固体物料在干燥过程中平衡关系与速率关系

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1、《化工原理》多媒体课件化学化工学院第8章干燥8.3固体物料在干燥过程中的平衡关系与速率关系8.3.1物料中的水分1、平衡水分及自由水分一定干燥条件下，按能否除去，分为平衡水分与自由水分。平衡水分：低于平衡含水量X*的水分，是不可除水分。自由水分：高于平衡含水量X*的水分，是可除水分。湿含量XXh相对湿度非结合水分结合水分自由水分平衡水分X*01.00.5干燥过程：当湿物料与不饱和空气接触时，X向X*接近，干燥过程的极限为X*。吸湿过程：若X

2、最大吸湿湿含量，物料不可能通过吸收饱和气体中的湿份使湿含量超过Xh。物料湿含量的平衡曲线有两种极端情况。强吸湿性物料：与水分的结合力很强，平衡线只是渐近地与=100%接近，平衡湿含量很大。如某些生物材料。非吸湿性物料：与水结合力很弱，平衡线与纵坐标基本重合，X*=Xh0，如某些不溶于水的无机盐(碳酸盐、硅酸盐)等。00.20.40.60.81.00.10.20.3烟叶木材氯化锌优质纸湿含量X相对湿度8.3.1物料中的水分8.3.1物料中的水分2.结合水分与非结合水分非结合水分：与物料机械形式的结合，

3、附着在物料表面的水，具有和独立存在的水相同的蒸汽压和汽化能力。结合水分：与物料存在某种形式的结合，其汽化能力比独立存在的水要低，蒸汽压或汽化能力与水分和物料结合力的强弱有关。结合水分按结合方式可分为：吸附水分、毛细管水分、溶涨水分(物料细胞壁内的水分)和化学结合水分(结晶水)。化学结合水分与物料细胞壁水分以化学键形式与物料分子结合，结合力较强，难汽化；吸附水分和毛细管水分以物理吸附方式与物料结合，结合力相对较弱，易于汽化。湿含量XXh相对湿度非结合水分结合水分01.00.58.3.2干燥速率和干燥时间的

4、计算一、恒定干燥条件下干燥时间的计算1、干燥曲线预热段，热空气部分热量用于加入物料，物料X下降，温度升高到tWdX/dτ基本不变，空气传给物料的显热等于水分汽化所需的潜热，物料表面温度恒定与tWAB段：BC段：CDE段：热空气部分热量用于加入物料，部分热量用于汽化水分，物料温度由tW升高到θ2，dX/dτ逐渐下降，直到E点，其含水量X*。ABCDE物料温度θ干燥时间τtWθ2θ1ABCDEX干燥时间τX1X2所谓干燥速率是指单位时间、单位干燥面积上汽化的水分质量，其表达式可写成2干燥速率曲线ABCDEUX

5、cX*XUc1）恒速干燥阶段：ABCDEX干燥时间τABC（AB预热段，时间短，并入BC一起考虑）相当于湿球温度计的湿纱布表面（充分润湿），θ=tWABCDE物料温度θ干燥时间τtWθ2θ1汽化的水分主要为非结合水表面汽化控制阶段：U取决于外部干燥条件2、整个干燥过程可分为三个阶段：1）预热段2）恒速干燥阶段3）降速干燥阶段降速干燥阶段表面不能充分润湿：k1

6、BCDEX干燥时间τABCDE物料温度θ干燥时间τtWθ2θ1内部迁移控制阶段：U取决于物料本身Xc与物料性质、厚度、干燥速率U等有关3、干燥时间的计算（1）恒速干燥阶段时间的计算(2)降速阶段干燥时间的计算干燥时间二、变动条件下干燥时间的计算干燥过程也分为三个阶段：预热段：物料在此段被加热至湿球温度。干燥第一阶段：若干燥过程为等焓过程，则此阶段中，湿物料将一直保持湿球温度不变，而空气则降温、增湿，并按等焓规律变化。干燥第二阶段：此阶段中，物料温度上升，空气温度下降、湿度增加。干燥时间干燥器设备干燥器的基

7、本要求（1）对被干燥物料的适应性（2）设备的生产能力（3）能耗的经济性箱式干燥器喷雾干燥器转筒干燥器流化床干燥器气流干燥器洞道式干燥器真空耙式干燥器滚筒干燥器红外线干燥器微波干燥器