化工原理干燥.ppt

干燥机理 恒速干燥阶段的干燥速率的大小取决于物料表面水分的汽化速率，亦即决定于物料外部的干燥条件，与物料内部水分的状态无关，所以恒速干燥阶段又称为表面汽化控制阶段。 在恒速干燥阶段中，湿物料内部的水分向其表面传递的能力能完全满足水分自物料表面汽化的要求，从而使物料表面始终维持恒定充分的润湿状态。 一般来说，恒速干燥阶段汽化的水分为非结合水，与自由液面的汽化情况相同。 * 干燥机理 （2）降速干燥阶段 从点Ｄ开始，汽化面逐渐向物料内部移动，汽化所需热量通过已被干燥的固体层而传递到汽化面，从物料中汽化出的水分也通过这层固体传递到空气主流中，这时干燥速率比CD段下降得更快。 湿物料的含水量降到Ｘc以后，水分自物料内部向表面迁移的速率小于物料表面水分汽化速率，物料表面不能维持充分润湿。 此时部分表面变干，空气传给的热量不能全部用于汽化水分，有一部分用于加热物料，因此干燥速率逐渐减小，物料温度升高，在部分表面上汽化出的是结合水分。 至点Ｅ时干燥速率降至零，物料中所含水分即为该空气状态下的平衡水分。 至D点时，全部物料表面都不含非结合水。 降速阶段的干燥速率取决于物料本身结构、形状和尺寸，而与干燥介质的状态参数关系不大。 * 干燥机理 （3）临界含水量Xc 临界含水量Xc是恒速干燥段和降速干燥段的分界点，Ｘc值越大，转入降速干燥段越早，相同的干燥任务所需干燥时间越长，对干燥过程不利。 Xc值的大小与物料的性质、厚度及干燥速率等有关。 例如，无孔吸水性物料的比多孔物料的大；物料层越厚越大；干燥介质温度高、湿度低，则恒速干燥段干燥速率大，这可能使物料表面板结，较早地进入降速干燥段，Ｘc较大。 了解影响Ｘc的因素，控制干燥操作：减低物料层的厚度，加强对物料的搅拌都可减小Xc，同时又可增大干燥面积。如采用气流干燥器或流化床干燥器时，Ｘc值一般均较低。 湿物料的临界含水量通常由实验测得，或从手册中查得。 * 有机物料 无机物料 临界含水量 特征 例子 特征 例子 水分（干基含水量） 很粗的纤维 未染过的羊毛 粗核无孔的物料，大至50目 石英 0.03～0.05 晶体的、粒状的、孔隙较少的物料，粒度为60-325目 食盐、海沙、矿石 0.05～0.15 晶体的、粒状的、孔隙较少的物料 麸酸结晶 有孔的结晶物料 硝石、细沙、粘土、细泥 0.15～0.25 粗纤维的细粉 粗毛线、醋酸纤维、印刷纸、碳素颜料 细沉淀物、无定形和胶体状物料、粗无机颜料 碳酸钙、细陶土、普鲁士蓝 0.25～0.5 细纤维、无定形的和均匀状态的压紧物料 淀粉、纸浆、厚皮革 浆状、有机物的无机盐 碳酸钙、碳酸镁、二氧化钛、硬脂酸钙 0.5～1.0 分散的压紧物料、胶体状态和凝胶状态的物料 鞣制皮革、糊墙纸、动物胶 有机物的无机盐、触媒剂、吸附剂 硬脂酸锌、四氯化锡、硅胶、氢氧化铝 1.0～30.0 不同物料的临界含水量 * 三、恒速干燥条件下干燥时间的计算 §5-4 干燥过程物料的平衡关系与速率关系 分离变量，并确定积分边界条件： τ＝0 τ＝τ1 干燥速率 （1）利用干燥速度曲线进行计算 积分得恒速阶段干燥时间τ1： 根据恒速阶段Uc的确定方法不同有两种计算干燥时间的方法 Uc 为常数 干燥速率 1、恒速阶段 * （2）用对流传热系数或传质系数进行计算 恒速阶段干燥时间的计算 前面由恒速段的干燥机理得到： 代入式 （3）恒速干燥的影响因素 干燥速率越快，干燥时间越短 空气的流速越高（α、kH越大） 空气温度越高（t越大） 空气湿度越低（H越小） 但温度过高、湿度过低，可能会因干燥速率太快而引起物料变形、开裂或表面硬化。此外，空气速度太大，还会产生气流夹带现象。所以，应视具体情况选择适宜的操作条件。 * 恒定干燥条件下干燥时间的计算 2、 降速阶段 汽化速率 不为常数 τ＝τ0 Uc τ＝τ2 （1）任何情况都可用图解积分法求。 （2）当干燥曲线为直线或近似直线时， 代入上式中积分得 降速阶段干燥时间τ2： 总干燥时间： τ=τ1+τ2 * 变动干燥条件下的干燥操作 §5-4 干燥过程物料的平衡关系与速率关系 对变动干燥条件下的干燥操作，干燥过程中空气的状态不断变化。 若干燥时湿空气的状态沿等I线变化，在逆流干燥器中空气与湿物料的温度分布如图： 干燥时间的计算 （略） * §5-5 干燥器 一、干燥器的主要型式 1．厢式干燥器 2．洞道式干燥器 3．带式干燥器 4．转筒干燥器 5．气流干燥器 6．流化床干燥器 7．喷雾干燥器 8．滚筒干燥器 二、干燥器的选型 * 干燥器分类 干燥器 下面按加