干燥动力学知识2详解.pptx

14.3 干燥速率与干燥过程计算 14.3.1 物料在定态空气条件下的干燥速率 定态空气条件 ──空气的温度、湿度、流速以及与物料的接触方式都不变 ──大量空气干燥少量物料 湿基含水量w 干基含水量Xt 物料含水量的表示方法 ? 生产中以w表示，工程计算中用X更方便 干燥速率定义与影响因素分析 定义： kg水/m2.h W──汽化水量，kg/h Gc──绝干物料量，kg干料/h A──物料干燥表面积，m2 τ──干燥时间，h(或s) 差分近似 NA影响因素： ① 物料水分结构（内部条件） ② 空气状态（外部条件） 空气状态（t，H） t↑，H↓ (由于(t-tW)↑，(HW-H)↑) ── NA ↑ ③ 空气气速（流体力学条件） u气↑──α↑，kH↑── NA ↑ (过程实质──传质、传热) ④ 物料形状（物料表面A大小) 物料干燥表面↑── NA ↑ (切片、颗粒状物料等) ⑤ 物料与气流接触方式 气流掠过、穿过物料表面，颗粒料悬浮于气流中等 ⑥ 设备结构 一、动力学实验 干燥速率曲线(恒定干燥条件下)测定装置 kg水/m2.h 干燥曲线 干燥速率曲线 用实验数据经处理直接标绘出干燥速率曲线。 干燥过程分析 预热段(A→B) t θ1─θ↑→θ=tw ? 预热段很小，计算中可以忽略 恒速段(B→C) 物料表面湿润 料内水分向表面扩散量≥表面汽化水量 ──空气传给物料之显热=水分汽化之潜热 ──表面汽化控制 特点：(1)除去的是非结合水，与汽化纯水情况相同； (2)物料温度恒定为tw；(3) 内部水分向表面传递速率汽化速率相等； (4)NA与物料含水量X无关，取决于空气状态，为表面汽化控制阶段。 空气传给物料之热量 用于汽化表面水 用于使物料温度升高 tw→θ2 ─→NA急剧下降(汽化面↓,A不变,汽化量↓) (第一降速段) ──干区逐渐扩大─→完全干枯──U进一步降低至D点 ──直到X→X2 ──内部迁移速率控制 降速段(C→D→E) 物料表面出现干区 料内水分向表面扩散量表面汽化水量 （1）降速原因：汽化表面减小；汽化面内移； 平衡蒸汽压下降；内部水分扩散极慢 （2）物料内部水分向表面传递的速率小于水分汽化速率； （3）物料表面出现干区，不被完全湿润，温度上升； （4）除去物料中的结合水与部分非结合水分； （5）干燥速率取决于物料本身结构及尺寸，与空气状 态无关，称为内部迁移控制阶段； 降速段特点： 临界含水量 影响因素： 物料本身的性质及空气状态 恒速段干燥速率NA，NA↑，XC↑； 无孔吸水性物料的XC值比多孔性物料为大； 料层厚度越大，XC值越高； 物料分散越细， XC值越小 临界自由含水量XC 临界干燥速率 Xc ↑──进入降速段早 干燥时间↑ ── Xc对强化干燥过程有重要意义 干燥速率曲线 14.3.2 间歇干燥过程的计算 14.3.2.1 恒速阶段的干燥时间τ1 恒定干燥条件：t、H、u、接触方式──大量空气干燥少量 物料的情况。 ? 在不同干燥阶段，U=f(X)不同，应分段计算。 NA=NAc=const，X1─→Xc Q=αA(t－tw) N=kH(Hw－H)A 物料表面温度tw ；Hw为tw下的空气饱和湿度， ①由干燥速率曲线查出 ②用解析法求出 NA的求取： 对于静止的物料层，当空气平行流过物料表面时： 对于静止的物料层，当空气垂直流过物料表面时： 球形颗粒悬浮于气流中 α的经验式 14.3.2.2 降速阶段的干燥时间τ2 总干燥时间 例14-4 14.3.3 连续干燥过程的一般特性 ↓ ↑ 物料衡算 以1s为基准，以干燥器为控制体 GcX1 +VH1 = GcX2 + VH2 W=Gc(X1 －X2)=V(H2－H1) 水分蒸 发量 14.3.4 连续干燥过程的物料衡算和热量衡算 Gc=G1(1 － w1)=G2(1 － w2) 绝干物料量 空气消耗量V 单位：kg绝干气/s H1=H0，故有： 湿空气消耗量： V0=V(1＋H0) 单位：kg新鲜空气/s V′=VvH 选风机参数 单位：m3/s 单位空气消耗量 湿空气体积： 热量衡算 预热器热量衡算 进入预热器的热量：Q+VI0 离开预热器的热量：VI1 VI0+Q=VI1 Q=V(I1-I0) 干燥器热量衡算 进入干燥器的热量： 离开干燥器的热量： VI1+GI1 ′ + Q补=VI2+GI2 ′ + Q损 VI1 — 空气带入 GcI1 ′ — 物料带入 Q补— 补充加入 VI2 — 空气带出 GcI2′— 物料带出 Q损 — 干燥器热损失 湿物料焓I′的计算 理想干燥过程(