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第八章第八章 干燥干燥 Chapter 8Chapter 8 第一节第一节基本概念基本概念 Basic ConceptsBasic Concepts 8 8 1 Importance and 1 Importance and Purpose of dryingPurpose of drying 重要性和目的 重要性和目的 Significance of Drying Process as an Unit Operation It is widely used in every walk of life E g Food stuff wood processing plastics industry paper making etc It is one of the oldest methods of preserving food Primitive societies practiced the drying of meat and fish in the sun long before recorded history Today the drying of foods is still important as a method of preservation Dried foods can be stored for long periods without deterioration occurring The principal reasons for this are that The microorganisms which cause food spoilage and decay are unable to grow and multiply in the absence of sufficient water Many of the enzymes which promote undesired changes in the chemical composition of the food cannot function without water Without moisture or water the enzyme activity is inactivated The Purpose of DryingThe Purpose of Drying Easy for preservation or store Easy for preservation or store Drying makes food or raw food materials have long Drying makes food or raw food materials have long shelf life in terms of microorganism and enzyme shelf life in terms of microorganism and enzyme action action Need small space of storehouseNeed small space of storehouse Convenient for transportationConvenient for transportation Weight and volume are greatly reduced improves Weight and volume are greatly reduced improves significantly the efficiency of transportation In terms significantly the efficiency of transportation In terms of loading and unloadingof loading and unloading Convenient for consumer useConvenient for consumer use E g milk powder dried vegetables etc E g milk powder dried vegetables etc 8 8 2 Classification Definition and 2 Classification Definition and Contained Processes for DryingContained Processes for Drying 8 2 1 Dehydration and Drying8 2 1 Dehydration and Drying Dehydration By Mechanical Method Dehydration By Physical Chemical Method Dehydration By Heating Method Removing Solvent from solids by heating is called drying The definition of drying Dehydration by Dehydration by Mechanical MethodMechanical Method The moisture is removed by filtration The moisture is removed by filtration Express Suction and Centrifugation Express Suction and Centrifugation These methods are used only in the These methods are used only in the case that the moisture dose not need case that the moisture dose not need to be totally removed to be totally removed 即通过过滤 压榨 抽吸和离心分离等方法除即通过过滤 压榨 抽吸和离心分离等方法除 去湿分 这些方法应用于溶剂无需完全除尽的去湿分 这些方法应用于溶剂无需完全除尽的 情况 已在前面讲述 情况 已在前面讲述 Dehydration PhysicalDehydration Physical Chemical Method Chemical Method The moisture is absorbed by the The moisture is absorbed by the materials that have absorptive materials that have absorptive capacity to the moisture capacity to the moisture E g lime potassium calcium and so on E g lime potassium calcium and so on 用吸湿性物料如石灰 无水氯化钙等吸收用吸湿性物料如石灰 无水氯化钙等吸收 水分 因这种方法费用高 操作麻烦 故水分 因这种方法费用高 操作麻烦 故 只适用于小批量固体物料的去湿 或用于只适用于小批量固体物料的去湿 或用于 除去气体中的水分 除去气体中的水分 8 2 2 Heat Dehydration 8 2 2 Heat Dehydration and Drying Definitionand Drying Definition By means of heating the solvent is By means of heating the solvent is evaporated from the materials and the evaporated from the materials and the vapor is expelled in time vapor is expelled in time 即借热能使溶剂从物料中溶化即借热能使溶剂从物料中溶化 并排除所生成的并排除所生成的 蒸气来除去湿分 蒸气来除去湿分 Drying Drying is the operation that by means of is the operation that by means of heating the water and other moisture kept heating the water and other moisture kept by the solid materials are evaporated and by the solid materials are evaporated and the vapor is removed in time the vapor is removed in time 用加热的方法使水分或其它溶剂汽化 藉此来用加热的方法使水分或其它溶剂汽化 藉此来 除去固体物料中湿分的操作 称为固体的除去固体物料中湿分的操作 称为固体的干燥干燥 Ways of Classification Ways of Classification for Drying Processfor Drying Process Classified by PressureClassified by Pressure Atmospheric pressure dryingAtmospheric pressure drying Vacuum DryingVacuum Drying Classified by Operation MethodClassified by Operation Method Batch dryingBatch drying Continuous DryingContinuous Drying Classified by Mode of Heat TransferClassified by Mode of Heat Transfer ConductionConduction Convection Convection RadiationRadiation Dielectric dryingDielectric drying 高频干燥 高频干燥 8 2 3 Two Processes are 8 2 3 Two Processes are Contained in the Drying Contained in the Drying ProcessProcess Drying of foods implies the removal of water from the foodstuff In most cases drying is accomplished by vaporizing the water that is contained in the food and to do this the latent heat of vaporization must be supplied There are thus two important process controlling factors which enter into the unit operation of drying the transfer of heat to provide the necessary latent heat of vaporization the movement of water or water vapour through the food material and then away from it to effect the separation of water from foodstuff These two processes are affected each other their directions are opposite 8 2 4 Most Commonly Used Drying 8 2 4 Most Commonly Used Drying Processes and New Drying TechnologiesProcesses and New Drying Technologies 1 1 Air and contact drying under atmospheric pressure In air and Air and contact drying under atmospheric pressure In air and contact drying heat is transferred through the foodstuff eithercontact drying heat is transferred through the foodstuff either from from heated air or from heated surfaces The water vapour is removed heated air or from heated surfaces The water vapour is removed with with the air the air 2 2 Vacuum drying In vacuum drying advantage is taken of the fact Vacuum drying In vacuum drying advantage is taken of the fact that evaporation of water occurs more readily at lower pressuresthat evaporation of water occurs more readily at lower pressures than at than at higher ones Heat transfer in vacuum drying is generally by condhigher ones Heat transfer in vacuum drying is generally by conduction uction sometimes by radiation sometimes by radiation 3 3 Freeze drying In freeze drying the water vapour is sublimed ofFreeze drying In freeze drying the water vapour is sublimed off f from frozen food The food structure is better maintained under from frozen food The food structure is better maintained under these these conditions Suitable temperatures and pressures must be establisconditions Suitable temperatures and pressures must be established in hed in the dryer to ensure that sublimation occurs the dryer to ensure that sublimation occurs New techNew tech 4 Static electric drying 4 Static electric drying New techNew tech 8 8 3 The Condition which is indispensable 3 The Condition which is indispensable for drying process to be progressedfor drying process to be progressed In order to make the drying process In order to make the drying process carry out the following condition carry out the following condition must be satisfied must be satisfied The fractional Pressure of the The fractional Pressure of the moisture on the surface of the moisture on the surface of the material being dried must be larger material being dried must be larger than the fractional pressure of the than the fractional pressure of the moisture of the heating medium moisture of the heating medium mwsw pp 第二节第二节 湿空气热力学湿空气热力学 PsychrometricsPsychrometrics Contents Contents State Parameters of AirState Parameters of Air water vapor Mixturewater vapor Mixture Psychrometric Psychrometric ChartChart Go forwardGo forward 内蒙古农业大学食品科学与工程系 食品工程原理 课程讲稿 第七章 干燥 02 11 21 第二节 湿空气热力学 Psychrometrics 第二节 湿空气热力学 Psychrometrics 内容 湿空气的性质 湿度图 Properties of Air water vapor mixture Psychrometric chart 内容 湿空气的性质 湿度图 Properties of Air water vapor mixture Psychrometric chart 8 4 湿空气的性质 Properties of Air Water Vapor Mixture 8 4 湿空气的性质 Properties of Air Water Vapor Mixture 湿 空 气 是 干 空 气 和 水 气 的 混 合 物 在 对 流 干 燥 过 程 中 最 常 用 的 干 燥 介 质 Drying Medium 是 湿 空 气 将 湿 空 气 预 热 成 热 空 气 后 与 湿 物 料 进 行 热 量 与 质 量 交 换 可 见 湿 空 气 既 是 载 热 体 Heat Carrier 也 是 载 湿 体 Moisture Carrier 在 干 燥 过 程 中 湿 空 气 的 水 气 含 量 温度 及 焓 等 性 质 都 会 发 生 变 化 所以 在 研 究 干 燥 的 过 程 之 前 首 先 要 了 解 表 示 湿 空 气 性 质 或 状 态 的 参 数 如 温 度 相 对 湿 度 干 球 湿 度 露点 湿球 温 度 比容 湿 容 积 比 热 焓 及 绝 热 饱 和 温 度 等 的 物 理 意 义 及 相 互 间 的 关 系 湿 空 气 是 干 空 气 和 水 气 的 混 合 物 在 对 流 干 燥 过 程 中 最 常 用 的 干 燥 介 质 Drying Medium 是 湿 空 气 将 湿 空 气 预 热 成 热 空 气 后 与 湿 物 料 进 行 热 量 与 质 量 交 换 可 见 湿 空 气 既 是 载 热 体 Heat Carrier 也 是 载 湿 体 Moisture Carrier 在 干 燥 过 程 中 湿 空 气 的 水 气 含 量 温度 及 焓 等 性 质 都 会 发 生 变 化 所以 在 研 究 干 燥 的 过 程 之 前 首 先 要 了 解 表 示 湿 空 气 性 质 或 状 态 的 参 数 如 温 度 相 对 湿 度 干 球 湿 度 露点 湿球 温 度 比容 湿 容 积 比 热 焓 及 绝 热 饱 和 温 度 等 的 物 理 意 义 及 相 互 间 的 关 系 1 内蒙古农业大学食品科学与工程系 食品工程原理 课程讲稿 第七章 干燥 02 11 21 1 湿度 Humidity 1 湿度 Humidity 1 绝对湿度 absolute humidity 简称湿度 humidity 又称 为湿含量 它以湿空气中所含水蒸汽的质量与绝对干空气的质量之比 表示 使用符号 其单位为 1 绝对湿度 absolute humidity 简称湿度 humidity 又称 为湿含量 它以湿空气中所含水蒸汽的质量与绝对干空气的质量之比 表示 使用符号 其单位为 kg 干空气水干空气水 kg H H gg ww nM nM 湿空气中干空气的质量 湿空气中水汽的质量 湿空气中干空气的质量 湿空气中水汽的质量 8 1 8 1 因 气 体 的 质 量 等 于 气 体 的 摩 尔 数 乘 以 分 子 量 则 因 气 体 的 质 量 等 于 气 体 的 摩 尔 数 乘 以 分 子 量 则 w w w w g w g w pP p pP p p p n n g w M M H Q 8 2 8 2 式 中 式 中 2 内蒙古农业大学食品科学与工程系 食品工程原理 课程讲稿 第七章 干燥 02 11 21 M MW W 水 汽 的 分 子 量 kg kmol 水 汽 的 分 子 量 kg kmol M Mg g 空 气 的 平 均 分 子 量 kg kmol 空 气 的 平 均 分 子 量 kg kmol 在 干 燥 过 程 中 湿 空 气 中 水 汽 的 质 量 是 变 化 的 而 干 空 气 仅 作 为 载 热 体 和 载 湿 体 其 质 量 或 质 量 流 量 是 不 变 的 因 此 用 单 位 质 干 空 气 作 基 准 计 算 湿 空 气 的 湿 计 则 很 方 便 在 干 燥 过 程 中 湿 空 气 中 水 汽 的 质 量 是 变 化 的 而 干 空 气 仅 作 为 载 热 体 和 载 湿 体 其 质 量 或 质 量 流 量 是 不 变 的 因 此 用 单 位 质 干 空 气 作 基 准 计 算 湿 空 气 的 湿 计 则 很 方 便 将 M将 MW W 18 M 18 Mg g 29 代 入 式 8 2 可 得 29 代 入 式 8 2 可 得 w w w w pP p pP p H 622 0 29 18 8 3 8 3 由 式 8 3 可 见 湿 度 与 湿 空 气 的 总 压 及 其 中 的 水 汽 分 压 有 关 当 总 压 一 定 时 则 由 水 汽 的 分 压 决 定 由 式 8 3 可 见 湿 度 与 湿 空 气 的 总 压 及 其 中 的 水 汽 分 压 有 关 当 总 压 一 定 时 则 由 水 汽 的 分 压 决 定 若 式 8 3 中 的 水 汽 分 压 为 同 温 度 下 水 的 饱 和 蒸 汽 压 p 若 式 8 3 中 的 水 汽 分 压 为 同 温 度 下 水 的 饱 和 蒸 汽 压 pS S 则 表 明 湿 空 气 呈 饱 和 状 态 此 时 湿 空 气 的 绝 对 湿 度 称 为 饱 和 湿 度 H 则 表 明 湿 空 气 呈 饱 和 状 态 此 时 湿 空 气 的 绝 对 湿 度 称 为 饱 和 湿 度 HS S 即 即 S s s pP p H 622 0 8 4 8 4 3 内蒙古农业大学食品科学与工程系 食品工程原理 课程讲稿 第七章 干燥 02 11 21 2 相对湿度 Relative Humidity 在一定温度及总压下 湿空 气的水汽分压 p 2 相对湿度 Relative Humidity 在一定温度及总压下 湿空 气的水汽分压 pw w 与同温度下水的饱和蒸汽压 p 与同温度下水的饱和蒸汽压 pS S之比的百分数 称为 相对湿度 用符号 之比的百分数 称为 相对湿度 用符号 表示 即 表示 即 100 S w p p 8 5 8 5 当 相 对 湿 度当 相 对 湿 度 时 表 示 湿 空 气 中 的 水 汽 已 达 到 饱 和 此 时 水 汽 的 分 压 为 同 温 度 下 水 的 饱 和 蒸 汽 压 亦 即 湿 空 气 中 水 汽 分 压 的 最 高 值 相对 湿 度 越低 则 距 饱 和 程 度 越 远 表 示 该 湿 空 气 的 吸 收 水 汽 能 力 越 强 故 湿 度 只 能 表 示 出 水 汽 含 量 的 绝 对 值 而 对 相 湿 度 时 表 示 湿 空 气 中 的 水 汽 已 达 到 饱 和 此 时 水 汽 的 分 压 为 同 温 度 下 水 的 饱 和 蒸 汽 压 亦 即 湿 空 气 中 水 汽 分 压 的 最 高 值 相对 湿 度 越低 则 距 饱 和 程 度 越 远 表 示 该 湿 空 气 的 吸 收 水 汽 能 力 越 强 故 湿 度 只 能 表 示 出 水 汽 含 量 的 绝 对 值 而 对 相 湿 度 值 却 能 反 映 湿 空 气 吸 收 水 汽 的 能 力 值 却 能 反 映 湿 空 气 吸 收 水 汽 的 能 力 100 由 式 8 5 可 知 相 对 湿 度由 式 8 5 可 知 相 对 湿 度 值 随 着 湿 空 气 中 水 汽 的 分 压 及 温 度 因 P 值 随 着 湿 空 气 中 水 汽 的 分 压 及 温 度 因 PS S f t 而 变 即 f t 而 变 即 f p f pw w t t 因 p因 pw w p p s s将 其 代 入 式 8 3 中 得 将 其 代 入 式 8 3 中 得 s s pP p H 622 0 8 6 8 6 由 上 式 可 见 当 总 压 一 定 时 空 气 的 湿 度 随 着 空 气 的 相 对 温 度 及 湿 度 而 变 即 由 上 式 可 见 当 总 压 一 定 时 空 气 的 湿 度 随 着 空 气 的 相 对 温 度 及 湿 度 而 变 即 4 内蒙古农业大学食品科学与工程系 食品工程原理 课程讲稿 第七章 干燥 02 11 21 H f H f t t 2 湿空气的比容 2 湿空气的比容 1 湿比容亦称湿容积 humid volume or specific volume 它 是每单位质量绝对干空气中所具有的空气和水蒸汽的总容积 用符号 1 湿比容亦称湿容积 humid volume or specific volume 它 是每单位质量绝对干空气中所具有的空气和水蒸汽的总容积 用符号 H H表示 表示 即 即 wgH vHv kg m v 1 3 绝对干空气 湿空气 绝对干空气 湿空气 8 7 8 7 常 压 下 温 度 为 的 湿 空 气 比 容 可 由 下 式 计 算 常 压 下 温 度 为 的 湿 空 气 比 容 可 由 下 式 计 算 干 空 气 的 比 容 干 空 气 的 比 容 kgm t t p p T T vg 273 273 773 0 273 273 29 41 22 1 3 0 0 0 8 8 8 8 00 41 22 Here ppMg 水 汽 的 比 容 水 汽 的 比 容 kgm tt vw 273 273 244 1 273 273 18 41 22 3 8 9 8 9 湿 空 气 的 比 容 湿 空 气 的 比 容 干气湿空气干气湿空气 kgm t HHvvv wgH 273 273 244 1 773 0 3 8 10 8 10 5 内蒙古农业大学食品科学与工程系 食品工程原理 课程讲稿 第七章 干燥 02 11 21 2 密度 Density of Air water vapor mixture 2 密度 Density of Air water vapor mixture 湿空气的质量与体积之比称为湿湿空气的密度 湿空气的质量与体积之比称为湿湿空气的密度 H vH 1 kg 湿空气 m kg 湿空气 m 3 3 湿空气 8 11 湿空气 8 11 3 湿空气的焓 Enthalpy of Wet Air 3 湿空气的焓 Enthalpy of Wet Air 1 湿空气的焓 Enthalpy 为干空气的焓和水汽的焓之和 或称湿 空气的热含量 用符号 I 表示 单位是 kJ kg 干空气 每 1kg 干空 气的湿空气所具有的焓 1 湿空气的焓 Enthalpy 为干空气的焓和水汽的焓之和 或称湿 空气的热含量 用符号 I 表示 单位是 kJ kg 干空气 每 1kg 干空 气的湿空气所具有的焓 I I I Ig g I Iv vH 8 12 H 8 12 式 中 式 中 v v 水 汽 的 焓 kJ kg 水 汽 的 焓 kJ kg g g 干 空 气 的 焓 kJ kg 干 空 气 的 焓 kJ kg 空 气 的 湿 度 kg kg 干 空 气 空 气 的 湿 度 kg kg 干 空 气 I 湿空气的焓 kJ kg 干 空 气 I 湿空气的焓 kJ kg 干 空 气 上 述 空 气 的 焓 是 根 据 干 空 气 及 液 态 水 在 0 时 焓 为 零 作 基 准 而 计 算 的 因 此 对 于 温 度 为 t 及 湿 度 为 的 湿 空 气 其 焓 包 括 由 0 的 水 变 为 0 的 水 汽 所 需 的 潜 热 及 湿 空 气 由 0 升 温 至 所 需 的 显 热 之 和 即 上 述 空 气 的 焓 是 根 据 干 空 气 及 液 态 水 在 0 时 焓 为 零 作 基 准 而 计 算 的 因 此 对 于 温 度 为 t 及 湿 度 为 的 湿 空 气 其 焓 包 括 由 0 的 水 变 为 0 的 水 汽 所 需 的 潜 热 及 湿 空 气 由 0 升 温 至 所 需 的 显 热 之 和 即 I C I Cg g C CV VH t rH t r0 0H 8 13 H 8 13 6 内蒙古农业大学食品科学与工程系 食品工程原理 课程讲稿 第七章 干燥 02 11 21 式 中 r 式 中 r0 0 0 时 水 的 汽 化 潜 热 r 0 时 水 的 汽 化 潜 热 r0 0 2492kJ kg 2492kJ kg 将 将 g g C Cv v及 r及 r0 0 值 代 入 式 8 13 中 可 得 值 代 入 式 8 13 中 可 得 I 1 01 1 88H t 2492H 8 14 I 1 01 1 88H t 2492H 8 14 由 式 8 14 可 见 湿 空 气 的 温 度 t 越 高 湿 度 愈 大 则 焓 I 越 大 湿 空 气 的 焓 I 值 随 空 气 的 温 度 t 及 湿 度 而 变 由 式 8 14 可 见 湿 空 气 的 温 度 t 越 高 湿 度 愈 大 则 焓 I 越 大 湿 空 气 的 焓 I 值 随 空 气 的 温 度 t 及 湿 度 而 变 2 湿比热容 Specific Heat 2 湿比热容 Specific Heat 即比热 简 称 湿 热 humid heat 在常压 下 将 1kg 干 空 气 和 其 1kg 干 空 气 和 其 所 带 有 的 kg 水 汽 升 高 温 度 1 所 需 的 热 量 称 为 湿 比 热 用 符 号 C 即比热 简 称 湿 热 humid heat 在常压 下 将 1kg 干 空 气 和 其 1kg 干 空 气 和 其 所 带 有 的 kg 水 汽 升 高 温 度 1 所 需 的 热 量 称 为 湿 比 热 用 符 号 CH H表 示 单 位 是 kJ 即 表 示 单 位 是 kJ 即 C CH H C Cg g C CV VH 8 15 H 8 15 式 中 式 中 C Cg g 干 空 气 的 比 热 kJ kg 干 空 气 的 比 热 kJ kg C C C CV V 水 汽 的 比 热 kJ kg 水 汽 的 比 热 kJ kg C C H 空 气 的 湿 度 kg 水 kg 干 空 气 H 空 气 的 湿 度 kg 水 kg 干 空 气 在 工 程 计 算 中 通 常 取 在 工 程 计 算 中 通 常 取 v v及 及 g g 为 常 数 即 为 常 数 即 7 内蒙古农业大学食品科学与工程系 食品工程原理 课程讲稿 第七章 干燥 02 11 21 C Cg g 1 01kJ kg 1 01kJ kg C CC Cv v 1 88kJ kg 1 88kJ kg C 将 CC 将 Cg g C CV V 值 代 入 式 8 15 中 得 值 代 入 式 8 15 中 得 C CH H 1 01 1 88H 8 16 1 01 1 88H 8 16 可见 湿热 可见 湿热 H H仅随空气的湿度而变 仅随空气的湿度而变 4 湿空气的温度 4 湿空气的温度 1 干球温度 dry bulb temperature 湿空气的温度 t 是用普通 温度计测得的 此温度称为干球温度 dry bulb temperature 为 湿空气的真实温度 1 干球温度 dry bulb temperature 湿空气的温度 t 是用普通 温度计测得的 此温度称为干球温度 dry bulb temperature 为 湿空气的真实温度 2 湿球温度 wet bulb temperature 2 湿球温度 wet bulb temperature 如 图 8 2 所 示 温 度 计 的 感 温 球 露 在 空 气 中 称 为 干 球 温 度 计 所 测 得 的 温 度 为 空 气 的 干 球 温 度 t 简 称 为 空 气 的 温 度 如 图 8 2 所 示 温 度 计 的 感 温 球 露 在 空 气 中 称 为 干 球 温 度 计 所 测 得 的 温 度 为 空 气 的 干 球 温 度 t 简 称 为 空 气 的 温 度 温 度 计 B 的 感 温 球 用 纱 布 包 裹 纱 布 用 水 保 持 湿 润 温 度 计 B 的 感 温 球 用 纱 布 包 裹 纱 布 用 水 保 持 湿 润 8 内蒙古农业大学食品科学与工程系 食品工程原理 课程讲稿 第七章 干燥 02 11 21 这 支 温 度 计 称 为 湿 球 温 度 计 它 在 空 气 中 所 达 到 的 平 衡 或 稳 定 的 温 度 称 空 气 的 湿 球 温 度 wet bulb temperature 用 号 t 这 支 温 度 计 称 为 湿 球 温 度 计 它 在 空 气 中 所 达 到 的 平 衡 或 稳 定 的 温 度 称 空 气 的 湿 球 温 度 wet bulb temperature 用 号 tw w表 示 不 饱 和 空 气 的 湿 球 温 度 t表 示 不 饱 和 空 气 的 湿 球 温 度 tw w 低 于 干 球 温 度 t 低 于 干 球 温 度 t 用 湿 球 温 度 计 测 定 空 气 湿 球 温 度 的 机 理 如 下 设 有 大 量 的 不 饱 和 空 气 其 温 度 为 t 水 汽 分 压 为 p 用 湿 球 温 度 计 测 定 空 气 湿 球 温 度 的 机 理 如 下 设 有 大 量 的 不 饱 和 空 气 其 温 度 为 t 水 汽 分 压 为 pw w 湿 度 为 该空 气 以 高 速 通 常 气 速 m s 以 减 少 辐 射 和 热 传 导 的 影 响 通 过 湿 球 温 度 计 的 湿 布 纱 表 面 如 图 若 开 始 时 设 湿 纱 布 水 分 的 初 温 高 于 空 气 的 露 点 则 纱 布 表 面 的 水 蒸 汽 压 比 空 气 中 水 汽 分 压 高 水 汽 便 自 湿 纱 布 表 面 汽 化 并 扩 至 空 气 主 体 中 去 汽 化 水 分 所 需 的 潜 热 首 先 只 能 取 自 湿 纱 布 中 水 的 显 热 因 而 使 水 温 下 降 当 水 温 低 于 空 气 的 干 球 温 度 时 热 量 则 由 空 气 传 向 纱 布 中 的 水 分 其 传 热 速 率 随 着 两 者 温 差 增 大 而 增 大 最 当 由 空 气 传 入 纱 布 的 传 热 速 率 恰 好 等 于 自 纱 布 表 面 汽 化 水 分 需 的 传 热 速 率 时 则 两 者 达 到 平 衡 状 态 这 时 湿 纱 布 中 的 水 温 即 保 持 衡 定 称 这 衡 定 或 平 衡 的 温 度 为 该 空 气 的 湿 球 温 度 因 湿 空 气 的 流 量 大 在 流 过 湿 纱 布 表 面 时 可 认 为 其 温 度 和 湿 度 均 不 改 变 应 指 出 的 是 湿 球 温 度 实 际 上 是 湿 纱 布 中 水 分 的 温 度 而 并 不 代 表 空 气 的 真 实 温 度 由 于 此 温 度 由 湿 空 气 的 温 度 湿 度 所 决 定 故 称 其 为 湿 空 气 的 湿 球 温 度 所 以 它 是 表 明 湿 空 气 状 态 或 性 质 的 一 湿 度 为 该空 气 以 高 速 通 常 气 速 m s 以 减 少 辐 射 和 热 传 导 的 影 响 通 过 湿 球 温 度 计 的 湿 布 纱 表 面 如 图 若 开 始 时 设 湿 纱 布 水 分 的 初 温 高 于 空 气 的 露 点 则 纱 布 表 面 的 水 蒸 汽 压 比 空 气 中 水 汽 分 压 高 水 汽 便 自 湿 纱 布 表 面 汽 化 并 扩 至 空 气 主 体 中 去 汽 化 水 分 所 需 的 潜 热 首 先 只 能 取 自 湿 纱 布 中 水 的 显 热 因 而 使 水 温 下 降 当 水 温 低 于 空 气 的 干 球 温 度 时 热 量 则 由 空 气 传 向 纱 布 中 的 水 分 其 传 热 速 率 随 着 两 者 温 差 增 大 而 增 大 最 当 由 空 气 传 入 纱 布 的 传 热 速 率 恰 好 等 于 自 纱 布 表 面 汽 化 水 分 需 的 传 热 速 率 时 则 两 者 达 到 平 衡 状 态 这 时 湿 纱 布 中 的 水 温 即 保 持 衡 定 称 这 衡 定 或 平 衡 的 温 度 为 该 空 气 的 湿 球 温 度 因 湿 空 气 的 流 量 大 在 流 过 湿 纱 布 表 面 时 可 认 为 其 温 度 和 湿 度 均 不 改 变 应 指 出 的 是 湿 球 温 度 实 际 上 是 湿 纱 布 中 水 分 的 温 度 而 并 不 代 表 空 气 的 真 实 温 度 由 于 此 温 度 由 湿 空 气 的 温 度 湿 度 所 决 定 故 称 其 为 湿 空 气 的 湿 球 温 度 所 以 它 是 表 明 湿 空 气 状 态 或 性 质 的 一 9 内蒙古农业大学食品科学与工程系 食品工程原理 课程讲稿 第七章 干燥 02 11 21 种 参 数 对 于 某 一 定 干 球 温 度 的 湿 空 气 其 相 应 的 温 度 越 低 湿 球 温 度 值 越 低 而 对 于 饱 和 湿 空 气 而 言 其 湿 球 温 度 与 干 球 温 度 相 等 种 参 数 对 于 某 一 定 干 球 温 度 的 湿 空 气 其 相 应 的 温 度 越 低 湿 球 温 度 值 越 低 而 对 于 饱 和 湿 空 气 而 言 其 湿 球 温 度 与 干 球 温 度 相 等 假 设 湿 空 气 的 温 度 为 t 湿 球 温 度 为 t假 设 湿 空 气 的 温 度 为 t 湿 球 温 度 为 tw w 则 空 气 向 纱 布 表 面 的 传 热 速 率 为 则 空 气 向 纱 布 表 面 的 传 热 速 率 为 Q A t tQ A t tw w 8 17 8 17 式 中 式 中 Q 为 传 热 速 率 W Q 为 传 热 速 率 W a a 空 气 至 湿 纱 布 的 对 流 传 热 系 数 W m 空 气 至 湿 纱 布 的 对 流 传 热 系 数 W m 2 2 A 空 气 与 湿 纱 布 的 接 触 表 面 mA 空 气 与 湿 纱 布 的 接 触 表 面 m 2 2 同 时 湿 纱 布 中 水 分 向 空 气 的 传 质 速 率 为 同 时 湿 纱 布 中 水 分 向 空 气 的 传 质 速 率 为 N k N kH HA HA HW W H 8 18 H 8 18 式 中 式 中 N 传 质 速 率 kg s N 传 质 速 率 kg s K KH H 以湿 度 差 为 推 动 力 的 传 质 系 数 kg m 以湿 度 差 为 推 动 力 的 传 质 系 数 kg m 2 2 S S H H A 空 气 与 湿 纱 布 的 接 触 面 积 mA 空 气 与 湿 纱 布 的 接 触 面 积 m 2 2 10 内蒙古农业大学食品科学与工程系 食品工程原理 课程讲稿 第七章 干燥 02 11 21 H HW W 湿空 气 在 温 度 为 t 湿空 气 在 温 度 为 tW W下 的 饱 和 湿 度 kg 水 kg 干 空 气 下 的 饱 和 湿 度 kg 水 kg 干 空 气 H 空 气 的 湿 度 kg 水 kg 干 空 气 H 空 气 的 湿 度 kg 水 kg 干 空 气 因 湿 球 处 的 热 量 达 平 衡 状 态 空 气 向 湿 纱 布 表 面 的 传 热 速 率 应 等 于 水 分 汽 化 所 需 的 热 量 即 因 湿 球 处 的 热 量 达 平 衡 状 态 空 气 向 湿 纱 布 表 面 的 传 热 速 率 应 等 于 水 分 汽 化 所 需 的 热 量 即 Q NrQ Nrw w 8 19 8 19 式 中 式 中 r rw w 水 在 湿 球 温 度 t 水 在 湿 球 温 度 tW W时 的 汽 化 潜 热 kj kg 时 的 汽 化 潜 热 kj kg 将 式 8 17 8 18 代 入 式 8 19 中 可 得 将 式 8 17 8 18 代 入 式 8 19 中 可 得 aA t taA t tW W k kH HA HA HW W H r H rW W 整 理 上 式 可 得 整 理 上 式 可 得 HH a rk tt W WH w 8 20 8 20 式 中 的 k式 中 的 kH H 与 a 为 通 过 同 一 气 膜 的 传 质 系 数 与 对 流 传 热 系 数 当温度 不 太 高 气 流 速 度 足 够 大 时 可 认 为 热 质 传 递 均 以 对 流 为 主 实 验 表 明 k 与 a 为 通 过 同 一 气 膜 的 传 质 系 数 与 对 流 传 热 系 数 当温度 不 太 高 气 流