影响干燥速率的因素1湿物料

首先回顾一下上知识点“干燥速率”中讲述的内容。 干燥速率是指单位时间内、单位干燥面积上所汽化的水分的质量，用符号U 表示，单位是kg水/(m2.s)。干燥速率分为两个阶段，即恒速干燥阶段BC和降速 干燥阶段CE。
1．恒速干燥阶段
干燥速率为一定值，即干燥速率保持不变，且不随物料干基含水量的变化而 变化。 恒速干燥阶段又称为表面汽化控制阶段或干燥第一阶段，在该阶段，物 料表面的温度基本保持为空气的湿球温度。
3．湿物料的含水量 物料的最初、最终以及临界含水量决定干燥各阶段所 需时间的长短。当其它条件一定时，最初含水量越低，干燥第一阶段（恒速干燥 阶段 ）时间可以缩短，提高干燥工作效率。
4．干燥介质的温度和湿度 干燥介质的温度越高、相对湿度就会越低，干 燥第一阶段的速率就会越大，但是干燥介质温度的选择要以不损坏物料为原则。
干燥器的结构对干燥速率 也会有影响。图4为转筒干燥 器内筒壁上不同型式的抄板。 图中箭头所指方向为转筒旋转 方向，转筒内为湿物料，图中 显示的是不同型式的抄板对湿 物料的抄起的效果。由图可知， 直立式抄板的效果稍
图4转筒干燥器内常用的抄板型式 (a)直立抄板 (b)45°抄板 (c)90°抄板
差， 90°抄板的效果最好。90°抄板可使湿物料与干燥介质空气更加充分的接 触，干燥速率较快，反之，直立抄板干燥速率要慢些。
图2 洗衣机内部（衣物脱水）
当其它条件一定时，物料的最终含水量越低，干燥时间越长，干燥第二阶段
的干燥速率降的越低，但物料的最终含水量与生产工艺有关。临界含水量与物料
的性质有关。
一、影响干燥速率的因素
2．干燥介质
干燥介质的温度和湿度，以及流速和流向 都对干燥速率有影响。
(1)干燥介质的温度和湿度 干燥介质的温度越高、相对湿度就会越低， 干燥第一阶段的速率就会越大，但是干燥介质 温度的选择要以不损坏物料为原则。对某些热 敏性物料，更应该选用合适的温度。在干燥过 程中，采用分段中间加热方式可以避免过高的 介质温度，如图3所示。
一、影响干燥速率的因素
影响干燥速率的因素主要有三个方面：湿物料、干燥介质、干燥设备。这三 者之间又是相互联系的。
1．湿物料的性质和形状 包括湿物料的物理结构、化学组成、形状和大小、 物料层的厚度以及水分的结合方式等。湿物料性质和形状对干燥的第二阶段（降 速干燥阶段）干燥速率的影响起决定性的因素。
2．湿物料本身的温度 物料的温度越高，则干燥速率越大。但在实际生产 中，物料的温度与干燥介质的温度和湿度有关。
干燥器的其他结构也会对干燥速率有影响，所以在干燥器的设计过程中，都 会将这些因素考虑。
二、如何加快干燥速率
湿物料的性质是不能改变的，但可以通过粉碎，降低湿物料厚度等方法，增 加干燥速率。提高湿物料的温度，干燥中一般不采用，因为湿物料进料一段时间 后，其温度将会与干燥介质的温度相等。
通过提高干燥介质的温度，降低干燥介质的相对湿度的方法提高干燥速率， 但在提高干燥介质的温度，提高相对湿度时，应当考虑湿物料的物理性质与化学 性质等。
图3 分段加热干燥示 意图
1-预热器；2-干燥室
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一、影响干燥速率的因素
2．干燥介质
(2) 干燥介质的流速和流向
在干燥第一阶段，提高气速可以提高干燥速率，介质的流动方向垂直于物料 表面时的干燥速率比平行时要大。在干燥第二阶段，气速和流向对干燥速率影响 很小。
一、影响干燥速率的因素
3. 干燥器的结构
图1 不同厚度胶板的干燥曲线
一、影响干燥速率的因素
1.湿物料
(2)湿物料本身的温度 物料的温度越高，则干燥速率越大。但在实际生产中，物料的温度与干燥介 质的温度和湿度有关。在干燥的第一阶段（恒速干燥阶段），湿物料的温度大约 为干燥介质空气的湿球温度，在干燥的第二阶段（降速干燥阶段），湿物料的温 度由空气的湿球温度开始缓慢上升，向干燥介质空气的干球温度接近，当湿物料 的含水量达到平衡含水时，湿物料的温度正好达到空气的干球温度。
提高干燥速率还可以提高干燥介质的流速，使干燥介质的流动方向与湿物料 垂直等，但需注意，提高干燥介质的流速达到一定后，再提高对干燥速率提高作 用不大，而动力消耗将会大幅提升，从经济角度分析是不可行的。
学习了上面的知识，我们一起来看看下面的问题，请参考上面讲述的相关知 识找出。
问题1：下列条件中，影响恒速干燥阶段干燥速率的是
综上所述，当物料的含水量大于临近含水量时，属于恒速干燥阶段；当物料 的含水量小于临界含水量时，属于降速干燥阶段；当物料的含水量为平衡含水量 时，干燥速率为零。
工业生产需要加快干燥速率，以提高生产效率，如何提高干燥 速率，即影响干燥速率的因素有哪些？
一、影响干燥速率的因素
影响干燥速率的因素主要有三个方面：湿物料、干燥介质、干燥设备。这三 者之间又是相互联系的。
1.单项选择 (1) 影响干燥速率的主要因素除了湿物料、干燥设备外，还有一个重要因素是 （ ）。 A.绝干物料； B.平衡水分； C.干燥介质； D.湿球温度。
(2) 利用空气作介质干燥热敏性物料，且干燥处于降速阶段，欲缩短干燥时间， 则可采取的最有效措施是（ ）。 A、提高介质温度； B、增大干燥面积，减薄物料厚度； C、降低介质相对湿 度； D、提高介质流速。
2.判断 (1) 同一物料，如恒速阶段的干燥速率加快，则该物料的临界含水量将增大。
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一、影响干燥速率的因素
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1.湿物料
(3)湿物料的含水量
物料的最初、最终以及临界含水
量决定干燥各阶段所需时间的长短。
当其它条件一定时，最初含水量越低，
干燥第一阶段（恒速干燥阶段 ）时
间可以缩短，提高干燥工作效率。工
业生产中，常常采用机械去湿等方法
降低湿物料的最初含水量，例如，生
活中衣服在洗干净后，要进行脱水后 再去凉晒，如图2所示。
1.湿物料
湿物料的性质和形状、本身的温度、含水量都对干燥速率有影响。
(1)湿物料的性质和形状 湿物料的性质和形状包括湿物料的物理结构、化学组成、形状和大小、物料 层的厚度以及水分的结合方式等。湿物料的性质和形状对干燥的第一阶段（恒速 干燥阶段）的干燥速率影响很小，因此在此阶段物料干燥相当于自由水面的汽化。 但物料的形状、大小和料层厚度影响着物料的临界含水量。而在干燥的第二阶段 （降速干燥阶段），物料性质和形状对干燥速率的影响起决定性的因素。
一、影响干燥速率的因素
5. 干燥介质的流速和流向 在干燥第一阶段，提高气速可以提高干燥速率， 介质的流动方向垂直于物料表面时的干燥速率比平行时要大。在干燥第二阶段， 气速和流向对干燥速率影响很小。
6. 干燥器的结构 以上影响干燥速率的因素中，大都与干燥器的结构有关， 所以在干燥器的设计过程中，都会将这些因素考虑在内。
问题2：利用空气作介质干燥热敏性物料，且干燥处于降速阶段，欲缩短干燥
时间，则可采取的最有效措施是
。
A 提高介质温度
B 增大干燥面积，减薄物料厚度
C 降低介质相对湿度
D 提高介质流速
答案为B, 降速干燥阶段干燥速率随干基含水率的降低不断下降。干燥速率 主要取决于物料本身的结构、形状和大小等性质，而与空气性质的关系很小。
一、影响干燥速率的因素
1.湿物料
(1)湿物料的性质和形状 如图1所示，图1为不同厚度胶板的干燥曲线。图中横坐标是干燥时间，纵坐 标是物料（胶板）的湿度，图中有四根曲线，表示四种厚度依次为5mm，10mm， 15mm，20mm的胶板，由此可看出，厚度越大的胶板，物料湿度降低就越缓慢，达 到相同湿度时，所花费的时间越长，干燥速率就越慢。
二、如何加快干燥速率
湿物料的性质是不能改变的，但可以通过粉碎，降低湿物料厚度等方法，增 加干燥速率。
通过提高干燥介质的温度，降低干燥介质的相对湿度的方法提高干燥速率， 但应当考虑湿物料的物理性质与化学性质等。
提高干燥速率还可以提高干燥介质的流速，使干燥介质的流动方向与湿物料 垂直等，但应从经济角度分析是不可行的。
。
A 湿物料的直径
B 湿物料的含水量
C 干燥介质流动速度 D 湿物料的结构
答案为C，恒速干燥阶段干燥速率为一定值，即干燥速率保持不变，且不随 物料干基含水量的变化而变化。 物料表面水分的蒸汽压与空气中水分的蒸汽压 之差保持不变，空气传给物料的热量等于水分汽化所需的热量。此时，干燥速率 的大小取决于物料表面水分汽化速率的大小，取决于湿空气的性质，而与湿物料 的性质关系很小。
2．降速干燥阶段
干燥速率随干基含水率的降低不断下降。干燥速率主要取决于物料本身的结 构、形状和大小等性质，而与空气性质的关系很小。降速干燥阶段又称为内部水 分控制阶段或干燥第二阶段。恒速干燥阶段与降速干燥阶段的转折点C称为临界 点，物料的含水量大于临界含水量的部分是非结合水分，小于临界含水量的是结 合水分。