干燥

null第5章 干燥第5章 干燥班级：过控091、092、093 主讲：乔丽洁引 言 在化学工业中，经过一系列的物理和化学的加工步骤，所得到的产品或半成品往往是固态物质，这些固体通常含有过多的水分或其它溶剂，称为湿分。 引 言一、除湿的概念及方法 1. 概念：湿分；湿物料；除湿除湿——要制得合格的产品，需要从湿固体物料中除去其中的水或其它溶剂，这样的单元操作简称除湿。null（1）机械分离法-----利用重力或离心力去除大量水分的方法，如沉降、过滤、离心分离等机械除湿方法。 优点：能耗少； 缺点：无法彻底去除湿分。 2.除湿方法：（2）吸附脱水法-----即用固体吸附剂去湿，例如：石灰、无水CaCl2、硅胶等吸去物料中所含的水分； 缺点：只能除去少量湿分，且费用高——实验室。（3）干燥法------指利用热能，使湿物料中的湿分气化而除去的方法。 优点：除湿彻底； 缺点：能耗高。湿物料本章将介绍null二、干燥的分类1. 按操作压强针对热敏性及易氧化，或要求成品含湿量低的物料。 常压干燥真空干燥2. 按操作方式连续干燥间歇干燥针对小批量、多品种、干燥时间长的物料。 生产能力大、产品质量均匀、热效率高以及劳动条件好。 null3. 按加热方式传导干燥 对流干燥 辐射干燥 介电加热 冷冻干燥热能通过传热壁面以传导方式传给物料， 热效率约：70%～80%。产生的湿分蒸气被干燥介质带走，或用真空泵排走。例如：热能以对流方式加入物料 ，热效率约为30%～70%，产生的蒸气被干燥介质带走。例如：由辐射器产生的辐射能以电磁波形式达到物料面，被物料所吸收转化为热能，从而使湿分汽化；用作辐射的电磁波一般是红外线。例如：果蔬将需要干燥的物料置于高频电场内，依靠电能加热物料使湿分汽化；例如：微波干燥味精 本章重点介绍：介质——空气；湿分——水；传热——对流将湿物料低温冻结成固态，然后在高真空下对物料提供必要的升华热，使冰升华，水汽用真空泵排出。优点；例如：食品、药品null微波干燥房烘缸干燥对流干燥冷冻干燥机null三、连续对流干燥的过程及原理 1. 原理(1)传热→由于温差的存在，气体以对流方式向固体物料传热，使表面湿分汽化并通过气膜向气流主体扩散；9-1干燥演示.swf (2) 与此同时，在分压差的作用下，内部水分向表面扩散并被气流带走。结论：干燥是传热和传质相结合的操作，干燥介质既是载热体又是载湿体，干燥速率由传热速率和传质速率共同控制。分析HtqWtippiM四、对流干燥过程实质引申维持干燥介质的不饱和性——采用不饱和湿热空气。 不饱和湿热空气的作用：作为载热体和载湿体，反映了传热、传质。干燥过程热空气流过湿物料表面热量传递到湿物料表面湿物料表面水分汽化并被带走表面与内部出现水分浓度差内部水分扩散到表面传热过程传质过程传质过程五、干燥过程推动力传质推动力：P表水 > P空水 传热推动力：t空气 >t物表四、对流干燥过程实质§5.1 湿空气的性质及湿焓图 §5.1 湿空气的性质及湿焓图 5.1.1 湿空气的性质前提1、干燥介质——不饱和湿空气，由于干燥过程压力较低，通常可作为理想气体处理； 2、以绝干空气为基准。八种性质湿度H (humidity) 相对湿度φ 湿空气的比体积 υH 湿空气的比热容CH 湿空气的焓I (enthalpy) 干/湿球温度 tw 绝热饱和冷却温度 tas 露点 td null一、湿度---又称湿含量， 单位kg水/kg干空气干空气 水蒸汽pvpg总压P摩尔质量说明 ① 常压下湿空气可视为理想混合气体： ② 空气饱和时，得： Hs为P、t的函数。（5-1）思考：湿空气还有多大的吸湿潜力？（5-2）（5-3）null二、相对湿度φ----水汽分压与其可能达到的最大值之比。（5-4）讨论 ① Pv=0，=0绝干空气； ②Pv=Ps，=1饱和空气，无法带走水汽。结论： 能够说明湿空气偏离饱和空气的程度。 ③（5-4）代入 （5-2）得H与φ 的关系：（5-5）.空气的湿含量一定时，其温度愈高，则它的相对湿度（ ）A 愈低 B 愈高 C 不变 练习null三、比体积（湿容积） vH 指1kg干空气对应的湿空气的体积， 单位为m3湿空气 ⁄ kg干空气1kg 干空气 ？kg水汽H比容的一般定义：null四、比热容cH 比热容的一般 定义 kJ/(kgK)----kJ/(kg干气K)此时，湿空气的质量＝（1+H）kgcg干空气的比热，kJ/(kg·K) cv水气的比热，kJ/(kg·K)1.01kJ/(kg·K)1.88kJ/(kg·K)意义： 常压下将湿空气中1kg绝干空气及Hkg水汽温度升高（或降低）1℃所需（放出）的热量。null五、焓I： 焓的一般定义：工质流动时与外界传递的与其热力状态有关的总能量；kJ/ kg----kJ/ kg干气湿空气的质量＝（1+H）kg说明 焓是相对值，必须规定基准温度和基准状态，通常规定，0℃时绝干空气及液态水的焓为零。 对于特征为t、H的湿空气：0℃时水的汽化潜热， r0  2490 kJ/kg（5-8）null六、干球温度t、湿球温度tW： ----用普通温度计测出的空气温度，简称温度，是空气的真实温度。1.干球温度t：null2. 湿球温度 tw ——概念----用湿球温度计测出的空气温度大量湿球温度计传质t > tw大量、快速流动的不饱和空气（空气的流速应大于5m/s）与少量水接触；传质----因存在传质推动力，湿纱布中的水汽化进入空气，此过程需要吸热（水提供），因此水温下降；传热---产生传热温差，热量将从空气传入湿纱布。实验5.1.1 湿空气的性质null 开始时，传质速率最大，传热速率最小。当达到平衡时，传质所需的汽化热等于显热，湿纱布中的水温达到稳定值，这一温度就是湿球温度，用tw 表示。思考1：为什么酷暑的季节，在水里比在岸上凉快？9-2干湿球温度计.swf结果思考2：若空气（大量）静止，湿球温度计测出的温度与tw相比高还是低？测出的温度就是tw，只不过，达到tw所需时间要更长，因为传热方式此时以导热、自然对流为主，比强制对流要小。 为了快速、准确地测出tw。思考3：为什么空气要大量、快速流动？5.1.1 湿空气的性质null气体ttwnull空气以对流方式传热给水的传热速率＝水分汽化所需的潜热大量湿球温度计传质 可见，tw＝f（t，H），而与水的初始状态无关； kH、主要与空气流速有关； 却几乎与流速无关； 此式可定H。2. 湿球温度 tw ——计算讨论（5-12）5.1.1 湿空气的性质null七、绝热饱和冷却温度tas： 少量塔无穷高饱和空气1.绝热饱和过程：9-4绝热饱和塔.swf不饱和的高温空气和大量的水充分接触，进行传质和传热，最终达到平衡，此时空气与液体的温度相等，空气被水蒸汽所饱和。说明思考1：上述绝热塔中，湿空气等焓吗？ 是的。null 对绝热饱和塔作热量衡算2.绝热饱和冷却温度tas 的计算：湿空气经绝热、冷却、增湿达到的极限冷却温度。（5-14）null讨论湿球温度tw与绝热饱和温度tas的异同：相同之处：湿空气均为等焓变化； 均为空气状态（t、H）的函数； 空气-水体系，有tw  tas 。 但对其它体系，例如空气甲苯系统，/kH=1.8cH,这时tw 与tas就不等了。 null湿球温度tw与绝热饱和温度tas的异同：不同之处：tw----大量空气与少量水接触后的稳定的水温； 空气的状态（t，H）不变； 属动态平衡。 tas----少量空气与大量水经过接触后达到的稳定温度； 空气增湿、降温； 属静态平衡。null八、露点温度td： 在总压不变的条件下，将不饱和湿空气冷却，直至冷凝出水珠为止（即达到饱和状态），此时，湿空气的温度称为露点，用td表示。特点：冷却由式（5-5）（5-16）null（5-17）结论： 1.在一定总压下，只要测出露点温度，便可从手册中查得此温度下对应的饱和蒸汽压，从而求得空气湿度。 2.若已知空气的湿度，可根据上式求得饱和蒸汽压，再从水蒸汽表中查出相应的温度，即为露点温度。 .若维持不饱和空气的湿度不变，提高其干球温度，则空气的湿球温度将 。露点温度将 。 练习题null表示湿空气性质的特征温度： 干球温度t、湿球温度tW、绝热饱和温度tas、露点温度td。 对于空气－水物系， tW ≈ tas ，并且有下列关系： 不饱和湿空气：t> tW > td 饱和湿空气：　t= tW = td小结汇总：不饱和湿空气性质：P、H、pV、、cH、I、t、t、tas、td，共10个nullThank you for listening！null5.1.2 湿空气的湿焓图常用的湿度图： 3个独立变量取为P、t、H----温湿图（t-H图） P、I、H----湿焓图（H-I图）H-I图作用简化计算，获得参数。null湿比热容线 （P=1atm时） 等线 饱和比容线 干空气比容线 绝热饱和线 等焓线 等湿球温度线 温湿图湿比热容线cH,kJ/kgK 湿焓图（H - I图） （Humidity chart）湿焓图（H - I图） （Humidity chart）等湿线群等焓线群等温线群pV线等线群一、空气湿度图(H-I图）的绘制 （Humidity Chart）一、空气湿度图(H-I图）的绘制 （Humidity Chart）平行于斜轴。范围0～680kJ/kg绝干气。1.等湿度线 (等 H 线)2.等焓线（等I线）平行于纵轴； 在同一条等湿线上不同点所代表的湿空气状态不同，但H相同。范围0～0.2kg/kg绝干气。3.等干球温度线 (等 t 线) I与H呈直线关系，t越高，等t线的斜率越大，读数0-250ºC； 互不平行。(5-18)一、空气湿度图(H-I图）的绘制 （Humidity Chart）4.等相对湿度线 (等  线)总压 P 一定，对给定的 ：因 ps= f (t) ， 故 H = f (t) 。5.蒸气分压线总压 P 一定， pV= f (H) ，pV-H 近似为直线关系。一、空气湿度图(H-I图）的绘制 （Humidity Chart）二、H-I图的说明与应用（Use of humidity chart）二、H-I图的说明与应用（Use of humidity chart）确定空气的干燥条件； 确定空气状态点； 查找其它参数。用途二、H-I图的说明与应用（Use of humidity chart）二、H-I图的说明与应用（Use of humidity chart） 两个参数在曲线上能相交于一点，即这两个参数是独立参数，这些参数才能确定空气的状态点。 =100%，空气达到饱和，无吸湿能力；  <100%，属于未饱和空气，可作为干燥介质；  越小，干燥条件越好。1.确定空气的干燥条件2.确定空气的状态点说明说明二、H-I图的说明与应用（Use of humidity chart） 通常根据下述条件之一来确定，已知条件是： （1）湿空气的温度t和tW，状态点的确定见图（a）； （2）湿空气的温度t和td，状态点的确定见图（b）； （3）湿空气的温度t和φ，状态点的确定见图（c）。方法二、H-I图的说明与应用（Use of humidity chart）实际过程—— 空气的加热与冷却过程实际过程—— 空气的加热与冷却过程加热：空气的φ减小，表明空气接收水汽的能力加强。二、H-I图的说明与应用（Use of humidity chart）② 空气的加热与冷却过程② 空气的加热与冷却过程冷却：t＜td时，空气的H不变；t=td时，有水冷凝。td二、H-I图的说明与应用（Use of humidity chart）实际过程—— 空气的加热与冷却过程二、H-I图的说明与应用（Use of humidity chart）二、H-I图的说明与应用（Use of humidity chart）实际过程——绝热增湿过程：可近似认为等焓过程null作业：4Thank you for listening！null5.1.2 湿空气的湿焓图常用的湿度图： 3个独立变量取为P、t、H----温湿图（t-H图） P、I、H----湿焓图（H-I图）H-I图作用简化计算，获得参数。汇总：二、H-I图的说明与应用（Use of humidity chart）等湿线群等焓线群等温线群pV线等线群二、H-I图的说明与应用（Use of humidity chart）二、H-I图的说明与应用（Use of humidity chart）二、H-I图的说明与应用（Use of humidity chart）确定空气的干燥条件； 确定空气状态点； 查找其它参数。应用二、H-I图的说明与应用（Use of humidity chart）二、H-I图的说明与应用（Use of humidity chart）查找其它参数：（1）湿度H； （2）焓值I； （3）水汽分压PV； （4）露点td； （5）湿球温度tW（绝热饱和温度tas）。 小结小结在总压一定的情况下，空气的状态由两个参数确定，其他参数可查图或计算求得；不饱和空气：φ＜1，t ＞ tw＝tas＞td 饱和空气： φ＝1，t=tw＝tas＝td表示湿空气性质的特征温度：t、tW、tas、td。 对于空气－水物系， tW ≈ tas ，并且有下列关系： . 饱和空气在恒压下冷却，温度由t1降至t2 ，其相对湿度将 ；绝对湿度H ；露点温度td将 。 练习题A 增加； B 减小； C 不变； D 无法确定CCB§5.2干燥过程的物料衡算与热量衡算物料衡算 热量衡算§5.2干燥过程的物料衡算与热量衡算衡算目的衡算基础知识衡算内容干燥器及辅助设备的计算或选型理论蒸发水分量W 热空气消耗量L 所需热量Q实际干燥器工艺尺寸 风机型号 预热器传热面积湿物料性质5.2.1 湿物料的性质5.2.1 湿物料的性质含水量 湿物料比热容Cm 湿物料的焓I′湿基含水量w 干基含水量X2.干基含水量1.湿基含水量----质量分率----质量比引申：两种含水率之间的换算关系？ （5-22）（5-23）采用原因？衡算基础知识5.2.1 湿物料的性质5.2.1 湿物料的性质3.湿物料的比热容Cm（5-24）Cs——绝干料的平均比热容，kJ/（㎏绝干料·℃）； Cw——液态水的平均比热容，4.187kJ/(㎏水·℃)； Cm——绝干料的比热容，kJ/（㎏绝干料·℃）。特别注意改写：（5-24a）衡算基础知识一、湿物料的性质4.湿物料的焓I′：一、湿物料的性质I′=Csθ+XCw θ=（Cs+4.187X） θ=Cm θ（5-25） θ——湿物料的温度，℃衡算基础知识 5.2.2 干燥系统的物料衡算（Mass balance） 依据质量守恒定律计算水分蒸发量W空气消耗量L干燥产品流量G2 5.2.2 干燥系统的物料衡算（Mass balance） 衡算内容 5.2.2 干燥系统的物料衡算（Mass balance） 设　L——绝干空气消耗量，㎏（绝干气）/s； H1、H2——分别为空气进、出干燥器时的湿度，㎏/㎏干空 气； X1、X2——分别为湿物料进、出干燥器时的干基含水量， ㎏（水分）/㎏干物料； w1，w2——分别为湿物料进、出干燥器时的湿基含水量， ㎏（水分）/㎏湿物料； G1、G2——分别为湿物料进、出干燥器时的流量，㎏(物料)/s； G——湿物料中绝干物料的流量，㎏(绝干料)/s。 5.2.2 干燥系统的物料衡算（Mass balance） 衡算内容 5.2.2 干燥系统的物料衡算（Mass balance） 5.2.2 干燥系统的物料衡算（Mass balance） 衡算内容1. 水分蒸发量W设器内无物料损失，以单位时间1s为基准，据质量守恒定律，则有LH1+GX1 =LH2+GX2（5-26）9-11辅助讲解得到产品.swf5.2.2 干燥系统的物料衡算（Mass balance） 5.2.2 干燥系统的物料衡算（Mass balance） 衡算内容2. 空气消耗量L的确定由（5-26）（5-27）上式两边同除以W，得到单位空气消耗量 l，则有蒸发１㎏水分需消耗的干空气量（5-28）一般按夏季的空气湿度确定全年中最大空气消耗量； 干燥中风机的选择是以湿空气的体积流量为依据的。讨论？5.2.2 干燥系统的物料衡算（Mass balance） 5.2.2 干燥系统的物料衡算（Mass balance） 衡算内容3. 干燥产品流量G据质量守恒定律，作出绝干料衡算，则有湿物料 G1 , w1干燥产品G2 , w2热空气 L , H1湿废气体 L , H2（5-29）（5-30）思考：干燥产品G2与G相同吗？5.2.3 干燥系统的热量衡算（Heat balance） 5.2.3 干燥系统的热量衡算（Heat balance） 衡算内容理论预热器消耗热量QP 向干燥器补充的热量QD 干燥过程消耗的总热量Q实际预热器传热面积 加热介质用量 干燥器尺寸、系统热效应1. 热量衡算基本方程预热器干燥器5.2.3 干燥系统的热量衡算（Heat balance） 预热器干燥器5.2.3 干燥系统的热量衡算（Heat balance） 衡算内容以单位时间1s为基准，作以下部位热量衡算，则有（1）预热器消耗热量QP若忽略热损失，可作焓衡算，得LI0 + QP = I1L（5-32）QPQDQL5.2.3 干燥系统的热量衡算（Heat balance） 预热器干燥器QPQDQL5.2.3 干燥系统的热量衡算（Heat balance） 衡算内容（2）向干燥器补充的热量QD列热量衡算式，则有即（5-33）5.2.3 干燥系统的热量衡算（Heat balance） （3）系统消耗的总热量Q5.2.3 干燥系统的热量衡算（Heat balance） 衡算内容（5-34）热损失物料中水分蒸发及升温所耗的能量新鲜空气被加热所耗的能量 供能方 这是干燥的真正目的所在。9-11辅助讲解得到产品.swf分析结论加入干燥系统的全部能量有四个用途： 加热空气、蒸发水分、加热物料和热损失5.2.3 干燥系统的热量衡算（Heat balance） 2. 干燥系统的热效率5.2.3 干燥系统的热量衡算（Heat balance） 衡算内容一般，=30~60%； 在应用部分废气循环时，=50~70%。提高热效率的方法(a)减少干燥器的热损失QL↓；(b)降低空气出干燥器的温度t2或提高H2；或采用废气循环、中间加热的方式。 若忽略湿物料中水分带 入系统中的焓有：（5-38）说明*例*例 某湿物料在气流干燥管内进行干燥，湿物料的处理量为0.5kg/s，湿物料的含水量为5％，干燥后物料的含水量为1％（皆为湿基）。空气的初始温度为20℃，湿含量为0.005kg/kg绝干气。若将空气预热至150℃进入干燥器，并假设物料所有水分皆在表面汽化阶段除去，干燥管保温良好，(气体在干燥管内为等焓过程)试求：1、当气体出口温度选定为70℃，预热器提供的热量及热效率？2、当气体的出口温度为42℃，预热器提供的热量及热效率有何变化？解1.气体在干燥管内为等焓过程。 t0=20℃，t1=150℃，t2=70 ℃ H1＝H0=0.005kg/kg绝干气解1.气体在干燥管内为等焓过程。 t0=20℃，t1=150℃，t2=70 ℃ H1＝H0=0.005kg/kg绝干气2、t2=42℃2、t2=42℃讨论：降低废气的出口温度，所需的空气用量及传热量愈小，热效率越高。null小结null小结Thank you for listening！作业：5、65.2.4 空气通过干燥器时的状态变化5.2.4 空气通过干燥器时的状态变化预热器干燥器QPQDQL分析 确定空气离开干燥器的状态参数涉及空气在干燥器中所经历的过程性质，确定过程时情况复杂——涉及传质、传热、QD或QL。结论 复杂情况分为两类：等焓过程和非等焓过程。 5.2.4 空气通过干燥器时的状态变化5.2.4 空气通过干燥器时的状态变化一、等焓干燥过程可简化干燥计算理想干燥过程（1）不向干燥器中补充热量，即： QD=0 （2）热损失可忽略，即： QL=0 （3）物料进出干燥器的焓相等，即： G（I2′-I1′)=0预热器干燥器QPQDQL目的条件5.2.4 空气通过干燥器时的状态变化（5-33）将以上条件代入式（5-33）： 利用焓恒定，能在H-I图上迅速确定空气离开干燥器时的状态参数。上式说明空气通过干燥器时焓恒定，所以又将这个过程称为等焓过程。可得： I1=I2结论5.2.4 空气通过干燥器时的状态变化5.2.4 空气通过干燥器时的状态变化图例5.2.4 空气通过干燥器时的状态变化5.2.4 空气通过干燥器时的状态变化二、非等焓干燥过程实际干燥过程（1）QD=0 QL≠0 G（ I´2 - I´1 ） ≠ 0 得：I1 > I2 BC1线在BC线下方。 （2） QD > QL+ G（ I´2 - I´1 ） 得：I1< I2 BC2线在BC线上方。 （3）等温下进行，BC3线。条件5.2.4 空气通过干燥器时的状态变化§5.3 固体物料在干燥过程中的平衡关系与速率关系§5.3 固体物料在干燥过程中的平衡关系与速率关系引言：湿分在气体和固体间的平衡关系 pXpsXh平衡状态：直到湿分在物料 表面的蒸汽压等于气体中的湿 分分压。 2. 平衡含水量：平衡状态下物 料的含水量。不仅取决于气体 的状态，还与物料的种类有很 大的关系。 X*p5.3.1 物料中的水分5.3.1 物料中的水分按所含水分在一定的条件下能否用对流干燥的方法将除去来划分。t，H，pw是在一定空气状态下的干燥极限；一、平衡水分与自由水分 取决于物料本身的性质及空气状态。 在一定空气状态下，湿物料中的恒定含水量称为该物料的平衡水分。也就是在一定空气状态下物料中不能除去的水分。用X*表示，单位kg水/kg干料。ps> pw划分依据定义说明1. 平衡水分5.3.1 物料中的水分物料总水分中，除了平衡水分以外的那部分水，称为自由水分。定义5.3.1 物料中的水分高于平衡含水量 X* 的水分。说明2. 自由水分区别平衡水分：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。5.3.1 物料中的水分 某些物料的平衡水分 1－新闻纸；2－羊毛、毛织物； 3－硝化纤维；4－丝；5－皮革； 6－陶土；7－烟叶；8－肥皂； 9－牛皮胶;10－木材5.3.1 物料中的水分5.3.1 物料中的水分5.3.1 物料中的水分二、结合水分与非结合水分按水分除去的难易来划分。划分依据1. 非结合水分：与物料存在机械形式的结合，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；易被除去。说明2. 结合水分：与物料存在某种形式的结合，水分与物料结合力强。其汽化能力比独立存在的水要低，较难除去。说明结论：在一定温度下，物料中的结合水与非结合水的划分，只取决于物料本身的特性，而与其接触的空气无关。5.3.1 物料中的水分5.3.1 物料中的水分结合水分按结合方式可分为：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)。 非结合水分如吸附水分、孔隙中水分。小结物料中的水分5.3.2 干燥时间的计算5.3.2 干燥时间的计算恒定干燥操作------ 湿空气的状态（温度、湿度）不变、空气流速不变、与物料的接触方式不变；大量空气与少量物料、间歇； 前提湿空气 t H u湿空气 t H u变动干燥操作------ 沿干燥器长、高方向空气温度降低、湿度增加，连续； 5.3.2 干燥时间的计算 为了简化影响因素，干燥实验大多在恒定干燥条件下进行：即干燥介质的温度、湿度、流速及与物料接触方式在整个干燥过程中均不变；大量不饱和空气对少量湿物料进行干燥。 5.3.2 干燥时间的计算计算目的求干燥时间在设备计算中求停留时间求工艺尺寸计算思路通过实验获得干燥速率来求停留时间τ1. 干燥实验和干燥曲线间歇干燥实验5.3.2 干燥时间的计算间歇实验过程5.3.2 干燥时间的计算 在恒定干燥条件下干燥某物料，记录下不同时间τ下湿物料的质量变化ΔW′及物料表面温度θ，进行到物料质量不再变化为止，此时物料中所含水分为平衡水分X*。然后，取出物料，再将物料放入烘箱内烘干到恒重为止，此即绝干物料质量。 根据上述数据绘制干燥曲线，得： A湿含量XXctwDCBADCBtX*物料表面温度干燥时间 预热段 注：干燥实验操作条件应与生产要求的近似，使其结果可用于干燥器的设计和放大中。5.3.2 干燥时间的计算5.3.2 干燥时间的计算2. 干燥速率曲线（1）干燥速率的定义干燥速率U：干燥器在单位时间、单位干燥面积上汽化的水分质量 (kg/m2.s)。微分形式为：G′、S由实验测得，可以绘制U曲线：（2）干燥速率曲线5.3.2 干燥时间的计算ABC段——第一阶段 AB段为物料的预热阶段，这时物料从空气中接受的热主要用于物料的预热，湿含量变化较小，时间也很短，在分析干燥过程时并入BC考虑。从B点开始至C点，干燥曲线BC段斜率不变，干燥速率保持恒定，称为恒速干燥阶段。 划分两个阶段：5.3.2 干燥时间的计算5.3.2 干燥时间的计算CDE段——第二阶段 C点以后，干燥曲线的斜率变小，干燥速率下降，所以CDE段称为降速干燥阶段。C点称为临界点，该点对应的含水量称为临界含水量，以Xc表示。X*即为操作条件下的平衡含水量。 5.3.2 干燥时间的计算5.3.2 干燥时间的计算5.3.2 干燥时间的计算3. 两段干燥理论解释 恒速干燥段： X > Xc物料实际汽化表面变小 (出现干区)，第一降速段； 汽化表面内移，第二降速段； 平衡蒸汽压下降 (各种形式的结合水)； 固体内部水分扩散速度极慢 (非多孔介质)。 降速段干燥速率取决于湿分与物料的结合方式，以及物料的结构，物料外部的干燥条件对其影响不大。恒定干燥条件下 τ = tw，p = ps由物料内部向表面输送的水分足以保持物料表面的充分湿润， 汽化的是非结合水。 干燥速率由水分汽化速率控制(取决于物料外部的干燥条件)，故恒速干燥段又称为表面汽化控制阶段。 降速干燥段：X < Xc5.3.2 干燥时间的计算思考： 1、影响恒速阶段干燥速率的因素？2、影响降速阶段干燥速率的因素？ 取决于物料本身结构、形状和尺寸，而与干燥介质状况关系不大。故降速阶段又称物料内部迁移控制阶段。空气条件；故该阶段又称为表面气化控制阶段。5.3.2 干燥时间的计算4. 临界含水量XC 4. 临界含水量XC 5.3.2 干燥时间的计算　 由恒速阶段转为降速阶段时，物料的含水量为临界含水量。由临界点开始，水分由内部向表面迁移的速率开始小于表面汽化速率，湿物料表面的水分不足以保持表面的湿润，表面上开始出现干点。 临界含水量与湿物料的性质和干燥条件有关，其值一般由实验测定。思考： 影响临界含水量大小的因素？5. 恒定干燥条件下干燥时间的计算 5. 恒定干燥条件下干燥时间的计算 5.3.2 干燥时间的计算若已知物料的初始湿含量 X1 和临界湿含量 Xc，则恒速段的干燥时间为 （1）恒速干燥段的干燥时间 若传热干燥面积S为已知，则由上式求干燥时间  的问题归结为气固对流给热系数 α的求取。 得由5.3.2 干燥时间的计算5.3.2 干燥时间的计算（2）降速干燥段的干燥时间 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。 在 X2 ~ Xc 之间取一定数量的 X 值，从干燥速率曲线上查得对应的 U，计算 Gc /U； 作图Gc /U ~ X，计算曲线下面阴影部分的面积。XoXcX2Gc / Unull总结概念： 平衡水分 自由水分 结合水分 非结合水分 恒定干燥条件 干燥的两个阶段（干燥机理）、 临界含水率XC 干燥速率 影响XC的因素、影响降速阶段干燥速率的因素Thank you for listening！作业：5、6