在恒速干燥阶段.PPT

知识点编号：ZYKC20112902030501干燥速率 〖新课导入〗 首先回顾一下上知识点“湿物料中水分的性质”中讲述的内容。 一、结合水分和非结合水分 根据物料本身的性质，即物料中所含水分被除去的难易程度，可将物料中所含的水分分为结合水分和非结合水分。 1.非结合水分 物料表面的吸附水分和存在于大孔隙中的水分，属于与物料的机械结合水分，与物料之间的结合力弱，其饱和蒸气压等于同温度下纯水的饱和蒸气压，用干燥的方法容易除去，这部分水分称为非结合水分。 2.结合水分 物料中毛细管内的水分、细胞壁内的水分以及与物料结合力较强的水分，所产生的蒸气压低于同温度下纯水的饱和蒸气压，用干燥方法不易除去，这部分水分称为结合水分。在干燥过程中，除去结合水分比除去非结合水分难。 二、平衡水分和自由水分 根据物料干燥过程中的干燥情况，物料中所含的水分分为平衡水分和自由水分。 1.平衡水分 一物料与一定湿度和温度的空气接触时，要产生水分的扩散或迁移。当物料表面产生的水汽分压等于空气中的水汽分压时，两者处于平衡状态，即物料中所含的水分将永远维持一定值，不因与空气接触的时间延长而改变。此时物料中所含水分称为在该情况下（一定湿度和温度的空气）物料的平衡含水量，又称平衡水分，用X*表示，单位为kg（水）/kg（干料）。不同物料有不同的平衡水分；同一物料又因所接触的空气性质（温度、湿度）而不同。 2.自由水分 湿物料中的水分含量大于平衡水分时，则其含水量与平衡水分之差称为自由水分。平衡水分和自由水分还有一种非常通俗的说法，即：在一定干燥条件下，能用干燥方法除去的水分称为自由水分；用干燥方法不能除去的水分称为平衡水分。 〖新课导入〗 湿物料在干燥过程中，有时快，有时慢，用什么指标来衡量呢？前面介绍的结合水分与非结合水分、平衡水分与自由水分又会表现什么性质呢？ 干燥速率是指单位时间内、单位干燥面积上所汽化的水分的质量，用符号U表示，单位是kg水/(m2.s)。 干燥速率是通过实验测定的，该实验是用大量空气干燥少量湿物料，故可认为实验是在恒定干燥条件下进行的。图1是由实验所绘得的干燥速率曲线，图的横坐标是干基含水量，纵坐标为干燥速率, 表明在一定干燥条件下，干燥速率与物料的干基含水量的关系。从该曲线可以看出，干燥速率很明显分为两个阶段，即恒速干燥阶段BC和降速干燥阶段CE,下面分别介绍恒速干燥阶段和降速干燥阶段。 〖新课展开〗 〖新课展开〗 1．恒速干燥阶段 如图1所示，其中BC段，在该阶段，线段水平，干燥速率为一定值，即干燥速率保持不变，且不随物料干基含水量的变化而变化。 图1 恒定干燥条件下的干燥速率曲线 〖新课展开〗 1．恒速干燥阶段 干燥开始进行时，物料表面的含水量较高，其表面的水分可以认为是非结合水分，在恒速干燥阶段，物料内部水分的扩散速率大于表面水分汽化速率，物料表面始终被水分所润湿。物料表面水分的蒸汽压与空气中水分的蒸汽压之差保持不变，空气传给物料的热量等于水分汽化所需的热量。 图1 恒定干燥条件下的干燥速率曲线 此时，干燥速率的大小取决于物料表面水分汽化速率的大小，取决于湿空气的性质，而与湿物料的性质关系很小，因此，恒速干燥阶段又称为表面汽化控制阶段或干燥第一阶段，在该阶段，物料表面的温度基本保持为空气的湿球温度。 〖新课展开〗 2．降速干燥阶段 如图1所示，其中CE段，在该阶段，干燥速率随干基含水率的降低不断下降。 干燥进行到一定阶段后，由于物料内部水分的扩散速率小于表面水分的汽化速率，物料表面的水分量逐渐减小，干燥速率不断下降。在该阶段，干燥速率主要取决于物料本身的结构、形状和大小等性质，而与空气性质的关系很小。 图1 恒定干燥条件下的干燥速率曲线 因此，降速干燥阶段又称为内部水分控制阶段或干燥第二阶段。在该阶段，由于空气传给湿物料的热量大于水分汽化所需的热量，湿物料表面温度不断上升，最终接近空气的温度。 〖新课展开〗 2．降速干燥阶段 恒速干燥阶段与降速干燥阶段的转折点C称为临界点，该点的干燥速率仍为恒速干燥速率，与该点对应的湿物料的含水量称为临界含水量Xc。临界点是物料中非结合水分与结合水分划分的界限，物料的含水量大于临界含水量的部分是非结合水分，小于临界含水量的是结合水分。 图1 恒定干燥条件下的干燥速率曲线 〖新课展开〗 2．降速干燥阶段 在降速干燥降段，图1中有两条线，这是因为某些湿物料干燥时，干燥曲线的降速段中有一转折点D，所以可把降速阶段分为第一降速阶段和第二降速阶段，转折点D称为第二临界点，如图1中的线段C