化工原理讲稿3(第五章)(天大版).ppt

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1、1.物料与水分结合方式附着水分：湿物料的粗糙外表面附着的水分；毛细管水分：多孔性物料的孔隙中所含的水分；溶胀水分：是物料组成的一部分，可透入物料细胞壁内，使物料的体积为之增大；第三节干燥速率与干燥时间一、物料中所含水分性质多孔性物料(Porousmedia)：湿份主要是借毛细管作用由内部向表面迁移。非多孔性物料(Nonporousmedia)：借助扩散作用向物料表面输送湿份，或将湿份先在内部汽化后以汽态形式向表面扩散迁移。如肥皂、木材、皮革等。吸湿性物料(Hygroscopicmedia)：与水份的亲合能力大。非吸湿性物料(N

2、onhygroscopicmedia)：不同物料的干燥机理不同，湿份内扩散机理不同，干燥速率曲线的形状不同，情况非常复杂，故干燥曲线应由实验的方法测定。2.自由水分（X－X*）：可用干燥方法除去的水分；X*=f（物料种类、空气性质）二、平衡水分与自由水分1.平衡水分（X*）：不能用干燥方法除去的水分；吸水性弱的X*小2.非结合水分：水与物料无结合力，pw＝ps；结合水分与非结合水分只与物料的性质有关，而与空气的状态无关；非结合水分为自由水分；平衡水分与空气的状态有关，且为结合水分；三、结合水分与非结合水分1.结合水分：水与物料

3、有结合力，pw

4、为了简化影响因素，干燥实验都是在恒定干燥条件下进行的，即在一定的气－固接触方式下，固定空气的温度、湿度和流过物料表面的速度进行实验。为保证恒定干燥条件，采用大量空气干燥少量物料，以使空气的温度、湿度和流速在干燥器中恒定不变。实验为间歇操作，物料的温度和含水量随时间连续变化。四、恒定干燥条件下的干燥速率（一）干燥速率定义指单位时间、单位干燥面积汽化水分量；[kg水/(m2∙s)]恒定干燥条件：空气的温度、湿度、流速及物料接触方式不变。（二）干燥曲线及干燥速率曲线1.干燥曲线：X~τ、θ~τ；指用于描述物料含水量X、干燥时间τ及物

5、料表面温度θ之间的关系曲线；2.干燥速率曲线C点：临界点；XC：临界含水量；E点：平衡点；X*：平衡水分；ABC段：恒速干燥阶段AB段：预热段BC段：恒速段CDE段：降速干燥阶段（三）恒速干燥阶段前提条件：湿物料表面全部润湿；1.汽化速率（传质速率）：[kg水/(m2∙s)]2.传热速率：3.恒速干燥速率：恒速干燥特点：恒速干燥段：物料表面湿润，X>Xc，汽化的是非结合水；①U＝UC＝const；②物料表面温度为tw；③去除的水分为非结合水分；恒速干燥阶段：①表面汽化控制阶段：由物料内部向表面输送的水份足以保持物料表面的充分湿

6、润，干燥速率由水份汽化速率控制(取决于物料外部的干燥条件)；②只与空气的状态有关，而与物料种类无关；（四）降速干燥阶段实际汽化表面减小；汽化面内移；降速干燥阶段特点：1.2.物料表面温度3.除去的水分为非结合、结合水分4.影响u的因素：与物料种类、尺寸、形状有关，与空气状态关系不大。（五）临界含水量XC1.吸水性强的物料的XC大于吸水性弱的物料的XC；2.物料层越薄、分散越细，XC越低；3.恒速干燥uC越大，XC越低；五、恒定干燥条件下干燥时间计算1.恒速阶段干燥时间τ1由干燥速率定义式：对于恒速干燥：U=UC=const.①

7、恒速干燥所需时间：当X1XC时：当X1X2XC时：UC的来源：（1）由干燥速率曲线查得求取经验关联式：（1）气体流动方向与物料平行[w/(m2∙k)]G＝2500~3000为质量流速[kg/(m2∙hr)]（2）气体流动方向与物料垂直G＝4000~20000[kg/(m2·hr)]（2）2.降速阶段干燥时间τ2（1）图解积分法当降速段的U~X呈非线性变化时，应采用图解积分法；XoXcX2Gc/U（2）近似计算法当降速段的U~X呈线性变化时，可采用解析法；3.总干燥时间降速阶段干燥时间τ2P272页、例5-10题：习题：P29

8、5页8、9；习题8：本节要点：一、物料的平衡关系1.平衡水分（X*）与自由水分（X－X*）2.结合水分与非结合水分；3.物料水分=平衡水分+自由水分=非结合水+结合水；当φ=100%，则平衡水分X*=结合水；平衡水分与空气的状态有关，且为结合水分；结合水分与非结合水分只与物料