(精选)干燥速率与干燥过程计算
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几种典型的气流与物料的接触方式时的给热系数
①空气平行于物料表面流动
0.014G03.8 kW/m2·℃
武汉工程大学化工原理课件 G为气体的质量流速，kg/(m2·s) 条件为G=0.68~8.14 kg/（m2·s），气温t=45~150℃
②空气自上而下或自下而上穿过颗粒堆积层
0 .0 1 8 9 G 0 .5 9 /d p 0 .4 1( d p G / 3 5 0 ) 0 .0 1 1 8 G 0 .4 9 /d p 0 .4 1( d p G / 3 5 0 )
CD段:第一降速阶段 DE段:第二降速阶段 D点:第二临界点
C
B
0 E 自由含水量X 降速段无转折点时 的干燥速率曲线
非多孔物料
武汉工程大学化工原理课件 ⑥ 空气的温度、湿度不同，速率曲线的位置也不同。
石棉纸浆的干燥速率曲线图
武汉工程大学化工原理课件 二、恒速干燥阶段
1.湿物料表面全部润湿，即湿物料水分从物料内部
b.某些物质因脱水而产生种种物理的、化学的以 致生物的变化。如木材脱水收缩，内部产生应力，严 重时可使木材沿薄弱面开裂。有些物质脱水后会产生 表面硬化、干裂，起皱等不良现象。
武汉工程大学化工原理课件
14.3.2 间歇干燥过程的计算
物料在恒定干燥条件下所需干燥时间的确定方法： a.同一物料的干燥试验确定 b.当生产条件与试验差别不大时，可进行估算。
NA
dWGcdX
Ad Ad
Gc——试样中绝对干燥物料的质量，kg；
A——试样暴露于气流中的表面积，m2, X——物料的自由含水量，kg水/kg干料, W——汽化的水分量，kg。
武汉工程大学化工原理课件 3 干燥速率曲线分析
①AB（或A'B）段——预热段
一般该过程的时间很短，在分 析干燥过程中常可忽略，将其 作为恒速干燥的一部分。 ②BC段——恒速段 ③C点：临界含水量
空气 状态 是否 变化
恒定干燥条件： 空气的温度、湿度、流速 及物 料接触方式不变。
变动干燥操作：干燥过程中空气状态不断变化。
武汉工程大学化工原理课件
14.3.1 物料在定态空气条件下的干燥速率
一 、干燥动力学实验
1. 实验装置
热 空 气
实验数据
干燥动力学实验装置
Gi (湿物料的质量)
τi(干燥时间) Gc(绝干物料的质量)
武汉工程大学化工原理课件 四、 临界含水量
降低物料厚度，Xc↓
物料越细，Xc↑ 等速干燥阶段的速率越大，Xc↑
武汉工程大学化工原理课件
五、干燥操作对物料性状的影响
1.恒速段可以采用较高的气流温度，以提高干燥 速率和热的利用率。
2. 降速段尤其是干燥后期需控制干燥速率，防 止物料温度过高。
原因：
a.降速段，物料温度升高；
武汉工程大学化工原理课件
14 .3 干燥速率与干燥过程计算
14.3.1 物料在定态空气条件下的干燥速率 14.3.2 间歇干燥过程的计算 14.3.3 连续干燥过程的一般特性 14.3.4 干燥过程的物料衡算与热量衡算 14.3.5 干燥过程的热效率 14.3.6连续干燥过程设备容积的计算方法
武汉工程大学化工原理课件
④CDE段——降速段
干燥速率NA(kg.m-2.s-1)
降速段 恒速段
C D
B A A
E
X
0
C
自由含水量X
干燥速率曲线
武汉工程大学化工原理课件 ⑤两种典型的降速段干燥曲线
干燥速率NA(kg.m-2.s-1)
干燥速率NA(kg.m-2.s-1)
降速段 恒速段
C D
B A A
E
X
0
C
自由含水量X
干燥速率曲线
① 数值积分法或图解积分法
② 近似计算法
武汉工程大学化工原理课件
②近似计算法 用虚线CE代替CDE
NAKx(XX*)
降速段 恒速段
C
B A
干燥速率NA
KX
NA,c Xc X*
A D
NA,C (ttw)kH(HwH)
E 0
XC
w
2A G cX K X X c2X d X X *A G cX K X X 2 CX d X X *
迁移至表面的速率大于水分在表面汽化的速率。恒速干
燥阶段为表面汽化控制。
2. (NA)C ＝常量
(NA)Crw(ttw)kH(H wH )
3.物料表面温度为tw；
4. 在该阶段除去的水分为非结合水分；
5. 恒速干燥阶段的干燥速率只与空气的状态有关， 而与物料的种类无关。
武汉工程大学化工原理课件 三、 降速干燥阶段 1 .降速的原因 ①实际汽化表面减小;
②汽化面内移 ;
③平衡蒸汽压下降;
④固体内部水分的扩散极慢。
武汉工程大学化工原理课件 2. 降速干燥阶段特点
(1) 随着干燥时wk.baidu.com的延长，干基含水量X减小，干燥 速率降低，物料表面温度逐渐升高；
(2)物料表面温度大于湿球温度； (3)除去的水分为非结合、结合水分；
(4) 降速干燥阶段的干燥速率与物料种类、结构、 形状及尺寸有关，而与空气状态关系不大。
武汉工程大学化工原理课件
2. 数据处理 ① 典型干燥曲线的形状
干燥曲线：物料的的自由含水量X与干燥时间τ的 关系曲线。
A
AB
自由含水量 X(kg/kg)
C
D E
0
时间τ
干燥曲线
武汉工程大学化工原理课件 ② 干燥速率曲线 物料的干燥速率或水分汽化速率NA：指单位时间、 单位面积（气固接触界面）被汽化的水量。
自由含水量X
干燥速率曲线
2
Gc lnXc AKX X2
X* X*
2
Gc AKX
ln
X
* C
X2*
X—实际含水量 X—自由含水量
武汉工程大学化工原理课件 教材p247 例14-4
X1=0.10 Xc=0.08 X*=0 X2=0.04
14.3.2.1 恒速阶段的干燥时间τ1
1. 物料的自由含水量由X1降至XC 忽略物料的预热阶段
NA
Gc dX
Ad
1d Gc XC dX
0
A X1 NA
1
Gc A
X1 Xc NA
武汉工程大学化工原理课件
2. NA的确定
1
Gc A
X1 Xc NA
①实验测定
②按传质或传热速率式估算
NAkH(HwH)rw(ttw)
③单一球形颗粒悬浮于气流中
d p 2 0 .6 5 R e 1 p /2P r1 /3 (R e p d p u/ )
武汉工程大学化工原理课件
14.3.2.2 降速阶段的干燥时间τ2
1.物料的自由含水量由XC降至X2（X2>X*)所需时间
2. 计算
2
2dGc
0
A
X2dX N Xc A
①空气平行于物料表面流动
0.014G03.8 kW/m2·℃
武汉工程大学化工原理课件 G为气体的质量流速，kg/(m2·s) 条件为G=0.68~8.14 kg/（m2·s），气温t=45~150℃
②空气自上而下或自下而上穿过颗粒堆积层
0 .0 1 8 9 G 0 .5 9 /d p 0 .4 1( d p G / 3 5 0 ) 0 .0 1 1 8 G 0 .4 9 /d p 0 .4 1( d p G / 3 5 0 )
CD段:第一降速阶段 DE段:第二降速阶段 D点:第二临界点
C
B
0 E 自由含水量X 降速段无转折点时 的干燥速率曲线
非多孔物料
武汉工程大学化工原理课件 ⑥ 空气的温度、湿度不同，速率曲线的位置也不同。
石棉纸浆的干燥速率曲线图
武汉工程大学化工原理课件 二、恒速干燥阶段
1.湿物料表面全部润湿，即湿物料水分从物料内部
b.某些物质因脱水而产生种种物理的、化学的以 致生物的变化。如木材脱水收缩，内部产生应力，严 重时可使木材沿薄弱面开裂。有些物质脱水后会产生 表面硬化、干裂，起皱等不良现象。
武汉工程大学化工原理课件
14.3.2 间歇干燥过程的计算
物料在恒定干燥条件下所需干燥时间的确定方法： a.同一物料的干燥试验确定 b.当生产条件与试验差别不大时，可进行估算。
NA
dWGcdX
Ad Ad
Gc——试样中绝对干燥物料的质量，kg；
A——试样暴露于气流中的表面积，m2, X——物料的自由含水量，kg水/kg干料, W——汽化的水分量，kg。
武汉工程大学化工原理课件 3 干燥速率曲线分析
①AB（或A'B）段——预热段
一般该过程的时间很短，在分 析干燥过程中常可忽略，将其 作为恒速干燥的一部分。 ②BC段——恒速段 ③C点：临界含水量
空气 状态 是否 变化
恒定干燥条件： 空气的温度、湿度、流速 及物 料接触方式不变。
变动干燥操作：干燥过程中空气状态不断变化。
武汉工程大学化工原理课件
14.3.1 物料在定态空气条件下的干燥速率
一 、干燥动力学实验
1. 实验装置
热 空 气
实验数据
干燥动力学实验装置
Gi (湿物料的质量)
τi(干燥时间) Gc(绝干物料的质量)
武汉工程大学化工原理课件 四、 临界含水量
降低物料厚度，Xc↓
物料越细，Xc↑ 等速干燥阶段的速率越大，Xc↑
武汉工程大学化工原理课件
五、干燥操作对物料性状的影响
1.恒速段可以采用较高的气流温度，以提高干燥 速率和热的利用率。
2. 降速段尤其是干燥后期需控制干燥速率，防 止物料温度过高。
原因：
a.降速段，物料温度升高；
武汉工程大学化工原理课件
14 .3 干燥速率与干燥过程计算
14.3.1 物料在定态空气条件下的干燥速率 14.3.2 间歇干燥过程的计算 14.3.3 连续干燥过程的一般特性 14.3.4 干燥过程的物料衡算与热量衡算 14.3.5 干燥过程的热效率 14.3.6连续干燥过程设备容积的计算方法
武汉工程大学化工原理课件
④CDE段——降速段
干燥速率NA(kg.m-2.s-1)
降速段 恒速段
C D
B A A
E
X
0
C
自由含水量X
干燥速率曲线
武汉工程大学化工原理课件 ⑤两种典型的降速段干燥曲线
干燥速率NA(kg.m-2.s-1)
干燥速率NA(kg.m-2.s-1)
降速段 恒速段
C D
B A A
E
X
0
C
自由含水量X
干燥速率曲线
① 数值积分法或图解积分法
② 近似计算法
武汉工程大学化工原理课件
②近似计算法 用虚线CE代替CDE
NAKx(XX*)
降速段 恒速段
C
B A
干燥速率NA
KX
NA,c Xc X*
A D
NA,C (ttw)kH(HwH)
E 0
XC
w
2A G cX K X X c2X d X X *A G cX K X X 2 CX d X X *
迁移至表面的速率大于水分在表面汽化的速率。恒速干
燥阶段为表面汽化控制。
2. (NA)C ＝常量
(NA)Crw(ttw)kH(H wH )
3.物料表面温度为tw；
4. 在该阶段除去的水分为非结合水分；
5. 恒速干燥阶段的干燥速率只与空气的状态有关， 而与物料的种类无关。
武汉工程大学化工原理课件 三、 降速干燥阶段 1 .降速的原因 ①实际汽化表面减小;
②汽化面内移 ;
③平衡蒸汽压下降;
④固体内部水分的扩散极慢。
武汉工程大学化工原理课件 2. 降速干燥阶段特点
(1) 随着干燥时wk.baidu.com的延长，干基含水量X减小，干燥 速率降低，物料表面温度逐渐升高；
(2)物料表面温度大于湿球温度； (3)除去的水分为非结合、结合水分；
(4) 降速干燥阶段的干燥速率与物料种类、结构、 形状及尺寸有关，而与空气状态关系不大。
武汉工程大学化工原理课件
2. 数据处理 ① 典型干燥曲线的形状
干燥曲线：物料的的自由含水量X与干燥时间τ的 关系曲线。
A
AB
自由含水量 X(kg/kg)
C
D E
0
时间τ
干燥曲线
武汉工程大学化工原理课件 ② 干燥速率曲线 物料的干燥速率或水分汽化速率NA：指单位时间、 单位面积（气固接触界面）被汽化的水量。
自由含水量X
干燥速率曲线
2
Gc lnXc AKX X2
X* X*
2
Gc AKX
ln
X
* C
X2*
X—实际含水量 X—自由含水量
武汉工程大学化工原理课件 教材p247 例14-4
X1=0.10 Xc=0.08 X*=0 X2=0.04
14.3.2.1 恒速阶段的干燥时间τ1
1. 物料的自由含水量由X1降至XC 忽略物料的预热阶段
NA
Gc dX
Ad
1d Gc XC dX
0
A X1 NA
1
Gc A
X1 Xc NA
武汉工程大学化工原理课件
2. NA的确定
1
Gc A
X1 Xc NA
①实验测定
②按传质或传热速率式估算
NAkH(HwH)rw(ttw)
③单一球形颗粒悬浮于气流中
d p 2 0 .6 5 R e 1 p /2P r1 /3 (R e p d p u/ )
武汉工程大学化工原理课件
14.3.2.2 降速阶段的干燥时间τ2
1.物料的自由含水量由XC降至X2（X2>X*)所需时间
2. 计算
2
2dGc
0
A
X2dX N Xc A