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=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

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

∙①全部非结合水分已经蒸发完毕，物表p e

∙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

∙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

∙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

)