文档介绍：干燥速率与干燥过程计算
物料在定态空气条件下的干燥速率
(1)干燥动力学实验
物料的干燥速率即水分汽化速率可用单位时间、单位面积(气固接触界面)被汽化的水量表示,即
式中——试样中绝对干燥物料的质量,kg;
——试样暴露于气流中的表面积,m2;
——物料的自由含水量,,kg水/kg干料。
干燥曲线或干燥速率曲线是恒定的空气条件(指一定的速率、温度、湿度)下获得的。对指定的物料,空气的温度、湿度不同,速率曲线的位置也不同,如图14-13所示
(2)恒速干燥阶段BC
(3)降速干燥阶段CD
在降速阶段干燥速率的变化规律与物料性质及其内部结构有关。降速的原因大致有如下四个。
实际汽化表面减少;
汽化面的内移;
平衡蒸汽压下降;
固体内部水分的扩散极慢。
(4)临界含水量
固体物料在恒速干燥终了时的含水量为临界含水量,而从中扣除平衡含水量后则称
临界自由含水量
(5)干燥操作对物料性状的影响
间歇干燥过程的计算
恒速阶段的干燥时间
如物料在干燥之前的自由含水量大于临界含水量,则干燥必先有一恒速阶段。忽略物料的预热阶段,恒速阶段的干燥时间由积分求出。
因干燥速率为一常数,
速率由实验决定,也可按传质或传热速率式估算,即
为湿球温度下的气体的饱和湿度。
传质系数的测量技术不如给热系数测量那样成熟与准确,在干燥计算中常用经验的给热系数进行计算。气流与物料的接触方式对给热系数影响很大,以下是几种典型接触方式的给热系数经验式。
(1)空气平行于物料表面流动(图14-16a)
kW/m2·℃
式中为气体的质量流速,kg/(m2·s)。
上式的试验条件为kg/(m2·s),气温℃。
(2)空气自上而下或自下而上穿过颗粒堆积层(图14-16b)

式中——气体质量流速,kg/(m2·s);
——具有与实际颗粒相同表面的球的直径,m;
——气体粘度,Pa·s。
(3)单一球形颗粒悬浮于气流中(图14-16c)
式中——气体与颗粒的相对运动速度;
、、——气体的密度、粘度和普朗特数。
降速阶段的干燥时间
当时,↓,↓,此阶段称为降速干燥阶段,物料从减至()所需时间为
若有的干燥数据可用数值积分法或图解积分法求,或假定在降速段与物料的自由含水量成正比,即采用临界点C与平衡水分点E所连结的直线CE(图中红色虚线)来代替降速段干燥速率曲线CDE,即,式中——比例系数,kg/(m2·s·),即CE直线斜率,
则
当时此式还原为教材式(14-30)。
将代入的表达式(14-20)得
解题指南P367例17-9
例17-9 某干燥过程干燥介质温度为363K,湿球温度307K,,,,已知物料临界含水率、、,试求:(1)将物料干燥至
需要多少干燥时间;(2),将空气温度提高到373K(湿球温度为310K),其他条件包括空气流速保持不变,能否达到要求。
附:恒速段的传热速率方程:,为常数,、单位为K。
解:(1)根据题意,这是一个恒定干燥条件下干燥时间的计算问题。
∵;∴干燥过