《化工原理》第十二章 干燥4讲

段阶
0
段2
干燥曲线
X ~线
C 降速干燥阶段
D
E
E
4
6
8
10 12 14
干燥时间，h
干燥曲线
tM2
tM ~线
物 料 温 度 tM，C
tM
“干区”
浙江大学本科生课程 化工原理
tM1 AB
第十二章 干燥
tW
D
C
干燥时间，h 8/13
干燥速率曲线
2.0
降速阶段
1.6
C
干1.燥2 速率
N，kg/（m2·s）
0.8
D
恒速阶段
B A A
0.4 X*
临界含水量 XC
E
XC
0
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
干基含水率 X
恒定干燥条件下的干燥速率曲线
X，kg 水/kg 绝干料
0.5
A
A
0.4
B
0.3
0.2
预 热
恒 速
0.1 段 干
燥
0
阶2
段
0.7
干燥曲线
X ~线
降速干燥阶段
C
D
E
4
6
8
10 12 14
0.04
平衡水 分
结合水分
浙江大学本科生课程 化工原理
0 0.2 0.4
0.6 0.8 1.0
相对湿度
第十二章 干燥
6/13
0.5
二、干燥过程及机理
A A
0.4
B
干燥曲线
X，kg 水/kg 绝干料
恒定干燥条件：
X ~线
0.3
湿空气的状态（温度、湿度）、 空气流速、与物料的接触方 式均不变
实验测定：X~ 、tM~
干基含水率 X
第十二章 干燥
恒定干燥条件下的干燥速率曲线 11/13
三、干燥时间的计算
(1)恒速干燥阶段干燥时间 1 的计算
N
GC dX
Ad
k H HW H 常数 N C
1 d GC
0
AN C
dX X1
XC
2.0
降速阶段
恒速阶段
1 GC
X1 XC AN C
1.6
NA
2、 结合水分与非结合水分
非结合水： 那些机械地附着在物料表面的水分，或
物料堆积层中大空隙中的水分， 与固体相互结合力较弱，较易去除。
空气
非结合水的性质与纯水的相同
结合水： 结晶水、小毛细管内的水分、细胞内的水分等。 均是借化学力或物理化学力与固体相结合的，
较难去除。
结合水的蒸气压低于同温下水的饱和蒸气压
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§12.4 干燥速率和干燥时间
一、物料中的几种水分 二、干燥过程及机理 三、干燥时间的计算
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第十二章 干燥
1/13
§12.4 干燥速率和干燥时间-------------干燥动力学
干燥动力学可以解决干燥室尺寸问题
干燥速率： kg m 2 s
单位时间、单位干燥表面所汽化的水分量，称为~，
X G Gc Gc
N
GC dX
Ad
0.2
预 0.1 热
段
0
恒
速C 干 燥
降速干燥阶段
D
阶
E
2段 4
6
8
10 12 14
干燥时间，h
整个干燥过程可分为三个阶段： 预热段、恒速段、降速段
空气 t、H
干燥曲线
tM2
E
tM ~线
物 料 温 度 tM，C
HW
tM
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tM1 AB
第十二章 干燥
tW
D
C
干燥时间，h
7/13
预热段
所经历的时间很短，通常可忽略不计。
恒速干燥阶段
N
GC dX
Ad
kH HW
H 常数
降速干燥阶段 降速第一阶段（CD）
降速第二阶段（DE）
思考：降速阶段除去的是什么水？
空气 t、H HW
X，kg 水/kg 绝干料
0.5
A
A
0.4
B
0.3
0.2
恒
预速
0.1
热
干 燥
N
GCห้องสมุดไป่ตู้dX
Ad
空气 t、H
3、影响临界含水量大小的因素？
HW
干燥介质状况（流速、温度、湿度等）、tM 物料本身的结构、性质、厚度等
恒速阶段干燥速率越小、物料层越薄，XC 越小
2.0
1.6
N1.A2
降速阶段
C
恒速阶段
B A A
0.8
D
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0.4 X*
E
XC
0
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
也就是在一定空气状态下物料中 不能除去的水分。
用X*表示，单位kg水/kg干料。
-------在一定空气状态下的干燥极限
ps> p
p= p
自由水分：物料总水分中，除了平衡水分以外的那部分水，称为~。 影响平衡水分大小的因素：
（1）物料的种类；
浙江（大学2）本科空生课气程 的状态。
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第十二章 干燥
3/13
总水
分
自由水分
一、物料中的几种水分
0.32
0.28
平衡水分与自由水分
0.24
含水率 X，kg/kg 干料
0.20
0.16
0.12
0.08
0.04
平衡水 分
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0 0.2 0.4
0.6 0.8 1.0
第十二章 干燥
相对湿度
4/13
一、物料中的几种水分
1、平衡水分与自由水分 2、结合水分与非结合水分
1.2
其中 N C k H HW H 0.8
C D
B A A
rW
t
tW
0.4 X*
E
XC
0
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
干基含水率 X
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第十二章 恒干定燥干燥条件下的干燥速率曲线 12/13
三、干燥时间的计算
(2)降速阶段干燥时间 2 的计算
N
GC dX
Ad
式中Gc绝干物料质量，kg； A 干燥面积，m2；
X 物料中干基含水率，kg 水/kg 干料。
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1、平衡水分与自由水分
一、物料中的几种水分 2、结合水分与非结合水分
1、平衡水分与自由水分 平衡水分：
t，H p 空气
在一定空气状态下，湿物料中 的恒定含水量称为该物料的 ~ 。
取决于物料本身结构、形状和尺 N1.A2
降速阶段
C
恒速阶段
B A A
寸，而与干燥介质状况关系不大。
0.8
D
故降速阶段又称物料内部迁移控
制阶段。
0.4 X*
E
XC
0
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
干基含水率 X
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恒定干燥条件下的干燥速率曲线 10/13
干燥时间，h
干燥曲线
tM
tM ~线
物 料 温 度 tM，C
N
GCdX
Ad
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tM1 AB
第十二章 干燥
tW
D
C
干燥时间，h 9/13
思考：
1、影响恒速阶段干燥速率的因素？
空气条件
tM
故该阶段又称为表面气化控制阶段。
空气 t、H HW
2.0
2、影响降速阶段干燥速率的因素？ 1.6
影响因素：只取决于物料本身的性质，与空气状况无关。
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一、物料中的几种水分
1、平衡水分与自由水分 2、结合水分与非结合水分
0.32
总水
分
自由水分 非结合水分
0.28
结合水分与非结合水分
0.24
B
含水率 X，kg/kg 干料
0.20
0.16
0.12
0.08