热风干燥实验报告最终版.doc

帮助理解，这是我自己写的也要给赵老师看，务必不要照抄

热风干燥实验报告

一、实验目的

1．了解气流常压干燥设备的基本流程和工作原理；

2．了解操作条件改变对不同的干燥阶段所产生的影响。

3．测定湿物料在恒定干燥情况下的干燥曲线及干燥速率曲线。 4．研究风速，温度对物料干燥速率曲线的影响。

二、基本原理

1．物料的干燥机制（质热传递原理）

在湿物料的干燥过程中，同时发生了两个过程：一是湿分的汽化及其传递 ( 质交换 ) ；二是热量的传递 ( 热交换 ) 。湿物料的干燥，可以归纳为物料内部的质热传递和相界面上边界层中的质热传递。当

热空气从湿物料表面稳定地流过时，由于空气与物料之间存在着传热推动力，空气将以对流方式把热量传递给物料。物料接收这项热量，用来汽化其中的水分。而由于水分的汽化，使在物料表面的薄层空气与气流主体之间形成推动力，所以蒸汽就由物料表面传递到气流主体，并不断的被气流带走，而物料的含湿量也不断下降。当物料的湿含量降到平衡湿含量时，干燥过程结束。干燥速度随时间变化

可分为三个阶段，即增速干燥阶段、等速干燥阶段和降速干燥阶段。其间的分界点 C 称为临界点，对应的物料湿含量称为临界湿含量 MC 。

临界湿含量区分等速段与降速段的主要参数。临界点的出现是由于物料表面湿含量减少到最大吸湿湿含量 M Φ的必然结果。物料厚度越厚，等速段干燥速度越大，则物料表面湿含量与平均湿含量的差值就越大。相反，等速段干燥较小，内部扩散速度较大，而物料又薄又细时，物料表面湿含量与平均湿含量的差值就很接近。所以，可以将 M Φ为下限，再对物料厚度、干燥速度、内部扩散速度做综合考虑，然后估计 C 的数值。

2．物料中瞬间含水率 X i 为：

G i G iC

X i

G

iC

干燥速率定义为： 单位干燥面积（提供湿分汽化的面积） 、单位时间内所除去的湿分质量，即：

U

dW

G C dX

kg/(m 2s)

Ad 2 Ad 式中， U －干燥速率，又称干燥通量， kg/ （ ms ）；

2

A －干燥表面积， m ； W －汽化的湿分量， kg ；

－干燥时间， s ；

Gc －绝干物料的质量， kg ；

X －物料湿含量， kg 湿分 /kg 干物料，负号表示 X 随干燥时间的增加而减少。

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3．干燥过程分析 :

X B u C B

度率

速

温 C

燥

料

干

物

0 0

干燥时间 t 物料干基湿度X

图 1 X- τ图图 2 U-X 图

预热段物料在预热段中，含水率略有下降，温度则升至湿球温度t W ,干燥速率可能呈上升趋势变化，也可能呈下降趋势变化。预热段经历的时间很短，通常在干燥计算中忽略不计，有些干燥过程

甚至没有预热段。在此阶段有可能出现物料中心部位的湿度增加的现象，是由于温度梯度存在，并且

温度梯度带来的导温性现象要比导湿温现象占优势。物料的增速干燥阶段时间实际上很短的，主要是

在等速干燥阶段。

恒速干燥阶段见图 1、2 中的 BC段。该段物料水分不断汽化，含水率不断下降。但由于这一阶段去除的是物料表面附着的非结合水分，水分去除的机理与纯水的相同，故在恒定干燥条件下，物料

表面始终保持为湿球温度t W，传质推动力保持不变，因而干燥速率也不变。于是，在图

2

中，段为

BC

水平线。

只要物料表面保持足够湿润，物料的干燥过程中总处于恒速阶段。而该段的干燥速率大小取决于

物料表面水分的汽化速率，亦即决定于物料外部的空气干燥条件，故该阶段又称为表面汽化控制阶段。

在整个等速干燥段内物料表面的温度就等于空气的湿球温度tw。物料中心的温度则低于湿球温度，物料就存在着温差。在恒定干燥条件下，等速阶段的推动力是定值，给热系数和传质系数也是定

值，所以干燥速率是一个定值，与物料的含湿量无关。而且实验也证明，与物料的类别也没有很大的

关系。当物料表面的水分受热汽化后，物料表面和中心必然出现湿含量的差别，称为含湿梯度。无论

在等速段或降速段，物料内部都有湿含梯度存在。湿含梯度是一种推动力，能使物料内部的水分扩散

至表面。在等速段内，物料内部水分扩散到表面的速度，可以使物料表面保持充当分的湿度，即表面

湿含量大于最大吸湿湿含量，所以干燥速度取决于表面汽化速度。也就是说等速段是受表面汽化速度

控制的阶段。因此，提高气速和气温，降低空气湿度就都有利于提高等速段的干燥速度。

降速干燥阶段在等速段末期，如果物料表面的湿含量减小到略小于最大吸湿湿含量时，物料表面的蒸汽分压力就将小于饱和蒸汽压力，因而推动力就减小，干燥速率即开始下降。根据实验已经知

道，降速段干燥速率与物料的湿含量有关，湿含量越低，干燥速率越小，这是与等速段不同的第一个

特点。降速干燥段的速率还与物料的厚度或直径有关，厚度越厚，干燥速率越小。此外，当降速段开

始以后，由于干燥速率逐渐减小，空气传给物料的热量，除作为汽化水分用之外，还有一部分使物料

的温度升高，且温度越来越高。在这期间，物料表面与中心的温度差也逐渐减小，有可能温差消失。

在降速干燥阶段，物料内部水分仍然扩散到表面，并且在表面汽化。随着物料含湿量的不断减小，内

部水分扩散到表面的速度也逐渐减小，直到它小于表面速度时，物料的汽化区即开始从表面深入物料

内部。这时，水分在物料内部先进行汽化，然后以蒸汽的形式扩散至表面。所以降速段的干燥速率完

全取决于水分和蒸汽在物料内部的扩散速度。在降速阶段，提高干燥速率的关键不再是改善干燥介质

的条件，而是如何提高物料内部湿分扩散速度的问题。

随着干燥过程的进行，物料内部水分移动到表面的速度赶不上表面水分的气化速率，物料表面局部出现“干区”，尽管这时物料其余表面的平衡蒸汽压仍与纯水的饱和蒸汽压相同，但以物料全部外表面