【正文】 觸方式，在整個(gè)干燥過(guò)程中均保持恒定。 強(qiáng)化措施：從改善內(nèi)部擴(kuò)散著手，如： 減少物料厚度、使物料堆積疏松、攪拌或翻動(dòng)物料、采用微波干燥 等。 強(qiáng)化措施（對(duì)對(duì)流干燥而言） ： 提高空氣的溫度，降低相對(duì)濕度，改善空氣與物料的接觸和流動(dòng)情況 ，均有助于提高干燥速率。原因在于受到物料的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、濕度等條件和干燥介質(zhì)的影響。 在干燥過(guò)程中物料內(nèi)外的溫度不一致，溫度梯度促使水分傳遞（稱為熱導(dǎo)濕），方向是從高溫到低溫。 —— 分壓之差 2．內(nèi)部傳熱和傳質(zhì) 固體物料內(nèi)的傳熱是熱傳導(dǎo) 。 二 干燥機(jī)理 （一）干燥過(guò)程中的傳熱和傳質(zhì) 外部傳熱是對(duì)流傳熱 ，其 熱流密度為： q=?(TTs) 造成該分壓的原因是： 外部的傳質(zhì)推動(dòng)力 水分由物料內(nèi)部擴(kuò)散到表面后，便在 表面氣化 ，可認(rèn)為在表面附近存在一層氣膜，在氣膜內(nèi)水蒸氣分壓大于物料中水分的蒸氣壓，水分在氣相中的傳質(zhì)推動(dòng)力為此蒸氣壓與氣相主體中水蒸氣分壓之差。 [例 1115]試求馬鈴薯在 20℃ 和 j=60%的空氣中的平衡濕含 量。 （ 2）一般地， X*=f(t， j)。 強(qiáng)調(diào)： 物料的總水分、平衡水分、自由水分、結(jié)合水分、非結(jié)合水分之間的關(guān)系見圖示。 ?物料的結(jié)合水分和非結(jié)合水分的劃分只取決于物料本身的性質(zhì)，而與干燥介質(zhì)的狀態(tài)無(wú)關(guān)； ?平衡水分與自由水分則還取決于干燥介質(zhì)的狀態(tài)。 2 非結(jié)合水分 包括機(jī)械地附著于固體表面的水分，如物料表面的吸附水分、較大孔隙中的水分等。 （ 1）化學(xué)結(jié)合（結(jié)晶水） （ 2）物化結(jié)合（吸附水、結(jié)構(gòu)水） （ 3）機(jī)械結(jié)合（毛細(xì)管水、潤(rùn)濕水、孔隙水） （三）結(jié)合水分 (bound water)與非結(jié)合水分 (unbound water) 劃分依據(jù)：根據(jù)物料與水分結(jié)合力的狀況 1 結(jié)合水分 特點(diǎn)： ：包括物料細(xì)胞壁內(nèi)的水分、物料內(nèi)毛細(xì)管中的水分、及以結(jié)晶水的形態(tài)存在于固體物料之中的水分等。 平衡水分或平衡含水量 X*與空氣相對(duì)濕度關(guān)系曲線。 ?平衡水分隨物料的種類及空氣的狀態(tài) (t， φ)不同而異。 物料中的水分與一定溫度 t、相對(duì)濕度 φ的不飽和濕空氣達(dá)到平衡狀態(tài)，此時(shí)物料所含水分稱為該空氣條件 (t、 φ )下物料的平衡水分 。 aw 含水量 水分活度不僅與物料的貯藏性有關(guān)，而且決定了干燥進(jìn)行的方向。 物料的水分活度與其 含水量 和 溫度有關(guān)。 此外，可精確靈敏地調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度和濕度。 預(yù)熱 干燥 新鮮空氣 廢氣 加熱 干燥 （四）部分廢氣循環(huán)干燥過(guò)程 預(yù)熱 干燥 新鮮空氣 廢氣 目的：降低干燥推動(dòng)力。 解：（ 1） W=G2(w1w2)/(1w1) =4030 ()/()= 由 H— I圖查得： I0= H0= H2= L=W/(H2H0)=()=2620kg干空氣 /h Qp=L(I1I0)=2620 ()=198000kJ/h 200kPa下蒸汽的潛熱為 加熱蒸汽 D=Qp/r=198000/= （ 2）將進(jìn)料分為被汽化水分和產(chǎn)品兩部分，則物料帶走 的熱量為： Gc(I2’I1’)=G2cpg(q2q1)Wcpwq1 =4030 (3631) 31=19600kJ/h QL=L(I1I2)+QDGc(I2’I1’) =2620 (125113)+019600=11840kJ/h （ 3） h=W(2490+)/Qp = (2490+ 40)/198000=% （三）中間加熱干燥過(guò)程 目的： 降低熱空氣溫度。已知產(chǎn)品平 均比熱容為 ()。含水 分 %的濕糖于 31℃ 下進(jìn)入干燥器，產(chǎn)品含水分 %， 溫度為 36℃ 。但題中已知 的是 j2 ，故必須用試差法求解。39。設(shè)進(jìn)入干燥器的牛奶溫度為 50℃ ，干燥器對(duì) 外的熱損失為 209kJ/kg水分 ，物料進(jìn)出干燥器帶入的凈熱 量為 146kJ/kg水分，試求汽化 1kg所需的空氣量。 B點(diǎn)與此輔助點(diǎn)，并延長(zhǎng)交等 j（ j=10%）線于 C， BC線即為干燥器內(nèi)空氣狀態(tài)變化過(guò)程。( qIIWGqHHII ????????解： H— I圖上確定 A點(diǎn)，讀出 H0、 I0的值； B點(diǎn)，讀出 I1的值 。 =0+146209 =63kJ/kg水分 L12cD1212 )39。 四、空氣通過(guò)干燥器的狀態(tài)變化 Q=Qp+QD =L(I2I0)+Gc(I’2I’1)+QL Qp=L(I1I0) （一） ? ?0， 理想 干燥器或等焓干燥器 （二） ? ??0， 又分 ? 0和 ? 0兩種情況 t0 t2 t1 H0 H2 A B C C’ t0 t2 t1 H0 H2 A B C C’ [例 1112]噴霧干燥奶粉時(shí)所用的新鮮空氣 t0=25℃ ， j0=80%， 空氣經(jīng)預(yù)熱至 150℃ 后進(jìn)入干燥室，排出廢氣的相對(duì)濕度 j2=10%，設(shè)濃奶進(jìn)入干燥室的溫度為 50℃ ，干燥器對(duì)外界 的熱損失為 209kJ/kg水分，物料進(jìn)出干燥器帶入的熱量為 146kJ/kg水分。39。39。 干燥器的熱效率： %100)(Dp1w2 ?????ctW p ?h%100)(Dp2 ????tW%1 0 0?? 量向干燥系統(tǒng)輸入的總熱 蒸發(fā)水分所需的熱量h?使離開干燥器的空氣溫度降低，濕度增加（注意吸濕性物料）； ?提高熱空氣進(jìn)口溫度（注意熱敏性物料）； ?廢氣回收，利用其預(yù)熱冷空氣或冷物料； ?注意干燥設(shè)備和管路的保溫隔熱，減少干燥系統(tǒng)的熱損失。 Qp=L(I1I0) 預(yù)熱器的熱量消耗： 一般地，廢氣溫度低而濕度高時(shí)， h 就高。以熱空氣為干燥介質(zhì)，初始濕度H1= /kg絕干氣，離開干燥器時(shí)濕度為 H2= kg水 /kg絕干氣，假設(shè)干燥過(guò)程中無(wú)物料損失，試求：水分蒸發(fā)量、空氣消耗量以及干燥產(chǎn)品量。 121HHwLl??? 如果新鮮空氣進(jìn)入干燥器前先通過(guò)預(yù)熱器加熱，由于加熱前后空氣的濕度不變，以 H0表示進(jìn)入預(yù)熱器時(shí)的空氣濕度，則有 021211HHHHl ???? 上式說(shuō)明： 比空氣用量只與空氣的最初和最終濕度有關(guān)，而與干燥過(guò)程所經(jīng)歷的途徑無(wú)關(guān)。 新鮮空氣 L， H1 干燥產(chǎn)品 G2， X2 廢氣 L， H2 濕物料 G1， X1 L— 絕干空氣的消耗量， kg絕干氣 /s； H1， H2— 分別為濕空氣進(jìn)出干燥器時(shí)的濕度， kg水氣 /kg絕干氣； X1， X2— 分別為物料進(jìn)出干燥器時(shí)的干基含水量， kg水氣 /kg絕干料； G1， G2— 分別為物料進(jìn)出干燥器時(shí)的流量， kg濕物料 /s； G— 絕干物料的流量， kg絕干料 /s。 科研上常采用干基含水量。 （ 4）由圖讀出 D點(diǎn)焓為： I2= 由 t1=℃ ， H1=， 讀得 I1=， 故每 kg干空氣所需的加熱量為 =。因 H2＜H0，故為減濕過(guò)程，即水氣被冷凝。由圖讀出 t1=℃ ，即水溫為 ℃ 。 解：（ 1）新鮮空氣狀態(tài)點(diǎn)為 A（ t0=32℃ ， j0=65%），經(jīng)調(diào)節(jié)后的空氣狀態(tài)點(diǎn)為 D（ t2=24℃ ， j2=40%），由 D點(diǎn)可讀出濕度 H2=空氣，故經(jīng)調(diào)節(jié)后空氣的濕度為 。 解： p1=j1ps1= = ps1= H1= () =I1=(+ ) 20+2490 =ps2= p2= = H2= () = I2=(+ ) 80+2490 =Hm= H1+ H2=Im=+=tm=( )/(+ )=℃ pm= (+)= psm= jm=[例 119]將 t0=32℃ ， j0=65%的新鮮空氣調(diào)節(jié)成溫度 24℃ ，相 對(duì)濕度 40%的空氣。 由于水溫在過(guò)程中不變 ， B點(diǎn)的位置也固定不變 ， 而空氣不斷混合過(guò)程 ， 就表現(xiàn)為空氣狀態(tài)從 A點(diǎn)不斷向 B點(diǎn)移動(dòng) 。 （三）絕熱冷卻增濕過(guò)程 絕熱飽和過(guò)程的進(jìn)行， 其結(jié)果一方面表現(xiàn)為空 氣的冷卻，另一方面又 表現(xiàn)為空氣的增濕，故 稱為絕熱冷卻增濕過(guò)程。 （二）不同狀態(tài)空氣的混合過(guò)程 此兩空氣混合后，其濕度 Hm和焓 Im可按物料衡算 和焓衡算來(lái)求?。? L1H1+L2H2=(L1+L2)Hm L1I1+L2I2=(L1+L2)Im 混合空氣的狀態(tài)點(diǎn) m將劃分線段 12， 使線段 2C與線段1C之比等于 L1:L2， 此關(guān)系稱杠桿法則 。隨著冷卻不斷進(jìn)行，水分不斷析出，溫度則不斷降低，但空氣始終維持在飽和狀態(tài)。在圖上直接讀得： I=203kJ/kg干空氣 j=24% 從狀態(tài)點(diǎn)出發(fā)作等焓線至與飽和線相交，由通過(guò)交點(diǎn) 的等溫線讀得 : tw=44℃ 從狀態(tài)點(diǎn)出發(fā)作等濕線至與 飽和線相交，由通過(guò)交點(diǎn)的等溫線 讀得 :td=40℃ 從狀態(tài)點(diǎn)出發(fā)作等濕線至與 水蒸氣分壓線相交，從交點(diǎn)作 水平線，在右軸上讀得 :p= （一）間壁式加熱和冷卻過(guò)程 1．間壁式加熱和冷卻 如果空氣的溫度變化 范圍在露點(diǎn)以上，則 空氣中的水分含量將 始終保持不變，且為 不飽和狀態(tài)即為等濕過(guò)程。 則： Q=100 (15783)/3600= [例 116]已知濕空氣的溫度為 70℃ ，濕度為 ，查圖求其焓、相對(duì)濕度、濕球溫度、露點(diǎn)和水蒸氣分壓。 濕空氣在被加熱過(guò)程中濕度 H不變，所以由 A點(diǎn)沿等 H線向上與 t=100℃ 的等溫線相交于 B點(diǎn)，此點(diǎn)即是加 熱后的狀態(tài)點(diǎn)。 （ 3）露點(diǎn) td：由 A點(diǎn)沿等 H線向 下與 j=100%的等 j線相交，查得 對(duì)應(yīng)的溫度值，即 td=23℃ （ 4）水汽分壓 p：由 A點(diǎn) 沿等 H線向下與水蒸氣分壓 線相交， 查得該點(diǎn)的 p=。 （ 1）濕度 H：由 A點(diǎn)沿等 H線向下與水平輔助軸相交， 得 H= /kg干空氣 （ 2）相對(duì)濕度 j：由 A 點(diǎn)對(duì)應(yīng)的等 j線查得 j值 為 70%。已知空氣流量為 L=100kg/h。 [例 115]已知濕空氣的溫度為 30℃ ，濕球溫度 tw=25℃ ， 總壓為 pT=。 a．焓：沿等焓線； b．濕度：沿等濕線； c．干球溫度：沿等溫線； d．相對(duì)濕度：沿等 j線； e．水蒸氣分壓 ； f．濕球溫度 ； g．露點(diǎn)溫度 ； （ 2）已知兩個(gè)獨(dú)立的狀態(tài)參數(shù)，確定濕空氣的狀態(tài)點(diǎn)。水蒸汽分壓標(biāo)于右端縱軸上，其單位為 kN/m2。 HHPpv ?? 6 2 5 水蒸汽分壓線 該線表示空氣的濕度 Ｈ 與空氣中的水蒸汽分壓 pv之間關(guān)系曲線。因此，這許多成直線的等 t線并不是互相平行的。 3. 等溫線 (等 t線 ) I=(+2490)H+ 當(dāng)空氣的干球溫度 t不變時(shí)， I與 H成直線關(guān)系，故在 IH圖中對(duì)應(yīng)不同的 t，可作出許多等 t線。 焓值坐標(biāo) 2. 等濕度線 (等 H線 ) 一組與縱軸平行的直線。 (一 )濕空氣的濕度圖 二、濕空氣性質(zhì)圖 ?等濕度線 (等 H線 )： ?等焓線 (等 I線 )： ?等溫線 (等 t線 )： ?等相對(duì)濕度線（等 φ 線） ?水蒸汽分壓線： 空氣的濕度圖 1. 等焓線 (等 I線 ) 一組與斜軸平行的直線。 ? ? 解：（ 1）由 H=(pTp) 得 p=HpT/(+H) = (+) = （ 2） 27℃ （ 3） 30℃ 下飽和蒸氣壓為 故 j=p/ps=（ 4） I=(+)t+2490H =(+ ) 30+2490 =干氣 （ 5） 濕球溫度