固体物料在干燥过程中平衡关系与速率关系.ppt

1、化工原理多媒体课件 化学化工学院,第8章 干燥 8.3 固体物料在干燥过程中的平衡关系与速率关系,8.3.1物料中的水分,1、平衡水分及自由水分 一定干燥条件下，按能否除去，分为平衡水分与自由水分。 平衡水分：低于平衡含水量 X* 的水分，是不可除水分。 自由水分：高于平衡含水量 X* 的水分，是可除水分。,湿含量 X,Xh,相对湿度 ,非结合水分,结合水分,自由水分,平衡水分,X*,0,1.0,0.5,干燥过程：当湿物料与不饱和空气接触时，X 向 X* 接近，干燥过程的极限为 X*。,吸湿过程：若 X Xh ，则物料将吸收饱和气体中的水分使湿含量增加至湿含量 Xh，即最大吸湿湿含量，物料不可

2、能通过吸收饱和气体中的湿份使湿含量超过 Xh。,物料湿含量的平衡曲线有两种极端情况。 强吸湿性物料：与水分的结合力很强，平衡线只是渐近地与 = 100% 接近，平衡湿含量很大。如某些生物材料。 非吸湿性物料：与水结合力很弱，平衡线与纵坐标基本重合，X*=Xh0，如某些不溶于水的无机盐(碳酸盐、硅酸盐)等。,8.3.1物料中的水分,8.3.1物料中的水分,2.结合水分与非结合水分,非结合水分：与物料机械形式的结合，附着在物料表面的水，具有和独立存在的水相同的蒸汽压和汽化能力。 结合水分：与物料存在某种形式的结合，其汽化能力比独立存在的水要低，蒸汽压或汽化能力与水分和物料结合力的强弱有关。 结合水

3、分按结合方式可分为：吸附水分、毛细管水分、溶涨水分(物料细胞壁内的水分)和化学结合水分(结晶水)。 化学结合水分与物料细胞壁水分以化学键形式与物料分子结合，结合力较强，难汽化；吸附水分和毛细管水分以物理吸附方式与物料结合，结合力相对较弱，易于汽化。,湿含量 X,Xh,相对湿度 ,非结合水分,结合水分,0,1.0,0.5,8.3.2干燥速率和干燥时间的计算,一、恒定干燥条件下干燥时间的计算,1、干燥曲线,预热段，热空气部分热量用于加入物料，物料X下降，温度升高到tW,dX/d基本不变，空气传给物料的显热等于水分汽化所需的潜热，物料表面温度恒定与tW,热空气部分热量用于加入物料，部分热量用于汽化水

4、分，物料温度由tW升高到2， dX/d逐渐下降，直到E点，其含水量X*。,所谓干燥速率是指单位时间、单位干燥面积上汽化的水分质量，其表达式可写成,2 干燥速率曲线,1）恒速干燥阶段：,ABC（AB预热段，时间短，并入BC一起考虑）,相当于湿球温度计的湿纱布表面（充分润湿），= tW,汽化的水分主要为非结合水,表面汽化控制阶段：U取决于外部干燥条件,2、整个干燥过程可分为三个阶段： 1）预热段 2）恒速干燥阶段 3）降速干燥阶段,降速干燥阶段,表面不能充分润湿：k1k2,部分非结合水、结合水,临界点C和临界含水量Xc,E：平衡含水量，干燥速度为零,Xc越大，同样干燥任务下需时间越长。,CDE段,内部迁移控制阶段：U取决于物料本身,Xc与物料性质、厚度、干燥速率U等有关,3、干燥时间的计算 （1）恒速干燥阶段时间的计算 (2)降速阶段干燥时间的计算,干燥时间,二、变动条件下干燥时间的计算,干燥过程也分为三个阶段： 预热段：物料在此段被加热至湿球温度。 干燥第一阶段：若干燥过程为等焓过程，则此阶段中，湿物料将一直保持湿球温度不变，而空气则降温、增湿，并按等焓规律变化。 干燥第二阶段：此阶段中，物料温度上升，空气温度下降、湿度增加。,干燥时间,干燥器设备,干燥器的基本要求 （1）对被干燥物料的适应性 （2）设备的生产能