【文章內(nèi)容簡介】 下純水的蒸汽壓。 非結(jié)合水分 ：固液之間結(jié)合力較弱的水分 ， 如物料表面的附著水分 ， 或物料表面大孔內(nèi)的水分 。 注 ：非結(jié)合水產(chǎn)生的蒸汽壓 等于 同溫度下純水的蒸汽壓。 （ 2） 非結(jié)合水分是在干燥中容易除去的水分 ， 而結(jié)合水分較難除去 。 是結(jié)合水還是非結(jié)合水僅決定于固體物料本身的性質(zhì) ，與空氣狀態(tài)無關(guān) 。 注意： （ 1）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劃分除與物料有關(guān)外，還決定于空氣的狀態(tài)。 固體物料的干燥機理 （ 1） 濕物料分類 ① 多孔性物料 ， 如催化劑顆粒 ， 砂子等 。 主要特征： ▲ 水分存在于物料內(nèi)部大小不同的細(xì)孔和通道中； ▲ 濕分移動主要靠毛細(xì)管作用力； ▲ 這類物料的臨界含水量較低 ， 降速段一般分為兩個階段 。 ② 非多孔性物料 ， 如肥皂 、 漿糊 、 骨膠等 。 主要特征： ▲ 結(jié)合水與固相形成了單相溶液； ▲ 濕分靠物料內(nèi)部存在的濕分差以擴散的方式進(jìn)行遷移； ▲ 這類物料的干燥曲線的特點是恒速階段短 ， 臨界含水量； 較高 ， 降速段為一平滑曲線 。 固體物料的干燥機理 （ 2） 液體擴散理論 ▲ 主要論點： 在降速干燥階段中 ， 濕物料內(nèi)部的水分不均勻 ， 形成了濃度梯度 ， 使水分由含水量較高的物料內(nèi)部向含水量較低的表面擴散 ，然后水分在表面蒸發(fā) ， 進(jìn)入干燥介質(zhì) 。 ▲ 干燥速率完全決定于物料內(nèi)部的擴散速率 。 此時 ， 除了空氣的濕度影響表面上的平衡值外 ， 干燥介質(zhì)的條件對干燥速率已無影響 。 ▲ 非多孔性濕物料的降速干燥過程較符合擴散理論。 （ 3） 毛細(xì)管理論 ▲ 主要論點 ： 多孔性物料具有復(fù)雜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的孔道 ， 水分在多孔性物料中的移動主要依靠毛細(xì)管力 。 多孔性物料的干燥過程較好地符合這一理論 。 E D C B X R O 多孔性陶制平板的干燥速率曲線 E C B X R O 非多孔性粘土板的干燥速率曲線 干燥速率定義： 以濕度差表示 : )HH(kR WH ??以溫度差表示 : )( wwttrhR ?? 恒定干燥條件下的干燥速率 干燥曲線與干燥速率曲線 ?? AddXmAddmR cW ???▲ 恒定干燥條件 干燥過程中 ， 空氣的濕度 、 溫度 、 速度及與濕物料的接 觸狀態(tài)不變 。 例：少量濕物料與大量濕空氣相接觸 。 ▲ 干燥曲線及干燥速率曲線 干燥曲線： X ~ τ 關(guān)系； 干燥速率曲線： R ~ X 之間的關(guān)系。 A A’ C B D E X 0 2 4 6 8 10 12 14 16 τ / h 干燥曲線 X* X* E D C B A A’ 恒速階段 降速階段 XC X R 0 典型的干燥速率曲線 (恒定干燥條件 ) ◆ AB（ 或 A’B） 段 ： A點代表時間為零時的情況 , AB為濕物料不穩(wěn)定的加熱過程 。 曲線分析： ◆ BC段 ： 在 BC段內(nèi)干燥速率保持恒定 ， 稱為恒速干燥階段 。 ◆ C點 ：由恒速階段轉(zhuǎn)為降速階段的點稱為臨界點 ， 所對應(yīng)濕物料的含水量稱為臨界含水量 ， 用 Xc表示 。 ◆ CDE段 ：隨著物料含水量的減少 ， 干燥速率下降 ， CDE段稱為降速干燥階段 。 不同類型物料結(jié)構(gòu)不同 ， 降速階段速率曲線的形狀也不同 。 ◆ E點： E點的干燥速率為零 ， X*即為操作條件下的平衡含水量 。 注意： 干燥曲線或干燥速率曲線是在恒定的空氣條件下獲得的，對指定的物料，空氣的溫度、濕度不同，速率曲線的位置也不同。 恒定干燥條件下干燥時間的計算 （ 1） 恒定干燥條件下的干燥時間計算（間歇過程） a）恒速干燥階段 )( 10111CcXXc XXARmRdXAmd C ????? ?? ? ??)( HHkR wH ??干燥速率 R的求?。? ▲ 干燥速率 R可由實驗測定，所用實驗條件必須與待設(shè)計的干燥器的條件（如干燥器型式、空氣流速及空氣的狀態(tài)、濕物料的堆積厚度等）相同。 ▲ 也可按傳質(zhì)或傳熱速率式估算恒速階段的干燥速率 R。 )( ww ttrhR ??kH 、 h 可由實驗求得 ，可供參考的經(jīng)驗式： )( ?uh ?W/m2 oC 適用范圍： C150~45)/(29300~2450 2 ???? thmkgu ?● 空氣平行流過物料表面 )()( 11 HHAkXXmWHCC????)()( 11WWCCttAhrXXm ???或 )( ?uh ?● 空氣垂直流向固體表面 適用于： )/(19500~3900 2 hmkgu ???b） 降速階段的干燥時間 ① 積分法 ?? cXXc RdXAm22?◆ 求解： 干燥曲線已知 ， 將 1/R對相應(yīng)的 X值進(jìn)行標(biāo)繪 ， 求得X2Xc之間的面積 ， 再由上式求得時間 τ2。 ◆ 特點： 比較準(zhǔn)確，但計算較繁，且事先應(yīng)具有從實驗獲得的與生產(chǎn)條件相仿的干燥速度曲線。 ② 近似計算 **ln*)(22 XXXXARXXm ccc C?????◆ 簡化： 當(dāng)降速段的速率曲線近似地以臨界 C點與平衡含水量E點的聯(lián)線替代降速段曲線時 ， 則 R與 XX*成正比 。 ◆ 計算式： 簡化后 ， 推導(dǎo)得降速階段干燥時間 τ2為： ◆ 對多孔性物料，符合毛細(xì)管理論的干燥過程適宜采用這種方法。 ③ 按擴散理論計算 對于厚度為 l的平板 ， 當(dāng)側(cè)面和底面絕熱 ， 干燥只在表面上進(jìn)行時 ， 在干燥時間較長的情況下： 最終含水量為 X2所需降速干燥時間為： *)(*)(8ln422222 XXXXDl cL ??????c） 總的干燥時間 τ=τ1+τ2 注 ：上式中的 DL為常數(shù)，但 DL是隨含水量和溫度而變化的，含水量越大，溫度越高， DL越大，計算時應(yīng)采用實驗所得的平均值。 （ 2）非恒定干燥條件下的干燥時間計算（連續(xù)過程） 實際干燥過程，干燥條件不是恒定的。 一連續(xù)逆流干燥器物料與空氣的溫度沿流程的分布曲線 ： Ⅰ 區(qū) ：預(yù)熱區(qū) ，可忽略不計 Ⅱ 區(qū) ：干燥的第一階段 Ⅲ 區(qū) ：干燥的第二階段 干燥器長 溫度 H2 t2 X1 θ1 X’1 tw XC tw X2 θ2 H’2 t’2 HC tC H1 t1 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 忽略預(yù)熱段，其它兩段的干燥時間可分別計算如下： a）干燥的第一階段 在干燥的第一階段，任一截面都可寫出傳遞速率關(guān)系： )()( wwwH ttrhHHkR ????任一微元距離內(nèi)，空氣與濕物料逆流接觸的時間為 dτ，相應(yīng)的濕度和水分含量的變化為 dH與 dX，根據(jù)物料衡算有： dHmdXm LC ? )( HHAkdHmdwHL????21 ln HHHHAkmw