第四章 干燥第四次课课件
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食科第四章食品的干燥ppt课件
9
食品中水分含量与水分活度之间的关系
（Ⅰ）单分子层水， 不能被冰冻，不能干 燥除去。水被牢固地 吸附着，它通过水离子或水-偶极相互 作用被吸附到食品可 接近的极性部位如多 糖的羟基、羰基、 NH2，氢键，当所有 的部位都被吸附水所 占有时，此时的水分 含量被称为单层水分 含量， -40℃不能冻 结，占总水量的极小 部分。
一、水分活度与微生物的关系
1.水分活度与微生物生长的关系 一般情况下，每种微生物均有最适 的水分活度和最低的水分活度，它们取 决于微生物的种类、食品的种类、温度、 pH值以及是否存在润湿剂等因素。
11
范围 aw 1.0~0.95
在此范围内的最低水分活度一般所 能抑制的微生物 假单胞菌、大肠杆菌变形杆菌、志 贺氏菌属、克霍伯氏菌属、芽孢杆 菌、产气荚膜梭状芽孢杆菌、一些 酵母 沙门氏杆菌属、 溶副血红蛋白弧菌、 肉毒梭状芽孢杆菌、沙雷氏杆菌、 乳酸杆菌属、足球菌、一些霉菌、 酵母（红酵母、毕赤氏酵母） 许多酵母（假丝酵母、球拟酵母、 汉逊酵母） 、小球菌 大多数霉菌（产生毒素的青霉菌） 、 金黄色葡萄球菌、大多数酵母菌属 （拜耳酵母） SPP、 德巴利氏酵母菌 嗜旱霉菌（谢瓦曲霉、白曲霉、 Wallemia Sebi） 、二孢酵母 耐渗透压酵母（鲁酵母） 、少数霉菌 （刺孢曲霉、二孢红曲霉） 微生物不增值 微生物不增值 微生物不增值 微生物不增值 微生物不增值
8
水分活度（Aw）：水分活度是指食品中水分存在的状态，
即水分与食品结合程度（游离程度）。水分活度值越高，结 合程度越低；水分活度值越低，结合程度越高。 水分活度数值用Aw表示，水分活度值等于用百分率表 示的相对湿度，其数值在0-1之间。溶液中水的蒸气分压P与 纯水蒸气压Q的比值，Aw=P/Q 。
食品中水分含量与水分活度之间的关系
（Ⅰ）单分子层水， 不能被冰冻，不能干 燥除去。水被牢固地 吸附着，它通过水离子或水-偶极相互 作用被吸附到食品可 接近的极性部位如多 糖的羟基、羰基、 NH2，氢键，当所有 的部位都被吸附水所 占有时，此时的水分 含量被称为单层水分 含量， -40℃不能冻 结，占总水量的极小 部分。
一、水分活度与微生物的关系
1.水分活度与微生物生长的关系 一般情况下，每种微生物均有最适 的水分活度和最低的水分活度，它们取 决于微生物的种类、食品的种类、温度、 pH值以及是否存在润湿剂等因素。
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范围 aw 1.0~0.95
在此范围内的最低水分活度一般所 能抑制的微生物 假单胞菌、大肠杆菌变形杆菌、志 贺氏菌属、克霍伯氏菌属、芽孢杆 菌、产气荚膜梭状芽孢杆菌、一些 酵母 沙门氏杆菌属、 溶副血红蛋白弧菌、 肉毒梭状芽孢杆菌、沙雷氏杆菌、 乳酸杆菌属、足球菌、一些霉菌、 酵母（红酵母、毕赤氏酵母） 许多酵母（假丝酵母、球拟酵母、 汉逊酵母） 、小球菌 大多数霉菌（产生毒素的青霉菌） 、 金黄色葡萄球菌、大多数酵母菌属 （拜耳酵母） SPP、 德巴利氏酵母菌 嗜旱霉菌（谢瓦曲霉、白曲霉、 Wallemia Sebi） 、二孢酵母 耐渗透压酵母（鲁酵母） 、少数霉菌 （刺孢曲霉、二孢红曲霉） 微生物不增值 微生物不增值 微生物不增值 微生物不增值 微生物不增值
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水分活度（Aw）：水分活度是指食品中水分存在的状态，
即水分与食品结合程度（游离程度）。水分活度值越高，结 合程度越低；水分活度值越低，结合程度越高。 水分活度数值用Aw表示，水分活度值等于用百分率表 示的相对湿度，其数值在0-1之间。溶液中水的蒸气分压P与 纯水蒸气压Q的比值，Aw=P/Q 。
化工原理 第四章-干燥讨论课dry-discuss2概要
有关临界含水量的一点讨论
已知0.3cm纸粕在常压空气中 干燥时的干燥速度曲线如 图所示. 当空气湿度和温度 均不变时, 试比较分别改变 空气流速和纸粕厚度时干 燥速度的变化: (1)流速分别为12m/s和4m/s时; (2)厚度改变为0.1cm时;
U 12 m/s, 0.3cm
0 0.1
X (kg水/kg干物料)
0.5
课堂讨论
(1)流速改变为4m/s 时 恒速阶段: 两者干燥速度的 差异在于传热和传质速度 U 12 12 0.8 ( ) 2.4 的差异. 空气流速越大 ,传 U4 4 热和传质系数越大 , 干燥速 度也就越大. 恒速阶段：N=Qr; N恒定，故Q恒定； Q=hA(T-Ts) 两种情况下Ts相同吗? 近似为Tw.
0.5
课堂讨论
U 12 m/s, 0.3cm
临界含水量是降速阶段和 恒速阶段的交点； 近似：恒速阶段干燥非结 合水. 但并非所有的结合 水都在此阶段干燥完毕； 按阻力串连估计Xc的变化。
0 0.1
Xc
0.5
X (kg水/kg干物料)来自课堂讨论(2) 厚度改变为0.1cm时; Xc改变的3种可能性, 哪 个合理? Xc是否会变厚或者不变 呢？ 变薄之后, 任何一个X下U 均增加, 因此Xc变小.
U 12 m/s, 0.3cm
0 0.1
X (kg水/kg干物料)
0.5
课堂讨论
(1)流速改变为4m/s 时 终点: 仅与干燥用空气的条 件有关. 故相同. 临界含水量与降速阶段: 有5 种可能. 哪个合理呢呢?
U 12 m/s, 0.3cm
0 0.1
Xc
0.5
X (kg水/kg干物料)
(1)流速改变为4m/s 时
已知0.3cm纸粕在常压空气中 干燥时的干燥速度曲线如 图所示. 当空气湿度和温度 均不变时, 试比较分别改变 空气流速和纸粕厚度时干 燥速度的变化: (1)流速分别为12m/s和4m/s时; (2)厚度改变为0.1cm时;
U 12 m/s, 0.3cm
0 0.1
X (kg水/kg干物料)
0.5
课堂讨论
(1)流速改变为4m/s 时 恒速阶段: 两者干燥速度的 差异在于传热和传质速度 U 12 12 0.8 ( ) 2.4 的差异. 空气流速越大 ,传 U4 4 热和传质系数越大 , 干燥速 度也就越大. 恒速阶段：N=Qr; N恒定，故Q恒定； Q=hA(T-Ts) 两种情况下Ts相同吗? 近似为Tw.
0.5
课堂讨论
U 12 m/s, 0.3cm
临界含水量是降速阶段和 恒速阶段的交点； 近似：恒速阶段干燥非结 合水. 但并非所有的结合 水都在此阶段干燥完毕； 按阻力串连估计Xc的变化。
0 0.1
Xc
0.5
X (kg水/kg干物料)来自课堂讨论(2) 厚度改变为0.1cm时; Xc改变的3种可能性, 哪 个合理? Xc是否会变厚或者不变 呢？ 变薄之后, 任何一个X下U 均增加, 因此Xc变小.
U 12 m/s, 0.3cm
0 0.1
X (kg水/kg干物料)
0.5
课堂讨论
(1)流速改变为4m/s 时 终点: 仅与干燥用空气的条 件有关. 故相同. 临界含水量与降速阶段: 有5 种可能. 哪个合理呢呢?
U 12 m/s, 0.3cm
0 0.1
Xc
0.5
X (kg水/kg干物料)
(1)流速改变为4m/s 时
《干燥基础知识》课件
流化床干燥器
利用热空气或热气体使固体颗粒在 流化床内沸腾流动，固体颗粒与热 气体充分接触，完成干燥过程。
真空干燥器
在真空条件下，利用热辐射或微波 等方式加热物料，使物料中的水分 或其他溶剂汽化，达到干燥目的。
干燥器的选择与使用
01
根据物料的性质选择合 适的干燥器类型，如物 料的湿度、粘度、腐蚀 性等。
扩散方程
描述湿气扩散过程的数学方程为Fick第一定律，即单位时间内通过垂直于扩散 方向的单位面积的湿气流量与该处的浓度梯度成正比。
热传导原理
导热系数
导热系数是描述物质导热能力的物理量，其大小取决于物质 的性质、温度和湿度等条件。在干燥过程中，导热系数是影 响干燥速率的重要因素之一。
导热方程
描述热传导过程的数学方程为 Fourier 定律，即单位时间内 通过垂直于导热方向的单位面积的热量与该处的温度梯度成 正比。
《干燥基础知识》ppt 课件
目录
Contents
• 干燥技术简介 • 干燥原理 • 干燥设备 • 干燥工艺 • 干燥技术应用案例 • 干燥技术发展前景与挑战
01 干燥技术简介
干燥技术的定义
01
干燥技术是指通过物理或化学手 段，将湿物料中的水分或其他溶 剂去除，使其达到一定湿度的过 程。
02
干燥技术的目的是使物料便于储 存、运输和使用，同时提高其品 质和利用率。
02
根据生产能力和产量要 求选择合适的干燥器规 格和型号。
03
根据操作条件和环境要 求选择合适的干燥器操 作方式和控制系统。
04
注意干燥器的维护和保 养，定期检查和清洗， 确保设备正常运行和使 用寿命。
04 干燥工艺
干燥工艺流程
新教材人教版七上地理第四章 第4节《世界的气候》课时1 课件
反三 和大陆东岸的乙地的气候差异。
冬季温和 冬季寒冷 夏季凉爽 夏季高温
(1)分别归纳甲乙两地的气温特征，比较两地的气温差异。 甲地冬季温和，夏季凉爽，气温年较差小；
乙地冬季寒冷，夏季高温，气温年较差大。
(2)分别归纳甲乙两地的降水特征，比较两地的降水差异。
甲地全年湿润，降水季节分配比较均匀；
甲地
乙地
地中海沿岸
夏季炎热干燥 冬季温和多雨
欧洲西部、北美和南美大 全年温和湿润，降水季节
陆西海岸狭长地带
分配均匀
中国东北部、俄罗斯东南 夏季高温多雨，冬季寒冷
部、朝鲜、日本北部
干燥
亚欧大陆和北美大陆内部
冬冷夏热，气温年较差大； 降水少而集中在夏季
2.认识世界不同的气候类型
读图分析 世界不同气候类型的分布及特征——寒带气候和高山高原气候
气候类型
分布规律
主要地区
热带雨林气候
赤道 附近
亚马孙 平原、 马来 群岛、 刚果 盆地
热带草原气候 热带雨林 气候的南北两侧
非 洲（分布最广）、 巴西 高原
热带季风气候
印度 半岛、 中南 半岛
热带沙漠气候
南北回归线附近大陆 中 部 和大陆 西 岸
撒哈拉 利亚中部
沙漠、 阿拉伯
半岛、澳大
2.认识世界不同的气候类型
2．非洲的气候分布中（ D ）
A．热带雨林气候主要分布在回归线附近 C．高山高原气候主要分布在非洲南部
B．热带沙漠气候主要分布在赤道附近 D．热带草原气候面积所占比重较大
当堂检测
读非洲气候类型分布图与亚历山大、开普敦气温年变化曲线和逐月降水量柱 状图（图），完成2-3题。
3．关于非洲北部的亚历山大与南部的开普敦气候特征叙述，正确的是（ B ）
干燥教学课件
W=Gc(X1-X2)=900(0.111-0.0204)=81.5kg/h
(2) 空气消耗量：L
L
W
81 . 5
H 2 H 1 0 . 05 0 . 008
1940 kg 绝干气 / h
( 3 ) 干燥产品量
:
G 2 G 1 W 1000 918 . 5 kg / h
81 . 5
18 nv
H = 29 ng
=
18 pw 0.622 pw
29 (P pw )
P pw
当湿空气中水气分压等于同温度下水的饱和蒸气压时,其
湿度为饱和湿度:
ps
Hs = 0.622 P p s
p----水 蒸 气 的 分 压 ,Pa;
P ---湿 空 气 的 总 压 ,Pa
由 上 式 可 知 :湿 空 气 的 湿 度 与 总 压 及 水 蒸 气 的 分 压 有 关 .。
(1)水分蒸发量
(2)空气消耗量
(3)干燥产品量
解:(1)水分蒸发量:W
先将物料的湿基含水量换算成干基含水量:
x1
w1 1 w1
0.1 1 0.1
0.111 k g水
/
k g绝干料
X2
w2 1 w2
0.02 1 0.02
0.0204 kg水 / kg绝干料
进入干燥器的绝干物料量为:
Gc=G1(1-w1)=1000(1-0.1)=900kg 绝干料/h 水分蒸发量 W
Ψ=0表示湿空气中不含水分,此时为干空 气。
Ψ值越低，表示该空气偏离饱和程度越 远，干燥能力越大。所以空气的湿度H仅 表示其中水蒸气的绝对含量。
相对湿度Ψ值才能反映出湿空气吸收水 汽的能力。
第四节 干燥技术 ppt课件
22
2.3干燥制度
为了避免这种“干燥过急”的现象，必须保证坯体内外各部均 匀地受热，并在坯体受热时，设法防止水分激烈地从表面蒸发掉。 因此在干燥初期可以使湿度较大的热空气来预热生坯。即高湿低温 干燥，使宅气不能夺去坯体表面的水分、而只是利用热空气来提高 坯体的温度，但须注意，不能使水气凝结在生坯表面，引起坯体局 部软化变形。待坯体内外各部被均匀地加热以后，即可降低空气的 相对湿度，或将坯体移到湿度较低之处。这样可以避免生坯较大的 破坏应力，然后采用高温低湿的空气，借以提高坯体的温度，提高 干燥效率。
20
2.3干燥制度
从以上四个阶段不难看出，在等速干燥中，由于坯体收缩最大 ，故干燥速度应缓慢进行，否则表面蒸发快，形成较大收缩，产生 变形和开裂的干燥缺陷。在减速干燥阶段，坯体表而蒸发速度大干 内部扩散速度，故干燥速度为扩散速度所控制，为加快干燥过程， 可通过提高温度来加快扩散速度。 合理的干燥制度必须具备生产 周期短和废品损失低这两个必要条件。要缩短生产周期就必须提高 干燥速度。干燥速度是干燥过程中，单位时间、单位面积物体上所 蒸发的水量，单位是kg／m2•h。生坯的干燥速度与干燥条件及坯体 性质密切相关。即与干燥介质的温度、湿度、流动速度以及生坯的 形状、组成、水分含量等有关。
9
2.干燥机理
干燥就是陶瓷坯体随着温度的升高而产生脱 水的过程。由于坯体中存在的水分的类型不同， 故排出水分所需能量不同，受外界条件的影响也 不一样。按照坯体所含水的结合特性。基本上可 分为三类，即自由水、吸附水和化合水。
10
2.1坯体中水分类型
(1)自由水：自由水又称机械结合水或非结合水，
它是指存在于物料表面的润湿水分，孔隙中的水分及粗毛 细管(直径大于10-4mm)中的水分。这种水分与物料结合力 很弱，属于机械混合、干燥时容易除去的水分。它所产生 的蒸气压与液态水在同温度时所产生的蒸气压相同。在自 由水排除阶段，物料颗粒将彼此靠拢，产生收缩现象，干 燥速度不宜过快。
2.3干燥制度
为了避免这种“干燥过急”的现象，必须保证坯体内外各部均 匀地受热，并在坯体受热时，设法防止水分激烈地从表面蒸发掉。 因此在干燥初期可以使湿度较大的热空气来预热生坯。即高湿低温 干燥，使宅气不能夺去坯体表面的水分、而只是利用热空气来提高 坯体的温度，但须注意，不能使水气凝结在生坯表面，引起坯体局 部软化变形。待坯体内外各部被均匀地加热以后，即可降低空气的 相对湿度，或将坯体移到湿度较低之处。这样可以避免生坯较大的 破坏应力，然后采用高温低湿的空气，借以提高坯体的温度，提高 干燥效率。
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2.3干燥制度
从以上四个阶段不难看出，在等速干燥中，由于坯体收缩最大 ，故干燥速度应缓慢进行，否则表面蒸发快，形成较大收缩，产生 变形和开裂的干燥缺陷。在减速干燥阶段，坯体表而蒸发速度大干 内部扩散速度，故干燥速度为扩散速度所控制，为加快干燥过程， 可通过提高温度来加快扩散速度。 合理的干燥制度必须具备生产 周期短和废品损失低这两个必要条件。要缩短生产周期就必须提高 干燥速度。干燥速度是干燥过程中，单位时间、单位面积物体上所 蒸发的水量，单位是kg／m2•h。生坯的干燥速度与干燥条件及坯体 性质密切相关。即与干燥介质的温度、湿度、流动速度以及生坯的 形状、组成、水分含量等有关。
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2.干燥机理
干燥就是陶瓷坯体随着温度的升高而产生脱 水的过程。由于坯体中存在的水分的类型不同， 故排出水分所需能量不同，受外界条件的影响也 不一样。按照坯体所含水的结合特性。基本上可 分为三类，即自由水、吸附水和化合水。
10
2.1坯体中水分类型
(1)自由水：自由水又称机械结合水或非结合水，
它是指存在于物料表面的润湿水分，孔隙中的水分及粗毛 细管(直径大于10-4mm)中的水分。这种水分与物料结合力 很弱，属于机械混合、干燥时容易除去的水分。它所产生 的蒸气压与液态水在同温度时所产生的蒸气压相同。在自 由水排除阶段，物料颗粒将彼此靠拢，产生收缩现象，干 燥速度不宜过快。
化工原理课件干燥PPT学习教案
平衡时，湿物料表面的温度。
空气达到饱和时的温度。
实验证明，对于湍流状态下的水蒸 汽～空 气系统 ，常用 温度范 围内α/kH与湿 空气比 热容ｃ H值很 接近， 同时ras≈rtw, 即在一定温度ｔ与湿度Ｈ下：
水汽-空气系统 kH 1.09 cH tw tas ） （路易斯规则
但对其它体系，例如空气-甲苯系统， kH =1.8cH，这时 tw 与 tas 就不等了。
第7页/共73页
§5-2 湿空气的性质及湿焓图
一、湿空气的性质*
湿空气的性质：
湿度、比容、比热容、焓、温度等。
1、湿度与相对湿度
（1）湿度H
又称湿含量或绝对湿度 , 为湿空气中水汽的质量与绝干空气的质 量之比 ，H。
水汽的质量 H 绝干空气的质量
[kg 水/kg 干空气]
水汽的摩尔数 绝干空气的摩尔数
第13页/共73页
干球温度 t 和湿球温度 tw
空气以对流方式传给水的热量速率 = 水分气化所需的潜热速率
S t tw N rtw t w kH S Hs, tw H rtw
实验证明，传质系数kH和对流传热系 数均 与空气 流速的0.8次方 成正比 ，故可 认为其 比值/ kH与气流速度无关，对于空气～水 蒸汽系 统，当 被测气 体温度 不太高 、流速 >5m/s 时， / kH =1.09。
1.011.88H
[kJ/(kg干气℃)]
cH f H
cg干空气的比热，kJ/(kg·℃) 1.01kJ/(kg·℃) cv水汽的比热，kJ/(kg·℃) 1.88kJ/(kg·℃)
第11页/共73页
湿空气的性质*
4．焓I 含1kg绝干气的湿空气的焓，I。
若 Ig—绝干空气的焓，kJ/kg绝干气 Iv—水汽的焓，kJ/kg 水汽
第四章干燥第四次课课件
dQ rt wdW
Uc
dW '
Sd
dQ
rt wSd
kH Hw H
rtw
t tw
降速段:从临界含水量Xc降至X2所需干燥时间
2
Gc S
Xc dX U X 2
① 积分法
② 近似计算
简化：当近似地以临界C点与平衡水量E点的联线替代降速段 曲线时，则U与X2-Xc 成正比。
U ~ X线性关系
U0 X X*
Uc Xc X *
kx
U kx X X *
推导出：
kX
Uc Xc X*
2
Gc S
X c X * ln Uc
Xc X* X2 X*
在常压绝热干燥器内干燥某湿物料，湿物料的流量 为600kg/h，从含水量20％干燥至2％（均为湿基含 水量）。温度为20℃，湿度为0.013kg水/kg绝干气 的新鲜空气经预热器升温至100℃后进入干燥器，空 气出干燥器的温度为60℃。
无孔吸水性材料XC>多孔材料XC
厚度增加
XC
分散越细, 干燥面积
XC
恒速段干燥速率
XC
生产中为保证产品质量,降低XC 措施:减小物料的厚度
加强搅拌,增大干燥面积
使用流化床设备
❖ 当X>临界含水量Xc，属于表面汽化控制阶段，亦即 等速干燥阶段；
❖ 当X<临界含水量Xc，属于内部扩散控制阶段，即降 速阶段；
（2）物料的厚度减小时。 试从干燥机理加以分析。
1）恒速阶段速率越大，越早进入降速段， Xc越大。
2）物料厚度越小，Xc越小。
恒定干燥条件下的干燥速率
恒定干燥条件：即干燥介质的温度、湿度、流速 及与物料的接触方式，在整个干燥过程中均保持 恒定。
中药的干燥中药药剂学ppt课件
21
特点：
➢ 适于湿粒性物料 ➢ 热利用率高 ➢ 干燥时间短，产品质量好 ➢ 不需翻料能自动出料，节省劳动力 ➢ 适合大规模生产和流水线作业
22
设备：负压卧式沸腾干燥装置 由空气预热器、沸腾干燥室、旋风分离器、细
粉捕集室和排风机组成。
23
5. 冷冻干燥法
将被干燥液体物料冷冻成固体，在低温减压条 件下利用冰的升华性能，使物料低温脱水而达 到干燥目的的一种方法。
➢ 适用于：易结块和变硬的物料，药材饮片大量 加工生产，茶剂的干燥灭菌等
29
吸湿干燥法
➢ 将湿物料置干燥器中，用吸水性很强的物质作 干燥剂，使物料得到干燥的一种方法。
➢ 适用于数量小，含水量较低的药品。 ➢ 分为常压干燥器和减压干燥器。小型的多为玻
璃制成。
30
4
(一）物料中所含水分的性质
1 结晶水 2 结合水 3 非结合水 4 平衡水分与自由水分
5
总水分＝自由水分＋平衡水分 干燥过程只能除去自由水分，不能除去平衡水
分。 自由水分＝全部非结合水＋部分结合水
6
(二）干燥速率与干燥速率曲线
1.干燥速率：指在单位时间内，在单位干燥面积 上被干燥物料中水分的气化量。
➢ 又称鼓式薄膜干燥或滚筒式干燥。 ➢ 特点：适用于浓缩药液及粘稠液体的干燥；可连续
生产，根据需要调节药液浓度，受热时间（鼓的转 速）和温度（蒸汽）；对热敏感药物液体可在减压 情况下使用；干燥物料呈薄片状，易于粉碎。
28
带式干燥器
➢ 将湿物料平铺在传送带上，利用干热气流或红 外线、微波等使湿物料中水分气化进行干燥的 一种方法。
➢ 在一定范围内提高空气温度可使物料表面温度也相 应的提高，加快蒸发速度，有利于干燥。 注意：热敏物质
特点：
➢ 适于湿粒性物料 ➢ 热利用率高 ➢ 干燥时间短，产品质量好 ➢ 不需翻料能自动出料，节省劳动力 ➢ 适合大规模生产和流水线作业
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设备：负压卧式沸腾干燥装置 由空气预热器、沸腾干燥室、旋风分离器、细
粉捕集室和排风机组成。
23
5. 冷冻干燥法
将被干燥液体物料冷冻成固体，在低温减压条 件下利用冰的升华性能，使物料低温脱水而达 到干燥目的的一种方法。
➢ 适用于：易结块和变硬的物料，药材饮片大量 加工生产，茶剂的干燥灭菌等
29
吸湿干燥法
➢ 将湿物料置干燥器中，用吸水性很强的物质作 干燥剂，使物料得到干燥的一种方法。
➢ 适用于数量小，含水量较低的药品。 ➢ 分为常压干燥器和减压干燥器。小型的多为玻
璃制成。
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(一）物料中所含水分的性质
1 结晶水 2 结合水 3 非结合水 4 平衡水分与自由水分
5
总水分＝自由水分＋平衡水分 干燥过程只能除去自由水分，不能除去平衡水
分。 自由水分＝全部非结合水＋部分结合水
6
(二）干燥速率与干燥速率曲线
1.干燥速率：指在单位时间内，在单位干燥面积 上被干燥物料中水分的气化量。
➢ 又称鼓式薄膜干燥或滚筒式干燥。 ➢ 特点：适用于浓缩药液及粘稠液体的干燥；可连续
生产，根据需要调节药液浓度，受热时间（鼓的转 速）和温度（蒸汽）；对热敏感药物液体可在减压 情况下使用；干燥物料呈薄片状，易于粉碎。
28
带式干燥器
➢ 将湿物料平铺在传送带上，利用干热气流或红 外线、微波等使湿物料中水分气化进行干燥的 一种方法。
➢ 在一定范围内提高空气温度可使物料表面温度也相 应的提高，加快蒸发速度，有利于干燥。 注意：热敏物质
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课堂练习
在一常压气流干燥器中干燥某种湿物料，已知数据如下：空气
进入预热器的温度为15℃，湿度为0.0073Kg水/Kg绝干气，焓为
35KJ/Kg绝干空气；空气进干燥器温度为90℃，焓为109KJ/Kg绝 干空气；空气出干燥器温度为50℃；湿度为0.023 Kg水/Kg绝干 气；进干燥器物料含水量为0.15Kg水/Kg绝干料；出干燥器物料 含水量为0.01Kg水/Kg绝干料；干燥器生产能力为237Kg/h（按
干燥产品计）。试求：
（1）绝干空气的消耗量（Kg绝干气/h）；
（2）进预热器前风机的流量（m3/s）；
（3）预热器加入热量（KW）（预热器热损失可忽略）。
某厂利用气流干燥器将含水20%的物料干燥到5%（均为湿
基），已知每小时处理的原料量为1000kg，于40℃进入干
燥器，假设物料在干燥器中的温度变化不大，空气的干球 温度为20℃，湿球温度为16.5℃，空气经预热器预热后进 入干燥器，出干燥器的空气干球温度为60℃，湿球温度为 40℃，干燥器的热损失很小可略去不计，试求：
QD 0, QD LI 2 I1 GC I 2 ' I1 ' QL 0 I1 I 2 QL 0, I 2 ' I1 '
空气通过干燥器,焓值降低，BC’（上图） 2、QD>QL+GC(I2’-I1’) QD=L(I2-I1)+Gc(I2’-I1’)+QL I2>I1 空气通过干燥器, 焓值增加，BC’’（上图）
尽量利用废气中的热量，如用废气预热冷空气或湿物料，减
少设备和管道的热损失，都有助于热效率的提高。
用热空气作干燥介质时，热效率η=30-60%；
应用部分废气循环时，热效率η=50-75%。
四、空气通过干燥器时状态变化
理想干燥过程－等焓干燥过程－绝热干燥
无外加补充热量（ QD=0）； 忽略设备热损失QL =0； 物料足够润湿，物料I1’=I2’,因此， I1＝I2
如干燥器中空气所放出的热量全部用来汽化湿物料中的水分， 即空气沿绝热冷却线变化，则： Qv=L(I1-I2)=1.01L(t1-t2) 干燥器无补充热量，QD=0，Q=Qp=L(I1-I0)=1.01L(t1-t0) 则热效率表示为：
讨论：
t1 t 2 t 1 t0
1、η 反映量干燥器性能， η越高，表明热利用率越高。 2、若t2较低，H2较高，空气带走的热量1.01L(t2-t0)
间，这都决定于干燥速率。 干燥速率，不仅决定于湿物料的性质，而且还决定于干燥 介质的条件：包括温度、湿度、速度及流动的状态。 目前对干燥速率的机理了解得还很不充分，因而在大多数
情况下，还必须用实验的方法测定干燥速率
按空气状态参数变化情况：
非恒定条件干燥操作：沿干燥器的长度和高度，空气的温
度
，湿度
DE段--第二降速阶段
水分的汽化面逐渐向内部移动，使热、质传递途径加长，阻 力增大，造成U下降。到达E点后，物料的含水量已降到平衡 含水量X*。 汽化水分＝结合水
空气传给湿物料的热量>>水分汽化所需的热量，故物料表面 的温度不断上升，最后接近于空气的温度。
影响降速阶段的因素：
干燥速率主要决定于物料本身的结构、形状和大小（水分在 物料内部的迁移速率）。而与空气的性质关系很小。
物料内部水分扩散速率>表面水分汽化速率，属于
表面汽化控制阶段。干燥速率保持恒定
空气传给物料的热量＝水分汽化所需的热量。
湿物料θ ＝空气的湿球温度tw； 物料表面气膜的空气温度为tw，饱和湿度Hw；
影响恒速干燥阶段的因素
干燥速度主要决定于干燥介质的性质和空气与湿物料的接触 方式。而与湿物料的性质关系很小
需要的空气量为多少m3/h？（以进预热器的状态计）
空气进干燥器的温度？ （已知0℃时水的汽化热2491.27kJ/kg，空气与水汽比热 分别为1.01与1.88kJ/kg.K。）
第三节 干燥平衡关系与干燥速率
干燥静力学：物料和热量衡算 干燥动力学：干燥平衡关系、干燥速率
一、干燥速率
设计需计算干燥器的尺寸及完成一定的任务所需的干燥时
可提高η ，但：推动力Hw-H减少；干燥速率
对于吸水性物质，t2太低，易析出水返潮。因此， t2>tW+(20～50℃)
提高热效率的途径：
降低空气出口温度 t2和提高出口湿度H2，但影响干燥速率
和物料的最终干燥程度。
干燥器处于略低于常压下操作，以避免因热空气的漏出或冷
空气的漏入而降低干燥器的热效率。
QP 空气
L,H0 ,t0 , I0
A
预热 器
L,H1,t1,I1 B
L,H2,t2Βιβλιοθήκη I2干燥器CG1,w1, X1,I1’, 1
G2,w2, X2,I2’ ,2
t1
t2
B
.B C’’
p
A
A
C. C’ .C
.
.C1
t0
H0＝ H1
H 2 ’ H2’’
H
2
非理想干燥过程 （非等焓干燥过程）
实际的干燥过程大多为非理想干燥，即过程中有显著的热损失 或有补充加热。
（连续干燥）
恒定干燥条件：大量空气干燥少量的物料，维持空气速度
以及与物料的接触方式不变 （空气的温度和湿度不变，间歇干燥）
1、干燥速率曲线
干燥曲线：由间歇操作实验所得数据，以干基含水量X对
时间τ作图。
干燥速率（rate of drying）U：单位时间单位表面积上汽
化的水分量。
dW U sd
dW Gc dX
Gc dX U Sd
干燥速率曲线：以干燥速率U对干基含水量X作图。
干燥曲线
干燥速率曲线
AB（或A’B）段： AB为湿物料不稳定的加热过程。 该过程的时间很短, 将其作为恒速干燥的一部分。 X下降， θ增加，
BC段：恒速干燥
物料表面充满着非结合水分，与液态纯水相同。
空气H
t ,
Uc
Uc V 0.37 垂直气速 Uc V 0.8 平行气速
CDE段－降速段
C点＝临界点， 干燥速率Uc=恒速阶段的干燥速率，临界含水量XC。 X<Xc, U下降 E点 UE＝0， 平衡含水量X*
CD--第一降速阶段
物料内部水分扩散速率<表面汽化速率 物料表面不能维持全面湿润而形成“干区”，实际汽化面积减 小，干燥速率下降 汽化水分＝结合水＋非结合水