08食品工程原理.ppt

根据物料在一定的干燥条件下，其中所含水分能否用干燥方法除去来划分，可分为平衡水分（equilibrium water）与自由水分（free water）。 4 降速干燥阶段：如CE段所示 临界点：C点，该点的干燥速率Uc等于等速阶段的干燥速率。 临界含水量： Xc越大，则会过早的转入降速干燥阶段，使在相同的干燥任务下所需的干燥时间加长。临界含水量与物料的性质、厚度、干燥速率有关。 第一降速阶段（CD段）：物料内部水分扩散速率小于表面水分在湿球温度下的汽化速率，这时物料表面不能维持全面湿润而形成“干区”，导致干燥速率下降。 第二降速阶段（DE段）：水分的汽化面逐渐向物料内部移动，从而使热、质传递途径加长，阻力增大，造成干燥速率下降。 降速干燥阶段特点： 干燥速率主要决定于物料本身的结构、形状和大小等。而与空气的性质关系很小。 物料表面的温度不断上升，而最后接近于空气的温度。 积分边界条件为：开始时τ=0，X=X1； 终了时τ= τ1 ，X=Xc； 1 恒速干燥阶段 设恒速干燥阶段的干燥速率为uc，根据干燥速率定义，有 三、恒定干燥条件下干燥时间的计算 临界处的干燥速率Uc可从干燥速率曲线查得，也可用下式进行估算： 对流传热系数a可用以下几种经验公式计算： 式中 L?——湿空气的质量流速，kg/m2·h 适用条件： L?=3900~19500 kg/m2·h（0.9~4.6m/s） （1）空气的流动方向与物料表面平行时 适用条件： L?=2450~29300 kg/m2·h（0.6~8m/s）， 空气的平均温度t=45~1500C （2）空气垂直于物料表面流动 例：将不溶于水 的固体晶体装在0.5 ×0.5m的盘中干燥，物料层厚度为25mm，盘的侧面和底面可假定为绝热的，干燥所需热量由流动方向与物料平行的热空气以对流方式传到物料表面，空气流速为6m/s，温度为700C，湿度为0.01kg水/kg 绝干料，试估算恒速干燥阶段的干燥速率和蒸发量。 湿空气的密度为 解：由湿度图查得H=0.01kg水/kg 绝干料，t= 700C的空气 tw=300C 空气的湿比容为 例题 湿空气的质量流速 L?=uρ=6 1.023=6.14kg/m2·s或22100kg/m2·h 当tw=300C时，rtw=2424kJ/kg，则有 蒸发量为Uc ×A=3.62 （0.5 ×0.5）=0.91kg水/h 对流传热系数 2 降速干燥阶段 式中U——降速阶段的瞬时干燥速率，kg/m2·s X2 Xc X 1/U F1 F2 F3 积分边界条件：降速开始时τ=0，X=Xc； 终了时τ= τ2 ，X=X2； 在降速干燥阶段，U是变量，可采用以下两种方法进行计算： 图解积分法：将1/U对各相应的X进行标绘，量出介于所得曲线与横轴两界限X2-Xc间的面积，其数值即为所求的积分值。 近似计算法 式中 Xe——平衡含水量 kX——系数，直线CE的斜率 连接临界点C与平衡含水量E的直线来代替降速阶段的干燥速率，该近似方法认为在降速干燥阶段，干燥速率与物料中的自由水分成正比，即 1 干燥器的分类 按操作压强分：常压干燥器、真空干燥器； 按供热方式分：对流干燥器、传导干燥器、辐射干燥器、介电加热干燥器； 按操作方式分：连续式、间歇式； 按介质和物料的相对运动方向分：并流、逆流、错流干燥器； 第六节 干燥设备 并流、逆流、错流干燥器的特点 并流：含水量高的物料与温度最高而湿度最低的介质相接触，在进口端的干燥推动力大，在出口端的推动力小。 适用情况： （1）干物料不耐高温而湿物料允许快速干燥； 在干燥第一阶段，物料温度始终维持在湿球温度，到第二阶段，物料温度才逐渐上升，但此时介质温度已下降，物料不致于过热。 （2）物料的吸湿性小或最终水分要求不很低； 物料在出口处与温度最低、湿度最高（即相对湿度最大）的介质接触，其平衡水分高。 逆流：物料与干燥介质的运动方向相反，干燥推动力在干燥器中分布较均匀。 适用情况： （1）湿物料不宜快干而干物料能耐高温； （2）物料的吸湿性强或最终含水量要求低； 注：在逆流时，湿物料进入的温度不应低于干燥介质在此处的露点，否则湿度高的干燥介质中有一部分水蒸气会冷凝在湿物料上，从而增加干燥时间。 错流：高温介质与物料运动方向相垂直，如果物料表面都 与湿度小、温度高的介质接触，可获得较高的推动力，但介质 的用量和热量的消耗也较大。 适用情况： （1）物料在干燥的始、终都允许快速干燥和高温； （2）要求设备紧凑（过程速度大）而允许较多的介质和能耗。 优点：构