干燥速率与干燥过程计算5_12_3

《干燥速率与干燥过程计算5_12_3》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、福州大学化工原理电子教案固体干燥14.3干燥速率与干燥过程计算14.3.1物料在定态空气条件下的干燥速率（1）干燥动力学实验物料的干燥速率即水分汽化速率可用单位时间、单位面积（气固接触界面）被汽化的水量表示，即式中——试样中绝对干燥物料的质量，kg；——试样暴露于气流中的表面积，m2；——物料的自由含水量，，kg水/kg干料。干燥曲线或干燥速率曲线是恒定的空气条件（指一定的速率、温度、湿度）下获得的。对指定的物料，空气的温度、湿度不同，速率曲线的位置也不同，如图14-13所示（2）恒速干燥阶段BC（3）降速干燥阶段CD在降速阶段干燥速率的变化规律与物料性质及

2、其内部结构有关。降速的原因大致有如下四个。9-9-福州大学化工原理电子教案固体干燥①实际汽化表面减少；②汽化面的内移；③平衡蒸汽压下降；④固体内部水分的扩散极慢。（4）临界含水量固体物料在恒速干燥终了时的含水量为临界含水量，而从中扣除平衡含水量后则称临界自由含水量（5）干燥操作对物料性状的影响14.3.2间歇干燥过程的计算14.3.2.1恒速阶段的干燥时间如物料在干燥之前的自由含水量大于临界含水量，则干燥必先有一恒速阶段。忽略物料的预热阶段，恒速阶段的干燥时间由积分求出。因干燥速率为一常数，速率由实验决定，也可按传质或传热速率式估算，即为湿球温度下的气体的饱

3、和湿度。传质系数的测量技术不如给热系数测量那样成熟与准确，在干燥计算中常用经验的给热系数进行计算。气流与物料的接触方式对给热系数影响很大，以下是几种典型接触方式的给热系数经验式。（1）空气平行于物料表面流动（图14-16a）kW/m2·℃式中为气体的质量流速，kg/（m2·s）。上式的试验条件为kg/（m2·s），气温℃。（2）空气自上而下或自下而上穿过颗粒堆积层（图14-16b）式中——气体质量流速，kg/（m2·s）；——具有与实际颗粒相同表面的球的直径，m；——气体粘度，Pa·s。（3）单一球形颗粒悬浮于气流中（图14-16c）9-9-福州大学化工原理

4、电子教案固体干燥式中——气体与颗粒的相对运动速度；、、——气体的密度、粘度和普朗特数。14.3.2.2降速阶段的干燥时间当时，↓，↓，此阶段称为降速干燥阶段，物料从减至（）所需时间为若有的干燥数据可用数值积分法或图解积分法求，或假定在降速段与物料的自由含水量成正比，即采用临界点C与平衡水分点E所连结的直线CE（图中红色虚线）来代替降速段干燥速率曲线CDE，即，式中——比例系数，kg/（m2·s·），即CE直线斜率，则当时此式还原为教材式（14-30）。将代入的表达式（14-20）得解题指南P367例17-9例17-9某干燥过程干燥介质温度为363K，湿球温度

5、307K，物料初始干基含水率为0.45，当干燥了2.5h后，物料干基含水率为0.15，已知物料临界含水率、平衡含水率分别为0.2、0.049-9-福州大学化工原理电子教案固体干燥，试求：（1）将物料干燥至需要多少干燥时间；（2）将物料干燥至且干燥时间仍维持在2.5h，将空气温度提高到373K（湿球温度为310K），其他条件包括空气流速保持不变，能否达到要求。附：恒速段的传热速率方程：，为常数，、单位为K。解：（1）根据题意，这是一个恒定干燥条件下干燥时间的计算问题。∵；∴干燥过程包括恒速段与降速段，相应的干燥时间包括恒速干燥时间和降速干燥时间，在恒定干燥条件

6、下，干燥时间可用下式计算：式中、、均已知，未知，但可以通过题给条件，干燥至时，干燥时间为2.5h求得：∵；∴当物料干燥至，干燥仍由恒速和降速两阶段组成，由于干燥操作条件不变，即值不变，所以干燥时间为：（2）由（1）小题可知，物料干燥至时，所需干燥时间大于2.5h，为缩短干燥时间，可以提高湿空气的温度；因为湿空气温度提高，、、等其他条件不变，那么影响干燥时间的参数只有∵其中从上式可以看出，干燥介质温度提高，使得干燥速率提高从而缩短干燥时间；又∵；∴假设湿空气温度提高后的降速段斜率用表示，所以有：∴，即把空气温度提高到373K可以满足要求。14.3.3连续干燥过

7、程的一般特性有并流、逆流、错流流程及其他复杂的流程（1）连续干燥过程的特点以并流连续干燥为例，P341图14-20注意：连续干燥降速段9-9-福州大学化工原理电子教案固体干燥（2）连续干燥过程的数学描述为定态过程，设备中的湿空气与物料状态沿流动途径不断变化，但流经干燥器任一确定部位的空气和物料状态不随时间而变，故应采用欧拉考虑法，在垂直于气流运动方向上取一设备微元作为考察对象。干燥过程是气、固两相的热、质同时传递过程，所以对过程设备进行数学描述时，必须列出物料衡算式、热量衡算式、气固相际传热及传质速率方程式，气固相界面参数还与物料内部的导热和扩散情况有关，其

8、确定将变得十分复杂。固此还必须同时列出物料内部的传热