化工原理讲稿3(第五章)(天大版).ppt

1、1.物料与水分结合方式 附着水分：湿物料的粗糙外表面附着的水分； 毛细管水分：多孔性物料的孔隙中所含的水分； 溶胀水分：是物料组成的一部分，可透入物料 细胞壁内，使物料的体积为之增大；,第三节 干燥速率与干燥时间 一、物料中所含水分性质,多孔性物料 (Porous media)：湿份主要是借毛细管作用由 内部向表面迁移。 非多孔性物料 (Nonporous media)：借助扩散作用向物料 表面输送湿份，或将湿份先在内部汽化后以汽态形式向表 面扩散迁移。如肥皂、木材、皮革等。 吸湿性物料 (Hygroscopic media)：与水份的亲合能力大。 非吸湿性物料 (Nonhygroscopic

2、 media)： 不同物料的干燥机理不同，湿份内扩散机理不同，干燥速 率曲线的形状不同，情况非常复杂，故干燥曲线应由实验 的方法测定。,2. 自由水分（XX*）：可用干燥方法除去的水分；,X* = f（物料种类、空气性质）,二、平衡水分与自由水分 1.平衡水分（X *）：不能用干燥方法除去的水分；,吸水性弱的X *小,2. 非结合水分：水与物料无结合力， pw ps；,结合水分与非结合水分只与物料的性质有关， 而与空气的状态无关； 非结合水分为自由水分； 平衡水分与空气的状态有关，且为结合水分；,三、结合水分与非结合水分,1.结合水分：水与物料有结合力，pw ps；,湿物料的平衡水分与空气相对

3、湿度之间的关系图,【例5-4】在常压25下，水分在ZnO与空气间的平衡关系为：相对湿度 100%，平衡含水量X*0.02 kg水/kg干料；相对湿度 40%，平衡含水量X*0.007 kg水/kg干料； 现ZnO的含水量为0.25 kg水/kg干料，令其与25， 40%的空气接触，求物料的自由水分、 平衡水分、结合水分和非结合水分。,对流干燥的基本规律,对一定干燥任务，干燥器尺寸取决于干燥时间和干燥速率。 由于干燥过程的复杂性，通常干燥速率不是根据理论进行计算，而是通过实验测定的。 为了简化影响因素，干燥实验都是在恒定干燥条件下进行的，即在一定的气固接触方式下，固定空气的温度、湿度和流过物料表

4、面的速度进行实验。 为保证恒定干燥条件，采用大量空气干燥少量物料，以使空气的温度、湿度和流速在干燥器中恒定不变。实验为间歇操作，物料的温度和含水量随时间连续变化。,四、 恒定干燥条件下的干燥速率,（一）干燥速率定义,指单位时间、单位干燥面积汽化水分量；,kg水/(m2s),恒定干燥条件：空气的温度、湿度、流速及物 料接触方式不变。,（二）干燥曲线及干燥速率曲线 1. 干燥曲线：X、； 指用于描述物料含水量 X、 干燥时间及物料表面 温度之间的关系曲线；,2. 干燥速率曲线,C点：临界点； XC：临界含水量； E点：平衡点； X*：平衡水分；,ABC段：恒速干燥阶段 AB段：预热段 BC段：恒速

5、段 CDE段：降速干燥阶段,（三）恒速干燥阶段,前提条件：湿物料表面全部润湿；,1.汽化速率（传质速率）：,kg水/(m2s),2.传热速率：,3. 恒速干燥速率：,恒速干燥特点：恒速干燥段：物料表面湿润，X Xc， 汽化的是非结合水； UUCconst； 物料表面温度为 tw； 去除的水分为非结合水分； 恒速干燥阶段： 表面汽化控制阶段：由物料内部向表面输送的水份足以保持物料表面的充分湿润，干燥速率由水份汽化速率控制(取决于物料外部的干燥条件)； 只与空气的状态有关，而与物料种类无关；,（四）降速干燥阶段,降速干燥阶段特点：,1.,2. 物料表面温度,3. 除去的水分为非结合、结合水分,4.

6、 影响 u 的因素： 与物料种类、尺寸、形状有关， 与空气状态关系不大。,（五）临界含水量 XC,1. 吸水性强的物料的XC 大于吸水性弱的物料的 XC； 2. 物料层越薄、分散越细， XC 越低； 3. 恒速干燥 uC 越大， XC 越低；,五、 恒定干燥条件下干燥时间计算 1.恒速阶段干燥时间1,恒速干燥所需时间：,UC的来源： （1）由干燥速率曲线查得,求取 经验关联式： （1）气体流动方向与物料平行,w/(m2k),G2500 3000,为质量流速 kg/(m2 hr),（2）气体流动方向与物料垂直,G4000 20000 kg/(m2hr),（2）,2.降速阶段干燥时间2,（1）图解积分法 当降速段的U X 呈非线性 变化时，应采用图解积分法；,（2）近似计算法 当降速段的U X 呈线性变化时，可采用解析法；,3.总干燥时间,降速阶段干燥时间2,P272页、例 5-10题：,习题：P295页8、9；,习题8：,本节要点： 一、物料的平衡关系 1.平衡水分（X *）与自由水分（XX*） 2.结合水分与非结合水分； 3.物料水分=平衡水分+自由水分=非结合水+结合水； 当=100%，则平衡水分X*=结合水；,平衡水分与空气的状态有关，且为结合水分； 结合水分与非结合水分只与物料的性质有关；,kg水/(m2s),二、物料的干燥关系 1.干燥速率定义,2.干燥阶段