第6章固体干燥(3)课件(共87张PPT)《化工单元操作（第三版）》同步教学（化工版）.pptx

第6章固体干燥

6.5干燥速率

工程上，对某物料欲除去一定的水量，需要一定的时间.除去的水分一定，时间的长短取决于干燥速率，速率快，干燥时间短。干燥速率如何得知呢?首先要知道干燥过程的速率，才能知道干燥的时间.

必干燥速率与干燥过程有关，而干燥过程又与干燥空气状态有关.

※干燥过程分为恒定干燥和非恒定干燥。

恒定干燥：指干燥操作过程中空气的温度、

湿度、流速及与物料接触方式不发生变化。如大量的空气对少量物料进行间歇干燥，

可认为空气湿度不变，干燥温度取进、出口平均值。

非恒定干燥(变动干燥):是指干燥过程中空气的状态是不断变化的。

一、恒定条件下干燥时间的确定

(一)确定干燥曲线

1、干燥速率：是指单位时间内、单位干燥面积上汽化的水分质量，用符号U表示，单位为kg(水)/(m².s)。则：

X一物料中自由含水量kg水/kg绝干物料

S——干燥面积，m²,既非物料表面积，也非干燥器几何面积；

T——干燥时间，S;

Gc——绝干物料量，kg。

式中负号表示物料含水量X随时间增加而减少。

2、影响干燥速率的因素

干燥速率——单位干燥面积，单位时间内汽化的水分量。影响因素(P255):

1.物料的性质、结构和形状

2.物料含水量

3.干燥介质的温度和湿度

4.干燥介质的流速与流向

4.干燥器的结构型式

干燥速率由实验测定。干燥实验是采用大量空气干燥少量湿物料。因此，空气进出干燥器的状态、流速以及与湿物料的接触方式均可视为恒定，即实验是在恒定的干燥条件下进行的。

由于影响干燥速率的因素错综复杂，难以用

明确的数学关系表述。

目前仍通过实验测定物料的干燥速率。并以此指导干燥器的设计。

后面介绍的干燥实验，实际上是一个间歇过程，只是少量的物料与大量的空气相比，可以近似地看作是条件恒定。

序号

项目

12

W′

A

W—湿料重；

G—一批干料重

②数据处理

X=W/G-1

砝码

物料

恒定干燥条件下的间歇干燥实验

3、干燥实验与干燥曲线

①数据记录：

干燥速率曲线

CB

D

o

Xc

干燥速率单位干燥面积，单位时间内汽化的水分量。

U

E

T

E

结合水

平衡水分

0

非结合水T

自申水分

干燥曲线

o工

4、干燥过程分析及干燥速率关系式

实验得到的干燥速率曲线分为：预热段、恒速干

燥阶段和降速干燥阶段。由于预热段经过的时间较短

并入恒速段。

UB

下面分述两段的工作机理。

D

Xc

(二)干燥过程的两个阶段

1.1、恒速干燥阶段(表面气化控制阶段):

物料在该段干燥时去除的是非结合水分，表面始终保

持着润湿。在恒定的干燥条件下干燥时，物料

表面的温度θ=tw(定),则Hs.w定。U=Uc=物料表面水

的汽化速度。

2.降速干燥阶段(内部迁移控制阶段)

一般分为：第一降速阶段和第二降速阶段。

第一降速阶段当在整个干燥表面积范围内物表的pe刚刚ps时，物料含水量是临界含水量Xc,此时干燥的部分水分已经是结合水分，致使干燥速率开始下降

(S润湿S干燥),内部水分的迁出速率N。也开始表面水分蒸发速率N。

第二降速阶段当物表不存在非结合水分时，水分的汽化表面逐渐地向物料内部迁移，汽化表面与物表间存在一层停止的滞流层，

该层的存在加大了传质、传热的难度(附加阻力)。以后随着(N-Ne)个→UJ,当物料水分降至X*时，U=0

降速干燥的U取决于物料本身的性质、结构、形状尺寸、物料的堆放厚度；与干燥介质的状况关系不大。

必在降速干燥阶段，由于空气传给湿物料的热量大于水分汽化所需的热量，湿物料温度不断上升，与空气的温度之差逐渐减小，最终接近于空气的温度。

心干燥速率曲线由恒速干燥阶段转为降速干燥阶段的转折点

(C点)称为临界点，与该点对应的湿物料含水量称为临界含水量(或临界水分),用Xc表示。临界含水量由实验测定。

Xc=f(物料结构、厚度、分散程度、空气状态)

1.吸水性物料Xc大于不吸水性物料Xc

2.物料层越薄、分散越细，Xc越低

3.恒速干燥uc越大，Xc越高。

t,u一定，H个→Xc√,X√,Uc√。

t,H一定，u个→Xc个，X不变，Uc个。

(三)恒速阶段的干燥时间t₁

如物料在干燥之前的自由含水量X₁大于临界含水量X,则干燥必先有一恒速阶段。忽略物料的预热阶段，恒速阶段的干燥时间t₁由积分求出。

因干燥速率NA为一常数

恒速干燥阶段前提条件：湿物料表面