干燥蒸发

干燥自测题

同一物料，如恒速段的干燥速率增加，则临界含水量增大，物料平衡水分随温度升高而减小。

不饱和湿空气当温度升高时，湿球温度升高，绝对湿度不变，相对湿度降低，露点不变，比容增大，焓增大。

区除可除水分与不可除水分的分界点是平衡湿含量。

恒定干燥条件下的干燥速率曲线一般包括恒速干燥阶段（包括预热段）和降速干燥阶段，其中两干燥阶段的交点对应的物料含水量称为临界含水量。恒速干燥阶段也称为表面汽化控制阶段，降速阶段也称为内部迁移控制阶段。

不饱和空气：t>t as(或t w)>t d；饱和空气：t=t as=t d.

已知湿空气的下列任一对参数：t-t w，t-t d，t-φ，可由湿焓图查得其它参数。

物料中总水分可分为非结合水分与结合水分，也可分为自由水分和平衡水分。物料中水分超过平衡水分的部分水分为自由水分，可用干燥方法除去；水分大于x B*（与φ=100%湿空气接触时的平衡水分）部分为非结合水，小于x B*水分为结合水。

一、填空题

1．对流干燥操作的必要条件是湿物料表面的水汽分压大于干燥介质中的水汽分压，干燥过程是热量传递和质量传递相结合的过程。

2．对流干燥操作中，通常以湿空气作干燥介质。它既作为载热体，又作为载湿体。

3．相对湿度定义为：湿空气中水蒸气分压pv与同温下水的饱和蒸汽压pS的百分比值，当空气的湿含量一定时，其温度愈高，则相对湿度愈低，表明空气吸湿能力愈强，所以湿空气在进干燥器之前都要经预热器预热。

4.．湿物料的含水量由两种表示方法，湿基含水量w和干基含水量X。它们之间的关系可表示为w=X/(1+X)。

5. 将含水量为0.5 kg水/kg绝干料的某物料与饱和湿空气接触，其平衡水分为0.45 kg水/kg将其与一定状态的空气接触，测出物料的平衡水分为0.05 kg水/kg绝干料，则此物料的自由水分为___________________，其中结合水分为，非结合水分为。

6.在恒定的干燥条件下，将含水20%的湿物料进行干燥，开始时干燥速率恒定，当干燥至含水量为5%时，干燥速率开始下降，再继续干燥至物料恒重，并测得此时物料含水量为0.05%，则物料的临界含水量为________，临界自由含水量为___ _。

二、简答题：

1. 恒速干燥的特点？影响恒速干燥速率的因素有哪些？

特点：①除去的水分是非结合水；②属于表面汽化控制阶段；③物料表面的温度始终保持为空气的湿球温度；

④干燥速率的大小，主要取决于空气的性质，而与湿物料的性质关系很小。

影响因素：干燥介质的状态，流速以及它与物料接触方式。

2. 降速干燥的特点？影响降速干燥速率的因素有哪些？

特点：①干燥速率主要决定于物料本身的结构、形状和大小等，而与空气的性质关系很小；②物料表面的温度不断上升，而最后接近于空气的温度。

影响因素：物料结构，含水类型，物料与空气接触方式，物料本身的温度。

三、计算题

1. 今有一干燥器，湿物料处理量为800kg/h 。要求物料干燥后含水量由30%减至4%（均为湿基）。干燥介质为空气，初温15℃，相对湿度为50%，经预热器加热至120℃进入干燥器，出干燥器时降温至45℃，相对湿度为80%。 用图示的方法在焓湿图上绘制干燥全过程。计算（a ）水分蒸发量W ； （b ）空气消耗量L 、单位空气消耗量。 解：（a ）水分蒸发量W ：已知G1=800kg/h ，w1=30%，w2=4%，则

Gc=G1（1-w1）=800（1-0.3）=560kg/h

W=Gc （X1-X2）=560×（0.429-0.042）=216.7kg 水/h

（b ）空气消耗量L 、单位空气消耗量：

由I-H 图中查得，空气在t=15℃，φ0=50%时的湿度为H=0.005kg 水/kg 绝干空气；

在t2=45℃，φ2=80%时的湿度为H2=0.052kg 水/kg 绝干空气；

空气通过预热器湿度不变，即H0=H1。

L=W/（H2－H1)=W/（H2－H0）=216.7/（0.052－0.005）＝4610干空气/h

ｌ=1/(H2-H0)=1/(0.052-0.005)=21.3kg 干空气/kg 水

2. 有一间歇操作干燥器，将物料由含水量w1=27%干燥到w2=5%（均为湿基），该物料的临界含水量Xc=0.20kg 水/kg 干物料，平衡含水量X*=0.05kg 水/kg 干物料。已知湿物料的质量为200kg ，干燥表面积为0.025m2/kg 干物料，装卸时间τ′=1h ，试确定每批物料的干燥周期。

解：绝对干物料量 G c ′=G 1′（1-w 1）=200×（1-0.27）=146kg ，干燥总表面积 S=146×0.025=3.65m 2

将物料中的水分换算成干基含水量 最初含水量37.027

.0127.01111=-=-=w w X kg 水/kg 干物料 最终含水量053.005

.0105.01222=-=-=w w X kg 水/kg 干物料 该物料的临界含水量X c =0.20kg 水/kg 干物料，平衡含水量X *

=0.05kg 水/kg 干物料，

由于X 2＜X c ，所以干燥过程应包括恒速和降速两个阶段，各段所需的干燥时间分别计算。

① 恒速阶段τ1

由X 1=0.37至X c =0.20，由图7-15中查得U 0=1.5kg/（m 2·h ） ()()53420037065

351146101.....X X S U G c c =-⨯⨯=-'=τh ② 降速阶段τ2

由X c =0.20至X 2=0.053，X *=0.05代入式（7-42），求得 1005

.020.05.1*0=-=-=X X U K c X kg/(m 2·h) 7.1505

.0053.005.020.0ln 65.310146ln *2*2=--⨯=--'=X X X X S K G c X c τh ③ 每批物料的干燥周期τ：τ=τ1+τ2+τ′=4.53+15.7+1=21.2h