干燥时间的计算
干燥计算
p
代入式(1)，得 H = 0.622 ϕ ps 。 P − ϕ ps 比容v 三、 比容 H: 单位质量干空气所具有的湿空气体积，即
湿空气体积 , m 3 / kg 干空气质量 m PV = nRT = RT M vH =
V RT = =v m MP
由 得
0 0 0 0 所以 v = m = MP ⋅ RT0 = M ⋅ T0 ⋅ P
二、干燥系统的热效率
η=
蒸发水分所需的热量 Q × 100 % = V × 100 % 向干燥系统输入的总热 量 Q
而
′ Qv = W ( I v 2 − IW 1 ) = W ( r0 + cv t 2 ) − Wc wθ1 = W ( 2490 + 1.88t 2 ) − 4.187θ1W
= W ( 2490 + 1.88t 2 ) (忽略湿物料中水分带入 系统的焓 ) 所以η = W (2490 + 1.88t2 ) ×100% Q
p p s = 0.873kPa , ϕ = = 100 % ps
雾
所以露点就是以水汽分压作为饱和蒸汽压来确定的温度，即
得 所以
H s ,td = 0.622 p s ,t d =
p s ,t d P − p s ,t d
H s ,t d P 0.622 + H s ,t d
t > t as (t w ) > t d t = t as (t w ) = t d
干燥过程的物料衡算与热量衡算
w= 水分质量 × 100% 湿物料质量 水分质量
5-2-1 湿物料中含水量的表示方法
X = 干物料质量 , kg水分 / kg干物料 显然 w = X
干燥速度和干燥时间
言多么美丽；唯愿简单的相处，真心地付出，平淡地相守，才不负最美的人生；不负善良的自己。
己先查看一遍，把用不上的部分页面 删掉哦，当然包括最后一页，最后祝 您生活愉快!
人海茫茫，不求人人都能刻骨铭心，但求对人对己问心无愧，无怨无悔足矣。大千世界，与万千人中遇见，只是相识的 开始，只有彼此真心付出，以心交心，以情换情，相知相惜，才能相伴美好的一生，一路同行。
3、干燥总时间
1 2 3
感谢您对文章的阅读跟下载，希望本
，相互包容，相互懂得，才能走的更远。
篇文章能帮助到您，建议您下载后自
其实，世上最温暖的语言，“ 不是我爱你，而是在一起。” 所以懂得才是最美的相遇！只有彼此以诚相待，彼此尊重
相遇是缘，相守是爱。缘是多么的妙不可言，而懂得又是多么的难能可贵。否则就会错过一时，错过一世！ 择一人深爱，陪一人到老。一路相扶相持，一路心手相牵，一路笑对风雨。在平凡的世界，不求爱的轰轰烈烈；不求誓
2）干燥机理 a）恒速干燥阶段 干燥速度由水的表面汽化速度所控制 b）降速干燥阶段
过程速度由水分从物料内部移动到表面的速度所控制。
c）临界含水量
临界水分随物料本身性质、厚度和干燥速率的不同而
异，通常临界水分随恒速阶段的干燥速度和物料厚度的增加 而增大。
三、干燥时间的计算
1、恒定干燥条件下干燥时间的计算
3）影响恒速干燥的因素 •空气流速的影响 •空气湿度的影响 •空气温度的影响
2、降速干燥时间的计算
Gc X1 dX 2 X 2 A U
不论干燥曲线如何，都可用图解积分法 当干燥曲线为直线或近似直线时
U kX X X
UC 0 kX X X
GC dX U C A d
固体干燥3-干燥速率与干燥过程计算
• 非等焓干燥过程 • 实际干燥过程：
ìDq > 0
îíQ损 > 0
Þ G2 (cpm1q2 - cpm2q1 ) > 0
• a、则I2<I1 • 如BD线
• 若t2不变 • HD<HC • ÞV增多
• b、若Q补>0 • 则I2>I1, 如BE线 • 若t2不变 • HE>HCÞV减少 • 求解
的） • H1 = H0 • Q损可求取，一般 Q损= 5～10%Q
• q2：实验或经验确定
• t1：选定
ì选择：t 2或j 2
求解V和Q补
Þ
ïí* 选择：Q补（Q补
=
0）或（H
2、j
2、t
）中的一个
2
ïî须对干燥过程进行简化 ，因空气出口状态不确 定）
求解V和（H
2、j
2、t
）中的另一个
2
（1）理想干燥器 （理想干燥过程，绝热干燥过程）
NA
= - GC dX
A × dt
=
KX( X
- X*)
ò ò •
•
其中：KX为系数，即CE直线的斜率 积分上式， t2 dt = GC XC dX
KX
=
(NA )恒 XC - X *
0
AK X X2 X - X *
t2
=
GC ( X - X *) A（N A）恒
ln
XC X2
-
X X
* *
三、连续干燥过程的数学描述
• b、废气带走的热量：V×I2 • c、干燥器的热损失：Q损
（3）干燥器内总热量衡算式
VI1 + GCcpm1q1 + Q补 = VI2 + GCcpm2q2 + Q损 Þ Q补 = V（I2 - I1）+ GCcp（m q2 - q1）+ Q损
干燥速率与时间计算
d GC dX
UC A
d GC dX UA
2
GC A
X2 dX U X c
τ1 d GC XC dX
0
UC A X1
1）图解积分法：U与X不呈 线性关系:
图解积分法求干燥时间
2）解析计算法：U与
(X1
XC)
U K（X X ）
2
GC A
X2 Xc
dX K(X X)
GC AK
ln
Xc X2
X X
干燥时间 =1+ 2
干燥技术 ---干燥速率和时间计算
干燥
1. 干燥曲线与干燥速率曲线
通过实验测定干燥曲线 X —（时间）曲线
AB段：预热阶段，空气的部分热量用于 加热物料，时间很短；
BC段：恒速干燥阶段，物料的干燥速率恒定， 取决于物料表面水分汽化速率，和物料 本身性质关系不大；
CE段：降速干燥阶段，干燥速率随物料含 水量减少而降低，取决于水分在物 料中的迁移速率
C点： 临界点，对应的含水量为 临界含水量
干燥
1. 干燥曲线与干燥速率曲线
干燥速率U：单位时间，单位干燥面 积上气化的水分质量。
U dW GC dX
Ad
Ad
负号含义：表示物料含水量随干燥时
间的增加而减少。
干燥
2. 干燥时间计算
（1）恒速阶段的干燥时间
（2）降速阶段干燥时间
U GCdX
Ad
化工原理基本知识点
第一章流体流动一、压强1、单位之间的换算关系：2、压力的表示（1）绝压：以绝对真空为基准的压力实际数值称为绝对压强（简称绝压），是流体的真实压强。
（2）表压：从压力表上测得的压力，反映表内压力比表外大气压高出的值。
表压=绝压-大气压（3）真空度：从真空表上测得的压力，反映表内压力比表外大气压低多少真空度=大气压-绝压3、流体静力学方程式二、牛顿粘性定律为速度梯度； 为流体的粘度；τ为剪应力；dudy粘度是流体的运动属性，单位为Pa·s；物理单位制单位为g/(cm·s)，称为P（泊），其百分之一为厘泊cp液体的粘度随温度升高而减小，气体粘度随温度升高而增大。
三、连续性方程若无质量积累，通过截面1的质量流量与通过截面2的质量流量相等。
对不可压缩流体1122u A u A = 即体积流量为常数。
四、柏努利方程式单位质量流体的柏努利方程式：22u p g z We hfρ∆∆∆++=-∑ 22u pgz E ρ++=称为流体的机械能单位重量流体的能量衡算方程：z ：位压头（位头）；22u g：动压头（速度头） ；p gρ：静压头（压力头）有效功率：Ne WeWs = 轴功率：NeN η=五、流动类型雷诺数：Re du ρμ=Re 是一无因次的纯数，反映了流体流动中惯性力与粘性力的对比关系。
（1）层流：Re 2000≤：层流（滞流），流体质点间不发生互混，流体成层的向前流动。
圆管内层流时的速度分布方程：2max 2(1)r r u u R=- 层流时速度分布侧型为抛物线型（2）湍流Re 4000≥：湍流（紊流），流体质点间发生互混，特点为存在横向脉动。
即，由几个物理量组成的这种数称为准数。
六、流动阻力1、直管阻力——范宁公式（1）层流时的磨擦系数：64Reλ=，层流时阻力损失与速度的一次方成正比，层流区又称为阻力一次方区。
（2）湍流时的摩擦系数 ①(Re,)f d ελ=（莫狄图虚线以下）:给定Re ，λ随dε增大而增大；给定dε，λ随Re 增大而减小。
化工原理干燥-3
● 缺点： ① 热效率低； ② 设备占地面积大、设备成本费高； ③ 粉尘回收麻烦，回收设备投资大。
10.6.2 干燥器的选择
（1）选择干燥器需要考虑的问题 ① 被干燥物料的性质； ② 湿物料的干燥特性 ； ③ 处理量； ④ 回收问题； ⑤ 能源价格、安全操作和环境因素。
26
（2）干燥器选择步骤 ① 根据湿物料的形态、干燥特性、产品的要求、处理量和以及 所采用的热源为出发点，进行干燥实验，确定干燥动力学和传 递特性； ② 确定干燥设备的工艺尺寸，结合环境要求，选择出适宜的干 燥器型式； ③ 若几种干燥器同时适用时，要进行成本核算及方案比较，选 择其中最佳者。
◆ 厢式干燥器的主要缺点： 物料得不到分散，干燥时间长； 若物料量大，所需的设备容积也大； 工人劳动强度大； 热利用率低； 产品质量不均匀。
16
（2）气流式干燥器 结构：
17
优点： ① 气、固间传递表面积很大，体积传质系数很高，干燥速率大； ② 接触时间短，热效率高，气、固并流操作，可以采用高温介质， 对热敏性物料的干燥尤为适宜； ③ 由于干燥伴随着气力输送，减少了产品的输送装置； ④ 气流干燥器的结构相对简单，占地面积小，运动部件少，易于 维修，成本费用低。
（1）厢式干燥器（盘架式干燥器）
原理：主要是以热风通过湿物料 的表面，达到干燥的目的。
13
厢式干燥器中的加热方式有两种： 单级加热
多级加热
14
H /(kg kg-1) H /(kg kg-1)
等φ线
C
C2
B3
A C1
B2
B
B1
0
t /℃
具有中间加热的干燥过程
采用废气循环法
等φ线 C
M
第21讲 干燥过程计算
1 设水分蒸发的质量流率为q m , w kg s
则
q m , w q m ,C ( X 1 X 2 ) q m , L ( H 2 H 1 )
q m,L
q m,w H 2 H1
kg 干空气 kg 1水分 qV
，则
(IX ……………… )
q m,L q m,w 1 H 2 H1
预热器供给的热量
Q q 0 q ' q 0 0.1q 0 74.11 1.1 81.52kJ s 1
查表得383 K 时饱和蒸气潜热为
干燥器直径
D
qV 0.785 u
1.42 2.13m 0.785 0.4
求干燥器直径D，就要求湿空气流量 V′，求V′，就要求出干空气流量L和干空气 的比容VH，求L，利用干燥器水分物料衡算方程，求VH就是利用VH的计算式
通过对干燥器的热量衡算，可以确定多项热量的分配情况和热量的消耗量，可作为计算空气预热器 的传热面积，加热剂用量，干燥器尺寸，干燥器的热效率和干燥效率的依据。如图所示。
q m , L H 1 q m ,1 w1 q m , L H 2 q m , 2 w2 q m , L ( H 2 H 1 ) q m ,1 w1 q m , 2 w2 ……… (a)
q m ,C q m ,1 (1 w1 ) q m , 2 (1 w2 )
q m,L
0.0087 2492 1.88(328 273) 4.187(293 273) 0.2994 1.268 (333 293) (1.01 1.88 0.009)(363 328)
H2 q m,w q m,L H1 0.0087 0.009 0.0174 kg kg 1干空气 1.031
干燥速率与干燥时间
t (t tw )
H (Hw H)
u , kH
UC (U )
返回
四、降速干燥阶段
实际汽化表面减小 汽化面内移
降速干燥阶段特点：
1. X ,U
2. 物料表面温度 tw
3. 除去的水分为非结合、结合水分 4. 影响 u 的因素：
与物料种类、尺寸、形状有关， 与空气状态关系不大。
返回
8.3.3 恒定干燥条件下恒速阶段干燥时间
由干燥速率定义式： U GCdX
Ad
d GCdX
AU
1 d XC GC dX
0
X1 AU
对于恒速干燥： U＝UC＝const.
1
GC AU C
(X1 XC)
恒速干燥所需时间
返回
UC的来源：
(1) 由干燥速率曲线查得
Ad
[kg水/(m2∙s)]
W GC( X1 X )
dW GCdX
U GCdX
Ad
返回
二、干燥曲线及干燥速率曲线
1. 干燥曲线
—— 用于描述物料含水 量 X、干燥时间 τ 及 物料表面温度θ之间 的关系曲线。
返回
2. 干燥速率曲线
ABC段：恒速干燥阶段 AB段：预热段 BC段：恒速段
现ZnO的含水量为0.25 kg水/kg干料，令其与25℃，
＝40%的空气接触，求物料的自由水分、平衡水分、
结合水分和非结合水分。
返回
8.3.2 恒定干燥条件下的干燥速率
恒定干燥条件：空气的温度、湿度、流速及物 料接触方式不变。
一、干燥速率定义
—— 单位时间、单位干燥面积汽化水分量。
涂料配方中的计算
涂料配方中的计算涂料配方的计算是指根据涂料所需的性能要求和原材料的物理、化学性质来确定涂料的配方比例。
配方计算需要考虑的因素包括固体含量、粒度分布、流变性能、干燥时间、耐候性、附着力等。
下面将详细介绍涂料配方计算的步骤及相关原理。
一、涂料配方计算步骤：1.确定涂料性能要求：根据涂料的使用场景和所需的性能要求，如耐磨性、耐化学品性能、耐候性、装饰性能等，确定涂料的性能指标。
2.选择合适的基料：根据涂料性能要求，选择合适的基料，如树脂、溶剂、稀释剂、固化剂等。
基料的选择需要考虑原材料的成本、产地、可获得性等因素。
3.确定固体含量：根据涂料性能要求和基料性质，确定涂料中的固体含量。
固体含量指的是涂料中固态部分的质量占总质量的比例，一般用百分比表示。
4.粒度分布计算：涂料中填料和颜料的粒度分布对涂料的性能有重要影响。
根据涂料性能要求和填料、颜料的粒度分布数据，进行粒度分布的计算。
5.流变性能计算：流变性能是指涂料在力学作用下的流动性和变形性。
根据涂料性能要求和基料的流变性能数据，进行流变性能的计算。
6.干燥时间计算：干燥时间是指涂料在涂装后完全干燥所需的时间。
根据涂料性能要求和基料的干燥时间数据，进行干燥时间的计算。
7.配方比例计算：根据以上步骤得到的数据，按照一定的配方比例计算涂料中各个成分的质量。
8.进行实验验证：通过实验对涂料配方进行验证，确定涂料的性能是否满足要求，如涂料的粘度、涂膜的硬度、耐磨损等性能。
二、涂料配方计算的相关原理：1.成分的物理、化学性质：涂料中的各个成分的物理、化学性质会影响涂料的性能。
如树脂的弹性模量、粘度、玻璃化转变温度等参数会影响涂膜的硬度、粘度、耐候性等性能。
2.固体含量：涂料中的固态部分主要是树脂、填料和颜料。
固体含量的确定需要根据涂料的使用要求和成本因素进行综合考虑。
3.粒度分布：填料和颜料的粒度分布对涂料的流动性、堵塞性和光学性能等有重要影响。
粒度分布的计算需要根据涂料的性能要求和填料、颜料的物理性质进行分析。
8.4 干燥速率与干燥时间
U
GC dX Ad
d
GC dX AU
XC
1
0
d
X1
Байду номын сангаас
GC AU
dX
对于恒速干燥：
恒速干燥所需时间：
U＝UC＝const.
1
UC的来源：
GC AU C
(X1 X C )
（8-74）
（1） 由干燥速率曲线查得；
（2）用 U C (t t w ) k H ( H w H ) 计算 rw
8-17
8-16
8-19
（8-73）
——恒速干燥速率 式中： t——湿空气温度； tw——湿物料表面温度； Hw——湿物料表面湿度； H——湿空气湿度； U 恒速干燥速率
3、恒速干燥特点：
1） U＝UC＝const； 2）物料表面温度为tw； 3）在该阶段去除的水分为非结合水分； 4）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。
（2）近似计算法 三、总干燥时间：
1 2
Gc X c X * （8-85） * [( X 1 X c ) ( X c X ) ln ] * UC A X2 X
此式的优点是：若已知Xc 、X* ，求UC，即 可求出两个阶段的总干燥时间。 End
8-17
2）BC段： 在BC段内干燥速率保持恒定，称为恒速 干燥阶段。在该阶段：湿物料表面温度为空气 的湿球温度tw 3）C点： 由恒速阶段转为降速阶段的点称为临界点， 所对应湿物料的含水量称为临界含水量，用Xc 表示。
4） 临界含水量与湿物料的性质及干燥条 件有关。 表8.1、8.2给出了不同物料临界含水量的 范围。
干燥速率与干燥过程的计算
化学化工学院 迪丽努尔
•14.3.2 间歇干燥过程的计算
一、干燥时间 • 2、降速阶段的干燥时间τ2
物料从临界含水量Xc减至X2 所需要的时间为：
2
X2
d
Gc A
dX NA
0
Xc
Xc
干
Gc dX
2
A NA
X2
燥 速 率
NA
若降速阶段的干燥区线可近似地 作为直线处理：
3、热损失：Ql
W
ql
• 入热=出热+热损失
G 2 C W m 2 C m 1 l0 Iq p q d G 2 C W m 2 l2 Iq l
q q p q d l ( I 2 I 0 ) G W 2 C m (2 1 ) C m 1 q l
令qm ： G W 2C m(21) 则q： qpqdl(I2I0)qmqlC m 1
气量）
l V 1
1
W H 2 H 1 H 2 H 0
化学化工学院 迪丽努尔
14.3.4 干燥过程的物料衡算与热量衡算 三、预热器的热量衡算
空气 V0、H0、t0
预热器
H1、t1
Q
设： I0、I1：分别为空气进、出预热器的焓， kJ／kg干气；
Qp——空气在预热器中获得的热量 Qp =V (I1-I0)
• 14.3.1 物料在定态空气条件下的干燥速率
•三、干燥速率曲线
NA GAcddX
恒速干燥 干燥过程
降速干燥
AB 自 由 含 水 量
C D
干
燥
B
速
C
率
A
D
NAkg\mm.s X kg\kg
流体力学与传热：第5章 干燥(5)
代降速段曲线时，则U与X2-Xc 成正比。
U ~ X线性关系
U 0 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*
【例5-4】在常压理想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
I2=(1.01+1.88H2)t2+2490H2=I1 L=W/(H2-H1)=6935kg干气/h
H2＝0.02889
vH
(0.772 1.244H0 ) t0
273 273
0.846m3/kg干气
V＝L×vH=5867m3湿空气
（2） Qp=L(I1-I0)=L(1.01+1.88H0)(t1-t0)=573907kJ/h
干燥时间的计算与恒定干燥条件下降速阶段干燥 时间的计算一致：
2
Gc S
X c X * ln Uc
Xc X* X2 X*
作业：5-8，5-10，5-11
5.6 干燥器
解决以下问题：
• 1. 干燥器的分类？ • 2. 各种干燥器的结构与特点？ • 3. 各种干燥器的原理？ • 3. 各种干燥器的优点与缺点？
(3) 恒速段
＝
1
Gc SU c
( X 1 X
C
)
1
Gc/SUc=6.667h
降速段
＝
2
G（c X c SUc
X *) ln
Xc X2
X X
* *
1.295 h
二、非恒定干燥条件下的干燥时间
化工原理基本知识点
第一章 流体流动一、压强1、单位之间的换算关系：221101.3310330/10.33760atm kPa kgf m mH O mmHg ====2、压力的表示（1）绝压：以绝对真空为基准的压力实际数值称为绝对压强（简称绝压），是流体的真实压强。
（2）表压：从压力表上测得的压力，反映表内压力比表外大气压高出的值。
表压=绝压-大气压（3）真空度：从真空表上测得的压力，反映表内压力比表外大气压低多少真空度=大气压-绝压3、流体静力学方程式0p p gh ρ=+二、牛顿粘性定律F du A dyτμ== τ为剪应力；du dy 为速度梯度；μ为流体的粘度； 粘度是流体的运动属性，单位为Pa ·s ；物理单位制单位为g/(cm·s)，称为P （泊），其百分之一为厘泊cp111Pa s P cP ==液体的粘度随温度升高而减小，气体粘度随温度升高而增大。
三、连续性方程若无质量积累，通过截面1的质量流量与通过截面2的质量流量相等。
111222u A u A ρρ=对不可压缩流体1122u A u A = 即体积流量为常数。
四、柏努利方程式单位质量流体的柏努利方程式：22u p g z We hf ρ∆∆∆++=-∑ 22u p gz E ρ++=称为流体的机械能 单位重量流体的能量衡算方程：Hf He gp g u z -=∆+∆+∆ρ22z ：位压头（位头）；22u g ：动压头（速度头） ；p gρ：静压头（压力头） 有效功率：Ne WeWs = 轴功率：Ne N η=五、流动类型 雷诺数：Re du ρμ=Re 是一无因次的纯数，反映了流体流动中惯性力与粘性力的对比关系。
（1）层流：Re 2000≤：层流（滞流），流体质点间不发生互混，流体成层的向前流动。
圆管内层流时的速度分布方程：2max 2(1)r r u u R=- 层流时速度分布侧型为抛物线型 （2）湍流Re 4000≥：湍流（紊流），流体质点间发生互混，特点为存在横向脉动。
干燥动力学知识
一、物料中所含水分的性质 二、干燥机理 三、干燥时间的计算
物料衡算
热量衡算
完成一定干燥任务 需要的
干燥介质的消耗量 水分的蒸发量 消耗的热量
干燥静力学
完成一定干燥任务 需要的
干燥器的尺寸
干燥周期等
通过
干燥过程速率计算 称 为
干燥动力学
1 湿物料中的水分
干藏就是通过对产品中水分的脱除，进而降低产品的水分 活度，从而限制微生物生物活动以及化学反应的进行，达到长 期保藏的目的。
总干燥时间：
1
2
G SkX
(
X1 Xc
Xc X*
ln
Xc X2
X* X*
)
讲课内容教材部分复习； P294: 第6, 7, 9题 5月12日交。
操作完全受干燥介质性质而定。如：纸、皮革的干燥。
强化干燥的措施： 增加空气的温度、降低空气的相对湿度、提高空气的流速。
（2）内部扩散控制：表面汽化速率内部扩散速率 内部水分不能迅速到达表面，物料表面不能完全湿润，
蒸发面向物料内部移动。这种情况必须想法增加内部扩散 速率，或降低表面汽化速率。
如：木材常用湿空气干燥，否则表面干燥，内部潮湿， 将引起表面干燥收缩而发生绕曲。
不同物料的临界含水量见教材。
3、恒定干燥条件下干燥时间的计算
１ 恒速段干燥时间的计算
由干燥速率曲线计算:
u GdX d GdX
Sd
Su
积分： 1 d G X2 dX
0
S X1 u
且 u=uc为常数，可以由图查出。
1
G Suc
(X1
Xc)
临界干燥速率
u kH (Hs,tw H ) rtw (t tw )
恒定干燥条件下的干燥速度.
* pW pS
U由水在表面汽化的速度所控制
汽化速度Gw
干燥速度U 推动力HW-H不变 U为恒定值
GW k H A HW H
U GW A
kg / s
kg / m 2 s
k H HW H
BC为直线
恒速阶段除去的是非结合水分
三、降速阶段（CE段）
过C点后 X<Xc 过程由U内表控制
连续式 按操作方式则可分为 间歇式
厢式干燥器（盘架式干燥器 ）
小型的称为烘箱，大型的称为烘房， 是典型的常压、间歇式、对流干燥设备。 适用场合：任何形状的物料 优点：对物料的适应性强。 缺点：物料得不到分散，干燥速率低，热利用率较差、且产品质量不均匀。产量不大。
洞道式干燥器
连续的或半连续操作 适用场合：处理量大、干燥时间长的物料 优、缺点：同厢式干燥器
二、应用对流传热系数或传质系数进行计算
U由水在表面汽化的速度所控制 同湿球温度计湿纱布表面的状况 Q介质物料 At - tW Q介质物料=Q水分汽化 绝热汽化过程
W
Q水分汽化 U C ArW GW rW k H A HW H rW 所以
W
UC
t tW Q k H HW H ArW rW
GC dX kX X X * Ad
kX
kX——CE线的斜率
X X* U UC XC X *
U C dX XC X *
2
0
GC X C dX GC X C X * d * X 2 kX A XX A UC
XC X*
X2 X*
干燥速率和干燥时间
X2
XC
dX U
六、干燥时间的计算
设 U 与 X 为线性关系 Uc 0 kX Xc X *
U c k X X c X *
U 0 kX X X*
U
U kX X X
*
X
六、干燥时间的计算
2
2
0
G d S
Xc
dX kX (X X *)
3.98 h
例题：已知某物料在恒定干燥条件下从初始含水量 0.4kg水/kg绝干料降至0.08kg水/kg绝干料，共需6小 时，物料的临界含水量Xc=0.15kg水/kg绝干料，平 衡含水量X*=0.04kg水/kg绝干料，降速阶段的干燥
速率曲线可作为直线处理。试求：①恒速干燥阶段
所需时间τ1及降速阶段所需时间分别为多少？②若 2
X 2 Xc
∴干燥过程包括恒速和降速两干燥阶段
Gc ( X1 X c ) 由 1 Uc S Gc 1 1 1 U c S X 1 X c 0.25 0.10 0.15
Gc ( X c X *) ( X c X *) 2 ln S Uc ( X 2 X *)
四、干燥速率与干燥速率曲线
2.干燥速率曲线 U 与Ｘ 的关系曲线 —干燥速率曲线。 干燥曲线
X f ( )
曲线 斜率
dX d
U
干燥速率曲线
U f (X )
恒速干燥阶段 预热阶段
UC
降 速 干 燥 阶 段
E
C
B A
D
临界干 燥速率
临界湿 含量
X*
XC
恒定干燥条件下干燥速率曲线
五、干燥过程机理
干燥时间的计算
5-3-2干燥时间的计算依空气状况在干燥器内的变动，分为：恒定干燥操作：大量空气干燥少量物料，间歇操作，空气速度及空气与物料的接触方式不变。
变动干燥操作：连续操作的设备中,空气沿其流向、温度等参数不断地降低, 湿度逐渐增加。
一、恒定干燥条件下，干燥时间τ的计算1.干燥实验与干燥曲线恒定干燥条件下的间歇干燥实验:W’—湿料重G’—一批干料重X=W’/G’-1干燥速率曲线干燥速率—单位时间，单位干燥面积上气化的水分量。
(5-46)典型的干燥速率曲线(a)(b)某些多孔物料中水分靠“毛细管”作用恒速干燥和降速干燥的工作机理1).恒速干燥:物料在该段干燥时，表面始终保持着润湿。
在恒定的干燥条件下干燥时，物料表面的温度θ=tW(定)，则Hs,tw定。
它类似于测湿球温度。
对照tw ： (5-9)Q=αS(t- tw) (5-10) N=kHS(Hs, tw-H)此段内，空气传给物料的显热Q等于水分气化所需要的潜热Q'。
稳定时：dQ=rtW dW'→dW'=dQ/rtW(5-49)U=kH (HS,tW-H)S=α/rtW(t-tW) (5-50)2).降速干燥阶段(内部迁移控制阶段)当在整个干燥表面积范围内物表的pe 刚刚<ps时，物料含水量是临界含水量Xc。
以后随着(N -Ne)↑→U↓。
降速干燥的U取决于物料本身的结构、形状及尺寸；与干燥介质的状况关系不大。
造成Ne<N的原因可能是：•①全部非结合水分已经蒸发完毕，物表p e<p s；•②虽然还有些非结合水分，但物料的某些局部表面已经干燥，或水分气化面向物料内部迁移，此时全S内p e<p s。
•影响Xc大小的因素:•Xc↑→较早地进入降速干燥阶段→τ↑、Q↑、L↑…•①干介速度u 当处理同一种物料时，∵传质速率k H=(1/δ),∴u↑→δ↓→k H↑→N↑,但同时可能∵Ne<N→局部表面干化→pe<ps→Xc↑。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
5-3-2干燥时间的计算依空气状况在干燥器内的变动，分为：
恒定干燥操作：大量空气干燥少量物料，间歇操作，空气速度及空气与物料的接触方式不变。
变动干燥操作：连续操作的设备中,空气沿其流向、温度等参数不断地降低, 湿度逐渐增加。
一、恒定干燥条件下，干燥时间τ的计算
1.干燥实验与干燥曲线
恒定干燥条件下的间歇干燥实验:
W’—湿料重G’—一批干料重X=W’/G’-1
干燥速率曲线
干燥速率—单位
时间，单位干燥面积上
气化的水分量。
(5-46)
典型的干燥速率曲线
(a)
(b)
某些多孔物料中水分靠“毛细管”作用
恒速干燥和降速干燥的工作机理
1).恒速干燥:
物料在该段干燥时，表面始终保持着润湿。
在恒定的干燥条件下干燥时，物料表面的温度θ=t
W
(定)，
则H
s,tw
定。
它类似于测湿球温度。
对照t
w ： (5-9)Q=αS(t- t
w
) (5-10) N=k
H
S(H
s, tw
-H)
此段内，空气传给物料的显热Q等于水分气化所需要的潜热Q'。
稳定时：dQ=r
tW dW'→dW'=dQ/r
tW
(5-49)
U=k
H (H
S,tW
-H)S=α/r
tW
(t-t
W
) (5-50)
2).降速干燥阶段(内部迁移控制阶段)
当在整个干燥表面积范围内物表的p
e 刚刚<ps时，物料含水量是临界含水量X
c。
以后随着(N -N
e
)↑
→U↓。
降速干燥的U取决于物料本身的结构、形状及尺寸；与干燥介质的状况关系不大。
造成Ne<N的原因可能是：
∙①全部非结合水分已经蒸发完毕，物表p e<p s；
∙②虽然还有些非结合水分，但物料的某些局部表面已经干燥，或水分气化面向物料内部迁移，此时全S内p e<p s。
∙影响Xc大小的因素:
∙Xc↑→较早地进入降速干燥阶段→τ↑、Q↑、L↑…
∙①干介速度u 当处理同一种物料时，∵传质速率k H=(1/δ),∴u↑→δ↓→k H↑→N↑,但同时可能∵Ne<N→局部表面干化→pe<ps→Xc↑。
∙②物料厚度及尺寸干燥条件一定时，物料愈厚，
单位体积物料具有的热、质传递表面积愈小→N及Q↓→Xc↑。
∴应尽量减薄物料厚度或采用流态化技术使传递表面积↑→Xc↓。
③物料本身的性质无孔吸水性物料的Xc值＞有孔物料的。
二. 恒定干燥条件下干燥时间的计算
⑴恒速干燥阶段τ1查X-τ图上Xc对应的τ值；计算
由(5-46) ∵恒速干燥
∴U=Uc
(5-46a)
U c
①从干燥速率曲线上读取
②用(5-50a)计算,即:
式中α的计算：
①空气平行流过静止料层表面
(5-52)
应用条件：L'=2450~29300kg/(m2·h), 空气t均=45~150℃
②空气垂直流过静止料层表面
α=1.17(L')0.87 (5-53)
应用条件: L'=3900~19500kg/(m2·h)
③气体与运动颗粒间：
由α计算得到的τ、Uc都是近似值。
但是，却提供了影响因素。
如：u↑(L'↑)
t↑
H↓[tw↓→(t-tw)↑]→Uc↑→
Xc↑
┃
┣━
表面干化
┃
┗━
变形
⑵降速干燥阶段τ
2查X-τ图上X
2
对应的τ值；计算
∙∵降速阶段U≠常数
∙∴
∙
①U～X呈线性关系
见图中△X*CXc。
任一瞬间U~X：
U=k
X
(X-X*)
(5-57a)当缺乏X*数据时,可假设X*=0:
(5-57b)
②U~X呈非线性关系
例:某物料恒定干燥条件下测得干燥速率曲
线如图,若将其由 Xc=0.19[kg/kg干料]干
燥至X2=0.04[kg/kg干料]，已知
G'/S=21.5kg/m2，求干燥时间
解：用积分图解法据：
作图：
变动干燥条件下干燥时间的计算:
如图所示：在变动的干燥条件（空气状态沿等焓变化）下操作时，根据物表温度的情况，也将干燥分为两个阶段：第一阶段，物料表面
保持空气的ｔｗ；第二阶段，物料温度不断上升。
问题：①第一干燥阶段不是“恒速”的原因？
②为什么绝热干燥时有：第一阶段，物料 表面保持空气的ｔｗ？ 1.第一干燥阶段干燥时间的计算
对于连续操作过程，物料量用G[kg 绝干料/s]表示。
(5-58)
将(5-50) : U=kH(Hs,tw-H)代入上式
得:
一般，只能用积分图解法求上式中的积分项。
若第一干燥阶段是绝热过程:
当第一干燥阶段是绝热过程，则该段内θ=t
W =常数，H
S,tw
=常数；又空气流速恒定时，kH=常数。
用H替换X, 则上式可以积分，对变动干燥过程列水分的微分衡算式：
GdX=LdH (5-59)
代入式中, 成：
2. 第二干燥阶段干燥时间的计算
一般情况下，只能用积分图解法求上式中的积分项。
若第二干燥阶段的U～Ｘ呈线性关系，
则上式中的U可
表示为：
（5-63）
其中，X=X
2+L/G(H-H
1
)。