文档介绍：干燥任务四 干燥动力学
1．明确结合水分与非结合水分，
平衡水分和自由水分概念；
；
。
第二节干燥相平衡关系及干燥速率
湿物料水分含量的表示方法
湿物料是绝干固体与液态湿分的混合物。
湿基含水量 w：水分在湿物料中的质量百分数。
干基含水量 X：湿物料中的水分与绝干物料的质量比。
换算关系：
工业生产中，物料湿含量通常以湿基含水量表示，但由于物料的总质量在干燥过程中不断减少，而绝干物料的质量不变，故在干燥计算中以干基含水量表示较为方便。
湿份在气体和固体间的平衡关系
湿份的传递方向 (干燥或吸湿) 和限度 (干燥程度) 由湿份在气体和固体两相间的平衡关系决定。
p
X
ps
Xh
平衡状态：当湿含量为 X 的湿物料与湿份分压为 p 的不饱和湿气体接触时，物料将失去自身的湿份或吸收气体中的湿份，直到湿份在物料表面的蒸汽压等于气体中的湿份分压。
平衡含水量：平衡状态下物料的含水量。不仅取决于气体的状态，还与物料的种类有很大的关系。
X*
p
具有和独立存在的水相同的蒸汽压和汽化能力。
结合水分：与物料存在某种形式的结合，其汽化能力比独立存在的水要低，蒸汽压或汽化能力与水分和物料结合力的强弱有关。
物料中的水分
湿含量 X
Xh
相对湿度
非结合水分
结合水分
0
结合水分按结合方式可分为：吸附水分、毛细管水分、溶涨水分(物料细胞壁内的水分)和化学结合水分(结晶水)。
化学结合水分与物料细胞壁水分以化学键形式与物料分子结合，结合力较强，难汽化；吸附水分和毛细管水分以物理吸附方式与物料结合，结合力相对较弱，易于汽化。
一定干燥条件下，水分除去的难易，分为结合水与非结合水。非结合水分：与物料机械形式结合，附在物料表面的水
一定干燥条件下，按能否除去，分为平衡水分与自由水分。
平衡水分：低于平衡含水量 X* 的水分，是不可除水分。
自由水分：高于平衡含水量 X* 的水分，是可除水分。
吸湿过程：若 X<Xh ，则物料将吸收饱和气体中的水分使湿含量增加至湿含量 Xh，即最大吸湿湿含量，物料不可能通过吸收饱和气体中的湿份使湿含量超过 Xh。欲使物料增湿超过 Xh，必须使物料与液态水直接接触。
干燥过程：当湿物料与不饱和空气接触时，X 向 X* 接近，干燥过程的极限为 X*。物料的 X* 与湿空气的状态有关，空气的温度和湿度不同，物料的 X* 不同。欲使物料减湿至绝干，必须与绝干气体接触。
湿含量 X
Xh
相对湿度
非结合水分
结合水分
自由水分
平衡水分
X*
0
物料的吸湿性
物料湿含量的平衡曲线有两种极端情况。
强吸湿性物料：与水分的结合力很强，平衡线只是渐近地与 = 100% 接近，平衡湿含量很大。如某些生物材料。
非吸湿性物料：与水结合力很弱，平衡线与纵坐标基本重合，X*=Xh0，如某些不溶于水的无机盐(碳酸盐、硅酸盐)等。
0
烟叶
木材
氯化锌
优质纸
湿含量 X
相对湿度
一般物料的吸湿性都介于二者之间。
对流干燥的基本规律
对一定干燥任务，干燥器尺寸取决于干燥时间和干燥速率。
由于干燥过程的复杂性，通常干燥速率不是根据理论进行计算，而是通过实验测定的。
为了简化影响因素，干燥实验都是在恒定干燥条件下进行的，即在一定的气－固接触方式下，固定空气的温度、湿度和流过物料表面的速度进行实验。
为保证恒定干燥条件，采用大量空气干燥少量物料，以使空气的温度、湿度和流速在干燥器中恒定不变。实验为间歇操作，物料的温度和含水量随时间连续变化。
干燥曲线和干燥速率曲线 Drying curve and drying-rate curve
恒速干燥段
(Constant-rate period)：
物料温度恒定在 tw，X~ 变化呈直线关系，气体传给物料的热量全部用于湿份汽化。
预热段(Pre-heat period)：
初始含水量 X1 和温度 t1 变为 X 和 tw。物料吸热升温以提高汽化速率，但湿含量变化不大。
干燥曲线：物料含水量 X 与干燥时间 的关系曲线。
干燥曲线和干燥速率曲线
A
湿含量X
Xc
tw
D
C
B
A
D
C
B
t
X*
物料表面温度
干燥时间
预热段
恒速段
降速段
降速干燥段 (Fall