new第五章干燥原理-53+54干燥速率和干燥技术

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1、1第5章干燥原理干燥静力学干燥速率和干燥过程干燥技术25.3干燥速率和干燥过程5.3.3间歇干燥过程的干燥时间计算5.3.3.1恒速干燥阶段若物料在干燥前的含水量（X1）大于临界含水量（XC），忽略物料的预热阶段，恒速干燥阶段的干燥时间(τ1)可通过下式进行计算。恒速干燥已知：常压下将干球温度t=30℃、湿球温度tw=20℃的空气预热到70℃后送入间歇式干燥器，70℃时，d=0.0105kg/kg干空气。空气以6m/s的速度流过物料表面。干燥单位面积的干物料量为23.5kg/m2，物料的临界含水量Xc=0.21kg/（kg干料）。求

2、：（1）恒速干燥阶段的干燥速率；（2）将物料含水量从X1=0.45kg/（kg干料）减少到X2=0.24kg/（kg干料）所需要的干燥时间。35.3干燥速率和干燥过程解：(1)查附录得tw=20℃时，水的汽化潜热=2453kJ/kg，得tw=70℃时，Psv=4.243kPa。干燥器内湿空气的相对湿度：湿空气的密度：湿空气的质量流速：对流换热系数：W/（m2·℃）恒速干燥阶段的干燥速率：kg/（m2·s）（2）因X2＞Xc，恒速干燥阶段，干燥时间为：45.3.3.2降速干燥阶段物料从临界含水量（XC）减少到（X2）所需要的时间τ2为

3、：（1）图解积分法物料在降速干燥阶段，干燥速率与含水量呈非线性变化，采用图解积分法求解τ2。图解积分法示意（2）近似计算法物料在降速干燥阶段，干燥速率与含水量的变化关系可近似作为线性关系处理：干燥时间：降速干燥速率曲线处理为直线5.3干燥速率和干燥过程总的干燥时间τ为：5例：已知物料在恒定空气条件下含水量从0.10kg/（kg干料）干燥至0.04kg/（kg干料）共需要5h。如果将此物料继续干燥到含水量为0.01kg/（kg干料）还需多少时间？已知：此干燥条件下物料的临界含水量Xc=0.08kg/kg干料，降速干燥阶段的干燥曲线近似

4、作为通过原点的直线处理。5.3干燥速率和干燥过程解：（1）由X1＞Xc＞X2，物料含水量经历等速和降速干燥两个阶段τ1=1.33hτ2=3.67h（2）继续干燥所需要的时间设物料从临界含水量Xc干燥X3=0.01kg/kg干料至所需时间为τ3，则：τ3=3τ2继续干燥所需要的时间τ3-τ2=2τ2＝2×3.67=7.34h65.3干燥速率和干燥过程5.3.4连续干燥过程气流与物料接触方式：顺流、逆流、错流或更为复杂的形式。顺流干燥器中的气固温度的变化特点：不存在恒速干燥阶段，只有表面汽化阶段。在升温阶段中，与物料接触的空气状态是不断

5、变化的，其干燥速率不能假设与物料含水量成正比。5.3.4.1连续干燥过程的数学描述数学描述：欧拉方法。气、固两相的热、质同时传递过程方程组物料衡算质量衡算传热速率传质速率物料内部的导热和扩散内部传热内部传质75.3.4.2干燥过程的物料衡算和热量衡算5.3干燥速率和干燥过程（1）物料衡算以干燥器为控制体对水分进行物料衡算可得：湿基水分Xw与以干基水分Xd之间的关系：不计干燥器内物料损失，即：（2）预热器的热量衡算以预热器为控制体，忽略热损失，热量衡算式为：（3）干燥器的热量衡算以干燥器作为控制体进行热量衡算，得：85.3.4.3干燥

6、过程的热效率与干燥效率5.3干燥速率和干燥过程干燥过程的热效率ηt定义为：干燥效率ηd定义为：提高干燥过程的热效率和干燥效率的途径：①降低出口温度t2；②回收废气中热量用以预热冷空气或冷物料；③加强干燥设备和管路的保温，减少干燥过程的热损失。95.3干燥速率和干燥过程5.3.4.4实际干燥过程的简化物料水分恒速度干燥忽略热损失及物料温度变化未补充热量热量用于水分汽化等焓过程理想干燥过程简化条件：临界含水量较低、颗粒尺寸细小的松散物料。解决实际干燥问题途径：实验和经验。简化假设：①假定预热阶段物料含水量不变，仅温度发生变化，且只发生气

7、、固两相间传热过程。常忽略物料的预热阶段。②假定恒速干燥阶段为理想干燥过程。由实验测定的临界含水量，可求出此阶段内物料的温度（tw）。③假定在物料的降速干燥阶段气、固两相温度呈线性，两相在此阶段平均温差可由两端点温差的对数平均值计算。10例：在连续干燥器中，湿物料以1.58kg/s的速率送入干燥器中，要求湿物料从w1=5%干燥至w2=0.5%。以温度为20℃、含湿量为0.007kg/（kg干空气）、总压为101.3kPa的空气为干燥介质，空气预热温度为127℃，废气出口温度为82℃。设过程为理想干燥过程，求（1）空气用量；（2）预热

8、器的热负荷。解：（1）过程中干物料的处理量物料进、出干燥器的干基含水量蒸发水分的量：入干燥器空气状态：空气的焓值：11湿空气用量：（2）空气进入预热器时的状态预热器的热负荷：注意：在实际干燥过程中，由于有热损失及物料带走的热量，过程所