化工原理下课件-肖武-干燥-1.pptVIP

（2） 物料中所含水分的性质 ①　自由水分和平衡水分 平衡水分：用一定状态的湿空气，干燥某湿物料，物料能够达到的极限含水量称为对应于该空气状态的平衡水分。 即：X X* 不能被空气干燥的水分 注意：对于同一物料，不同的空气状态对应于不同的平衡水分。 自由水分：物料含水量超出平衡水分的部分称为自由水分。 即：X X* 可能被空气干燥的水分 ② 　结合水分和非结合水分 非结合水分 结合水分 ② 　结合水分和非结合水分 Ionic or polar group -SO3H ② 　结合水分和非结合水分 结合水分：固、液之间结合力较强的水分，化学键、氢键等，存在于物料细胞壁内或毛细管内。 注：结合水产生的蒸汽压小于同温度下纯水的蒸汽压。 非结合水分：固液之间结合力较弱的水分，如物料表面的附着水分，或物料表面大孔内的水分。 注：非结合水产生的蒸汽压等于同温度下纯水的蒸汽压 自由水分 平衡水分 非结合水分 结合水分 不同点： 非结合水分是在干燥中容易除去的水分，而结合水分较难除去。是结合水还是非结合水仅决定于固体物料本身的性质，与空气状态无关。 不同点： 自由水分是在干燥中可以除去的水分，而平衡水分是不能除去的，自由水分和平衡水分的划分除与物料有关外，还决定于空气的状态。 干燥速率 定义： 以湿度差表示: 以温度差表示: 9.4 恒定干燥条件下的干燥速率 9.4.1 干燥速率曲线 （1）干燥曲线与干燥速率曲线 ▲　 干燥速率通常在恒定干燥条件下测定 指：空气的状态恒定及与湿物料的接触状态不变。 如少量湿物料与大量湿空气相接触。 恒定干燥条件下的干燥过程一般是间歇操作 ▲　干燥曲线及干燥速率曲线 干燥曲线： X ~ τ 关系。 干燥速率曲线： R ~ X 之间的关系 ◆AB（或A’B）段： A点代表时间为零时的情况, AB为湿物料不稳定的加热过程。 B点后,物料表面温度达到空气的湿球温度(即传热、传质稳定) 曲线分析： 干燥曲线 干燥速率曲线 内部迁移阻力 表面蒸发阻力 ◆ BC段：干燥速率保持恒定，称为恒速干燥阶段 物料表面温度维持空气湿球温度； 干燥速率仅与空气性质有关；汽化非结合水分； 可采用较高气体流速，提高干燥速率和热能利用率。 强化恒速干燥速率的方法： 干燥速率主要取决于干燥介质的条件、物料的尺寸及其与气体的接触方式等因素，而与物料的种类、内部结构和水分在物料内部的存在及运动情况无关。 提高空气温度、降低空气湿度或增大空气流速都可以提高恒速阶段的干燥速率。 较小的物料尺寸可提供较大的干燥面积，提高干燥速率； 同样尺寸的物料，接触方式对干燥速率影响较大，气流平行流过物料表面（如箱式干燥器中的物料层）时，干燥面积仅为表层物料表面，流体与物料间的对流传热、传质也不充分。当物料分散在气流中（如流化床干燥器）时，干燥面积和对流作用比气流平行流过物料表面时充分得多，因此恒速阶段的干燥速率也大得多 ◆ C点：由恒速阶段转为降速阶段的点称为临界点，所对应湿物料的含水量称为临界含水量，用Xc表示。 从临界点开始，水分由内部向表面迁移的速率开始小于表面蒸发速率，湿物料表面的水分不足以保持表面的润湿，表面开始出现干点，干燥速率开始下降。 对干燥时间产生较大影响 恒速干燥阶段的干燥速率越大，临界含水量越大，干燥过程转入降速干燥阶段越早，对于相同的干燥要求，所需的干燥时间越长。 临界含水量不但与物料本身的结构、分散程度有关，而且受到干燥介质条件（如空气的温度、湿度、流速）的影响。 在一定的干燥条件下，对于一定种类的物料，物料层越薄、分散得越细，临界含水量越低；物料与气流接触得越充分，临界含水量越低； 一般的，多孔性物料的临界含水量比非多孔性物料低。 ◆ CDE段：随着物料含水量的减少，干燥速率下降，CDE段称为降速干燥阶段。不同类型物料结构不同，降速阶段速率曲线的形状也不同。 物料逐渐升温，表面易硬化或变质，应控制其干燥速率。 此阶段干燥速率主要与物料性质相关 干燥速率主要由水分在物料内部的迁移速率控制 降速阶段中，干燥速率与物料的内部结构和尺寸、物料与水分的结合方式、物料的温度和湿含量、物料与气体的接触方式等因素密切相关，而与外部干燥介质的条件关系不大。 ◆E点：干燥速率为零，X*即操作条件下平衡含水量。 注意：干燥曲线或干燥速率曲线是在恒定的空气条件下获得的，对指定的物料，空气的温度、湿度不同，速率曲线的位置也不同。 ?9.4.3 湿分在湿物料中的传递机理 （1）湿物料分类 ① 多孔性物料：如催化剂颗粒，砂子等。主要特征： ▲水分存在于物料内部大小不同的细孔和通道中； ▲湿分移