(2)--28固体干燥动力学.ppt

青岛科技大学化工原理*青岛科技大学化工原理化工原理*化工原理*化工原理*化工原理化工原理*化工原理*固体干燥动力学**化工原理本节主要内容一、干燥动力学1、干燥速率2、干燥速率曲线3、干燥速率的影响因素二、恒定干燥条件下干燥时间的计算化工原理干燥动力学：通过干燥速率的计算，来计算完成一定干燥任务所需的干燥器的尺寸和干燥时间等。恒定干燥条件：即干燥介质的温度、湿度、流速及物料的接触方式等，在整个干燥过程中均保持恒定。简化处理：适用于大量空气干燥少量湿物料的情况，空气的定性温度取进、出口温度平均值。恒定干燥:通常适用于大量空气对少量物料进行的间歇干燥。变动干燥:连续操作的干燥设备本章仅限于恒定干燥条件下的计算。一、干燥动力学化工原理干燥速率U：单位时间内单位干燥面积上汽化的水分量(kg/m2·s)。微分形式为:式中：U——干燥器的干燥速率，干燥通量，kg/m2·s；W‘——一批操作中汽化的水份量，kg；G——一批操作中绝干物料的质量，kg；1、干燥速率化工原理

2干燥速率曲线：干燥速率U与含水量X的关系曲线uXABCDEX*A’XC临界点降速段恒速段图干燥速率曲线（恒定干燥状况）由图可以看出，干燥速率曲线可以分成三个阶段：①预热段（AB段）物料与空气接触并没有立刻有水分蒸发，首先物料被加热，在这一阶段物料温度上升，同时干燥速率也在提高部分水分蒸发；但实际过程中这一阶段时间较短，常被忽略不计或合并入后一阶段——恒速干燥阶段。化工原理uXABCDEX*A’XC临界点降速段恒速段图干燥速率曲线（恒干燥状况）②恒速干燥阶段（BC段）当物料表面是湿润的，用大量空气干燥少量物料，这与前面所讲的湿球温度条件类似。所以物料温度在这一阶段没有上升而是保持在什么温度？空气状态所对应的湿球温度。此时传热、传质的推动力恒定不变，其干燥速率也是恒定不变，故称为恒定干燥阶段。除去非结合水的阶段化工原理③降速干燥阶段（加热段）当物料中水分无法保持物料表面湿润时，表面水分蒸发速率下降，物料表面温度升高；当表面水分蒸发干以后，热量必须传至物料内部，内部水分蒸发后要扩散到物料表面才能进入空气，所以干燥速率进一步下降，直至干燥速率为零，物料的水分含量达到平衡含水量（此时所需的干燥时间要无限长）uXABCDEX*A’XC临界点降速段恒速段图干燥速率曲线（恒干燥状况）化工原理临界含水量（Criticalmoisturecontent）物料在干燥过程中经历了预热、恒速、降速干燥阶段，用临界含水量Xc加以区分，Xc越大，越早地进入降速阶段，使完成相同的干燥任务所需的时间越长，Xc的大小不仅与干燥速率和时间的计算有关，同时由于影响两个阶段的因素不同，因此确定Xc值对强化干燥过程也有重要意义。Xc决定两干燥段的相对长短，是确定干燥时间和干燥器尺寸的基础数据，对制定干燥方案和优化干燥过程十分重要。注意：Xc与物料的厚度、大小以及干燥速率有关，所以不是物料本身的性质。一般需由实验测定。化工原理水分传递速率>气化速率干燥速率主要与外部的干燥条件有关3、干燥速率的影响因素化工原理气化的水分为非结合水水分传递速率<气化速率部分表面气化的水分为结合水化工原理D点:全部表面都不含非结合水越早转入降速干燥阶段干燥时间越长与物料性质、厚度、干燥速率有关化工原理理论解释1、恒速干燥段：物料表面湿润，其状况与湿球温度计的湿棉布表面的状况类似。物料表面的温度等于空气的湿球温度（假设湿物料受辐射传热的影响可忽略）。X>Xc，汽化的是非结合水。恒定干燥条件下α和kH不变由物料内部向表面输送的水分足以保持物料表面的充分湿润，干燥速率由水分汽化速率控制(取决于物料外部的干燥条件)，故恒速干燥段又称为表面汽化控制阶段。湿物料与空气间的q和N恒定化工原理由于物料表面和空气间的传热和传质过程与测湿球温度时的情况基本相同：一批操作中空气传给物料的总热量，kJ