干燥速率与干燥过程计算.ppt

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1、14.3干燥速率与干燥过程计算14.3.1物料在定态空气条件下的干燥速率14.3.2间歇干燥过程的计算14.3.3连续干燥过程的一般特性14.3.4干燥过程的物料衡算与热量衡算14.3.5干燥过程的热效率14.3.6连续干燥过程设备容积的计算方法恒定干燥条件：变动干燥操作：空气状态是否变化干燥过程中空气状态不断变化。空气的温度、湿度、流速及物料接触方式不变。14.3.1物料在定态空气条件下的干燥速率一、干燥动力学实验1.实验装置实验数据Gc(绝干物料的质量)Gi(湿物料的质量)τi(干燥时间)2.数据处理①典型干燥曲线的形状干燥曲线：物料的的自由含水量X与干燥

2、时间τ的关系曲线。②干燥速率曲线物料的干燥速率或水分汽化速率NA：指单位时间、单位面积（气固接触界面）被汽化的水量。Gc——试样中绝对干燥物料的质量，kg；A——试样暴露于气流中的表面积，m2,X——物料的自由含水量，kg水/kg干料,W——汽化的水分量，kg。3干燥速率曲线分析①AB（或A'B）段——预热段一般该过程的时间很短，在分析干燥过程中常可忽略，将其作为恒速干燥的一部分。②BC段——恒速段③C点：临界含水量④CDE段——降速段⑤两种典型的降速段干燥曲线CD段:第一降速阶段DE段:第二降速阶段D点:第二临界点非多孔物料⑥空气的温度、湿度不同，速率曲线的

3、位置也不同。石棉纸浆的干燥速率曲线图二、恒速干燥阶段5.恒速干燥阶段的干燥速率只与空气的状态有关，而与物料的种类无关。2.(NA)C＝常量3.物料表面温度为tw；4.在该阶段除去的水分为非结合水分；1.湿物料表面全部润湿，即湿物料水分从物料内部迁移至表面的速率大于水分在表面汽化的速率。恒速干燥阶段为表面汽化控制。三、降速干燥阶段1.降速的原因①实际汽化表面减小;②汽化面内移;③平衡蒸汽压下降;④固体内部水分的扩散极慢。(4)降速干燥阶段的干燥速率与物料种类、结构、形状及尺寸有关，而与空气状态关系不大。2.降速干燥阶段特点(1)随着干燥时间的延长，干基含水量X减

4、小，干燥速率降低，物料表面温度逐渐升高；(2)物料表面温度大于湿球温度；(3)除去的水分为非结合、结合水分；四、临界含水量等速干燥阶段的速率越大，Xc↑降低物料厚度，Xc↓物料越细，Xc↑五、干燥操作对物料性状的影响1.恒速段可以采用较高的气流温度，以提高干燥速率和热的利用率。2.降速段尤其是干燥后期需控制干燥速率，防止物料温度过高。b.某些物质因脱水而产生种种物理的、化学的以致生物的变化。如木材脱水收缩，内部产生应力，严重时可使木材沿薄弱面开裂。有些物质脱水后会产生表面硬化、干裂，起皱等不良现象。a.降速段，物料温度升高；原因：14.3.2间歇干燥过程的计算

5、物料在恒定干燥条件下所需干燥时间的确定方法：a.同一物料的干燥试验确定b.当生产条件与试验差别不大时，可进行估算。14.3.2.1恒速阶段的干燥时间τ11.物料的自由含水量由X1降至XC忽略物料的预热阶段2.NA的确定②按传质或传热速率式估算①实验测定几种典型的气流与物料的接触方式时的给热系数①空气平行于物料表面流动kW/m2·℃G为气体的质量流速，kg/(m2·s)条件为G=0.68~8.14kg/（m2·s），气温t=45~150℃②空气自上而下或自下而上穿过颗粒堆积层③单一球形颗粒悬浮于气流中14.3.2.2降速阶段的干燥时间τ21.物料的自由含水量由X

6、C降至X2（X2>X*)所需时间2.计算②近似计算法①数值积分法或图解积分法②近似计算法用虚线CE代替CDEX—实际含水量X—自由含水量教材p247例14-4X1=0.10Xc=0.08X*=0X2=0.04X1=0.10Xc=0.08X2=0.04恒速段降速段常压下将300kg物料(w1=25%)置于t=90℃，tw=40℃的空气中，空气以7m/s的流速平行流过物料。干燥面积为5.5m2，湿物料在该条件下的Xc=0.12kg水/kg干料，X*=0.03kg水/kg干料，降速段可视为直线。试求：(1)除去40kg水分所需的干燥时间(h)；(2)将物料继续干燥，

7、再除去20kg水分所需的干燥时间(h)；(3)其他条件不变，只是将物料层厚度减半，求将物料干燥至同第(1)的含水量一样时所需干燥时间。已知：空气平行于物料表面流动时的对流给热系数为kW/(m2∙℃)，G的单位为kg/(m2∙s)；t的单位为℃；r的单位kJ/kg；40℃下水的饱和蒸汽压为7.377kPa。汽化潜热解:(1)除去40kg水分所需的干燥时间(2)再除去20kg水分所需干燥时间降速段恒速段降速段(3)Xc将减小，而X1不变，故干燥过程仍属恒速段Gc减半3.总干燥时间14.3.3连续干燥过程的一般特性一、连续干燥器中气流与物料的接触方式二、连续干燥过程

8、的特点1.预热段(物料中的水分＞临界水