U= UC= const.
2,物料表面温度为 tw
3,去除的水分为非结合水分
4,影响 U 的因素:
恒速干燥阶段 —— 表面汽化控制阶段只与空气的状态有关,而与物料种类无关
)( wttt
)( w HHH
H,ku?
)(C UU
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四、降速干燥阶段实际汽化表面减小汽化面内移降速干燥阶段特点:
1, UX,?
2,物料表面温度
wt
3,除去的水分为非结合、结合水分
4,影响 u 的因素:
与物料种类、尺寸、形状有关,
与空气状态关系不大。
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五、临界含水量 XC
1,吸水性物料 XC大于不吸水性物料 XC
2,物料层越薄、分散越细,XC 越低
3,恒速干燥 uC 越大,XC 越高。
散程度、空气状态)(物料结构、厚度、分fX?C
。,,一定,, CC UXXHut *
。不变,,一定,, CC UXXuHt *
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7.3.3 恒定干燥条件下恒速阶段干燥时间由干燥速率定义式:
Ad
dXGU C
AU
dXGd C
dXAUGd X
X
C
1
1 C
0

对于恒速干燥,U= UC= const.
)( C1
C
C
1 XXAU
G
恒速干燥所需时间返回北京化工大学化工原理电子课件
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UC的来源:
( 1) 由干燥速率曲线查得计算)用( )()(2 wHw
w
C HHkttrU
求取 α 经验关联式:
( 1)气体流动方向与物料平行
8.00204.0 G [w/m
2 k]
G= 2500 ~ 3000
质量流速 [kg/m2 hr]
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( 2)气体流动方向与物料垂直
37.017.1 G G= 4000 ~ 20000 [kg/m
2 hr]
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7.3.4 恒定干燥条件下降速阶段干燥时间时,进入降速干燥阶段当 CXX?
dXAUGd X
X
2
C
2 C
0
dX
AU
GX
X?
C
2
C
2?
求 U 的方法:
( 1)图解积分法
( 2)近似计算法
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总干燥时间: