干燥速率和干燥技术.ppt

*第5章干燥原理干燥静力学干燥速率和干燥过程干燥技术*:恒定干燥空气各项性质可取进、出口的平均值。实验中记录每一个时间间隔内物料质量的变化及物料的表面温度,直到湿物料的质量恒定,这时物料中含水量为该条件下的平衡含水量。根据实验数据绘出物料含水量与物料表面温度、干燥时间的关系曲线。*:kg/()干燥曲线干燥速率曲线干燥过程预热阶段(A→B)恒速干燥(B→C)降速干燥(C→D→E)*(1):物料内部的水分能及时扩散到表面,物料整个表面都有充分的非结合水。对流传热速率:传质速率:干燥速率1)干燥速率不随物料的含水量改变而变化;2)干燥速率由物料表面的水分汽化速率所控制(外扩散控制),干燥速率取决于干燥条件。恒速干燥速率特点:*(2)降速干燥阶段分析:第一降速阶段,物料内部水分向表面扩散的速率已小于物料表面水分的汽化速率,实际汽化面积减小,干燥速率下降。第二降速阶段,水分的汽化面由物料表面移向内部,使传热和传质途径加长,造成干燥速率下降。1)干燥速率取决于水分在物料内部的扩散(内扩散)速率,与物料本身的结构、形状和尺寸等因素有关,受外部干燥介质的条件影响较小。2)水分迁移形式:主要以液态形式扩散,少量以气态形式扩散。降速干燥特点:水分在多孔物料中的分布*(3)临界含水量恒速干燥阶段与降速干燥阶段的分界点称为临界点,相应的物料平均含水量为临界含水量(Xc)。临界含水量的影响因素:物料的性质、厚度以及恒速阶段干燥速率。对于粘土制品,在制品水分沿厚度方向按抛物线分布时,临界水分可表示为:分析:物料的平均临界含水量Xc总是大于其最大吸湿量Xm,随着物料厚度的增加和干燥速度的提高,Xc值加大;在干燥过程中ρ0和k的增大,则使Xc下降。Xc值越大,干燥中产生的内应力越大。*,Le=1,Nu=Sh,即有a=D刘伊斯关系式影响干燥速率的主要因素:⑴空气流速=~/()t=45~150℃j∝条件:绝热且空气流动方向与物料表面平行*条件:空气垂直穿过物料颗粒堆积层时,设物料颗粒直径为dp,则:∝⑵空气中的含湿量空气温度不变,空气的含湿量降低,传质推动力(dw-d)将增大,干燥速率增加。⑶空气温度(4)空气与物料接触方式物料颗粒悬浮分散在气流,物料的干燥速率较大;气流掠过物料层表面时,干燥速率较低;气流垂直穿过物料时,干燥速率介于两者之间。*。在降速阶段的前期,水分的移动靠毛细管作用力,而在后期,水分移动是以扩散方式进行的。物料内部的传质采用稳态Fick定律:在非等温度条件下,存在热湿传导,又称为Luikov效应,在不可逆热力学中将这种由温差引起的质量传递现象称为Soret效应。物料中水分在压力梯度作用下所产生的质量扩散通量jAp可表示为:*:对沿X方向上的一维干燥过程,内扩散速率可用下式表示:对厚度为δ的平板制品进行两面对称干燥时,湿扩散速率:1)热湿扩散中水分扩散与加热强度及加热方式有关。2)外部加热时,热扩散与质扩散方向相反;内热源加热时,热扩散与质扩散方向相同,这有利于干燥速率的提高。3)湿扩散和热湿扩散中的扩散系数D和Dt的大小与物料的种类、结构、形状、大小等性质有关,可由实验测得。总结: