2009-8-20
第九章干燥
Drying
一,物料中所含水分的性质二,干燥曲线和干燥速率曲线三、干燥时间的计算第四节干燥速度和干燥时间
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一、物料中所含水分的性质
1、平衡水分与自由水分
1）平衡水分用某种空气无法再去除的水分。
与物料的 种类、温度 及空气的 相对湿度 有关物料中的平衡水分随 温度升高而减小随 湿度的增加而增加 。
2）自由水分在干燥过程中所能除去的超出平衡水分的那一部分水分。
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2、结合水分和非结合水分结合水分,与物料之间有物理化学作用，因而产生的 蒸汽压低于同温度下纯水的饱和蒸汽压 。
包括溶涨水分和小毛细管中的水分 。 难于除去非结合水分,机械地附着在物料表面,产生的 蒸汽压与纯水无异。
包括物料中的吸附水分和大孔隙中的水分。
容易除去 。
平衡水分一定是结合水分；
自由水分包括了全部非结合水分和一部分结合水分 。
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二、干燥曲线和干燥速率曲线
1、干燥实验和干燥曲线干燥曲线,恒定干燥条件下，物料的含水率 X与时间 θ的关系
2、干燥速率曲线
1）干燥速率曲线干燥速率,单位时间内，单位干燥面积上汽化的水分量
Ad
dWU
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XGW C dXGdW C?
Ad
dXGU C
ABC段表示干燥第一阶段,BC段为恒速干燥阶段，
AB段为物料的预热阶段，但此段所需的时间很短，一般并入 BC段内考虑 。
CDE段为第二阶段,在此阶段内干燥速率随物料含水量的减小而降低，称为 降速干燥阶段。
两个干燥阶段之间的交点称为临界点。与该点对应的物料含水量称为临界含水 XC。
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2）干燥机理
a） 恒速干燥阶段干燥速度由水的表面汽化速度所控制
b） 降速干燥阶段过程速度由水分从物料内部移动到表面的速度所控制。
c） 临界含水量临界水分随物料本身性质、厚度和干燥速率的不同而异，通常临界水分随 恒速阶段的干燥速度和物料厚度的增加而增大。
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三、干燥时间的计算
1、恒定干燥条件下干燥时间的计算
1）利用干燥速度曲线进行计算
Ad
dXGU C
分离变量积分
1,0 XX
21,XX
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1201 XXC UdXAGd
211 XX
AU
G
C
C
2）用对流传热系数或传质系数进行计算
wttAQ
水分由表面汽化的速率
HHAkG H
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汽化所需热量
rHHAkQ H
HHk
r
tt
Ar
QU
HC

HHAk
XXG
ttA
rXXG
H
CC

2121
1
3）影响恒速干燥的因素
空气流速的影响
空气湿度的影响
空气温度的影响
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2、降速干燥时间的计算
122 XXc UdXAG?
不论干燥曲线如何，都可用 图解积分法当干燥曲线为直线或近似直线时
XXkU X

XX
Uk C
X
0
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d
dX
A
GU C
C

XXAk
dXGd
X
C?
22 XX XC C XXk
dX
A
G?
2XX
X
C
C XX
dX
Ak
G
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XX
XX
Ak
G
CX
C 2ln

XX
XX
Ak
G C
X
C
2
2 ln?
3、干燥总时间
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