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1、第第十三十三章章 干燥干燥 Drying一、一、物料中所含水分的性质物料中所含水分的性质 二、二、干燥曲线和干燥速率曲线干燥曲线和干燥速率曲线 三、干燥时间的计算三、干燥时间的计算 第第四四节节 干燥速度和干燥时间干燥速度和干燥时间 2023/12/291一、物料中所含水分的性质一、物料中所含水分的性质 1、平衡水分与自由水分、平衡水分与自由水分1）平衡水分）平衡水分 物料与干空气中的水汽分压物料与干空气中的水汽分压pw相平衡的水分。相平衡的水分。与物料的与物料的种类、温度种类、温度及空气的及空气的相对湿度相对湿度有关有关 物料中的平衡水分随物料中的平衡水分随温度升高而减小温度升高而减小 随随
2、湿度的增加而增加湿度的增加而增加。2）自由水分）自由水分 在干燥过程中所能除去的超出平衡水分的那部分水分在干燥过程中所能除去的超出平衡水分的那部分水分 2023/12/2922023/12/2932、结合水分和非结合水分、结合水分和非结合水分结合水分：结合水分：通过物理化学作用与物料结合起来的水分，其通过物理化学作用与物料结合起来的水分，其蒸蒸 汽压低于同温度下纯水的饱和蒸汽压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包括溶涨水分和小毛细管(1m)中的水分。中的水分。难于除去难于除去 非结合水分非结合水分：机械地附着在物料表面上的水分，机械地附着在物料表面上的水分，产生的产生的蒸
3、汽压与纯水无异。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。包括物料中的吸附水分和大孔隙中的水分。容易除去容易除去。2023/12/294平衡水分一定是结合水分；平衡水分一定是结合水分；自自由由水水分分包包括括了了全全部部非非结结合合水分和一部分结合水分。水分和一部分结合水分。2023/12/295二、干燥曲线和干燥速率曲线二、干燥曲线和干燥速率曲线 1、干燥曲线、干燥曲线 恒定干燥条件下，物料的含水率恒定干燥条件下，物料的含水率X与干燥时间与干燥时间的关系曲线的关系曲线 2、干燥速率曲线、干燥速率曲线1）干燥速率）干燥速率 单位时间内，单位干燥面积上汽化的水分量单位时间内，单位干
4、燥面积上汽化的水分量 2023/12/296AACBDEX00.10.20.30.40.50.70.6246810121416/h干燥曲线干燥曲线XCX*2023/12/297 CDE段为干燥第二阶段，段为干燥第二阶段，在此阶段内干燥速率随物料含在此阶段内干燥速率随物料含水量的减小而降低，称为水量的减小而降低，称为降速干燥阶段。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料含水量称为临界含水XC。AB段为物料的预热阶段，段为物料的预热阶段，此段所需的时间很短，一般此段所需的时间很短，一般并入并入BC段内考虑。
5、段内考虑。BC段为恒速干燥阶段；段为恒速干燥阶段；ABC段表示干燥第一阶段段表示干燥第一阶段XC非结合水非结合水非结合水非结合水+结合水结合水结合水结合水2023/12/298X*EDCBAA恒速阶段降速阶段XCXU0 典型的干燥速率曲线典型的干燥速率曲线(恒定干燥条件恒定干燥条件)UC2023/12/2992）干燥机理）干燥机理a）恒速干燥阶段恒速干燥阶段 干燥速度由物料表面上水的汽化速度所控制干燥速度由物料表面上水的汽化速度所控制b）降速干燥阶段降速干燥阶段 干燥速度由水分从物料内部向表面移动的速度所控制。干燥速度由水分从物料内部向表面移动的速度所控制。c）临界含水量临界含水量XC 临界含
6、水量随物料本身性质、厚度和干燥速率的不同临界含水量随物料本身性质、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恒速阶段的干燥速度和物料厚度的增加而增大。加而增大。2023/12/2910三、干燥时间的计算三、干燥时间的计算1、恒定干燥条件下干燥时间的计算、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）利用干燥速度曲线进行计算(UC已知的情况下已知的情况下)分离变量积分分离变量积分 2023/12/29112）用对流传热系数或传质系数进行计算）用对流传热系数或传质系数进行计算(UC未知的情况下未知的情况下)水分由表面汽化的速率水分由表面汽化的速率 2023/12/2912汽化所需热量汽化所需热量 3）影响恒速干燥的因素）影响恒速干燥的因素 空气流速的影响空气流速的影响 空气湿度的影响空气湿度的影响空气温度的影响空气温度的影响 2023/12/29132、降速干燥时间的计算、降速干燥时间的计算 不论干燥曲线如何，都可用不论干燥曲线如何，都可用图解积分法图解积分法 XoXcX2Gc/(AU)2023/12/2914当干燥曲线为直线或近似直线时当干燥曲线为直线或近似直线时 2023/12/29152023/12/29163、干燥总时间、干燥总时间【例1310】；【例1313】2023/12/2917