食品工程原理課件

1、食品工程原理 重點：空氣的焓濕圖、干燥機理、干燥重點：空氣的焓濕圖、干燥機理、干燥 曲線、干燥時間的計算；曲線、干燥時間的計算；難點：空氣的焓濕圖、干燥機理；難點：空氣的焓濕圖、干燥機理；食品工程原理q去濕去濕：除去物料中的水分和或其它溶劑（統(tǒng)稱為濕分）的：除去物料中的水分和或其它溶劑（統(tǒng)稱為濕分）的過程。過程。q去濕的方法去濕的方法：機械去濕法：即通過過濾、壓榨、抽吸和離心分離等方法機械去濕法：即通過過濾、壓榨、抽吸和離心分離等方法除去濕分。除去濕分。物理化學去濕法：用吸濕性物料如石灰、無水氯化鈣等吸物理化學去濕法：用吸濕性物料如石灰、無水氯化鈣等吸收水分。該法費用高，操作麻煩，只適用于小批

2、量固體物料收水分。該法費用高，操作麻煩，只適用于小批量固體物料的去濕，或用于除去氣體中的水分。的去濕，或用于除去氣體中的水分。 熱能去濕法：如蒸發(fā)、干燥等熱能去濕法：如蒸發(fā)、干燥等 用加熱的方法使水分或其它溶劑汽化，并將產(chǎn)生的蒸用加熱的方法使水分或其它溶劑汽化，并將產(chǎn)生的蒸氣排除，藉此來除去固體物料中濕分的操作，稱為氣排除，藉此來除去固體物料中濕分的操作，稱為固體的干固體的干燥燥。 食品工程原理q干燥過程的分類干燥過程的分類 按操作壓力：常壓干燥、真空干燥按操作壓力：常壓干燥、真空干燥按操作方式：連續(xù)式、間歇式按操作方式：連續(xù)式、間歇式按傳熱方式：傳導(dǎo)干燥、對流干燥、輻射干燥和按傳熱方式：傳導(dǎo)

3、干燥、對流干燥、輻射干燥和介電加熱干燥，以及由其中兩種或三種方式組成的介電加熱干燥，以及由其中兩種或三種方式組成的聯(lián)合干燥。聯(lián)合干燥。 食品工程原理q在工業(yè)上應(yīng)用最普遍的是對流干燥。通常使用的干燥介質(zhì)是在工業(yè)上應(yīng)用最普遍的是對流干燥。通常使用的干燥介質(zhì)是空氣，被除去的濕分是水分?？諝饧仁禽d熱體又是載濕體?？諝?，被除去的濕分是水分?？諝饧仁禽d熱體又是載濕體。q物料的干燥過程是屬于傳熱和傳質(zhì)相結(jié)合的過程。物料的干燥過程是屬于傳熱和傳質(zhì)相結(jié)合的過程。q干燥過程進行的條件：被干燥物料表面所產(chǎn)生水汽（或其干燥過程進行的條件：被干燥物料表面所產(chǎn)生水汽（或其它蒸汽）的壓力大于干燥介質(zhì)中水汽（或其它蒸汽）的分

4、壓，它蒸汽）的壓力大于干燥介質(zhì)中水汽（或其它蒸汽）的分壓，壓差越大，干燥過程進行越快。所以干燥介質(zhì)須及時將汽化壓差越大，干燥過程進行越快。所以干燥介質(zhì)須及時將汽化的水汽帶走，以保持一定的汽化水的推動力。的水汽帶走，以保持一定的汽化水的推動力。 食品工程原理ggvvMnMnH量濕空氣中絕干空氣的質(zhì)濕空氣中水氣的質(zhì)量gvvvgvnnpPppp1 1 水蒸氣分壓水蒸氣分壓pv 空氣中水蒸氣分壓愈大，水分含量就愈高，根據(jù)氣體分空氣中水蒸氣分壓愈大，水分含量就愈高，根據(jù)氣體分壓定律，則有壓定律，則有2 2 濕度濕度( (humidity)H 又稱為濕含量或絕對溫度又稱為濕含量或絕對溫度( (absolu

5、te humidity)。它以濕空它以濕空氣中所含水蒸汽的質(zhì)量與絕對干空氣的質(zhì)量之比表示，使用氣中所含水蒸汽的質(zhì)量與絕對干空氣的質(zhì)量之比表示，使用符號，其單位為：符號，其單位為：kg水氣水氣/ /kg干空氣干空氣 。食品工程原理常溫下，濕空氣可視為理想氣體，則有常溫下，濕空氣可視為理想氣體，則有vvvvpPppPpH622. 0)(2918 在飽和狀態(tài)時，濕空氣中水蒸氣分壓在飽和狀態(tài)時，濕空氣中水蒸氣分壓pv等于該空氣溫等于該空氣溫度下純水的飽和蒸氣壓度下純水的飽和蒸氣壓ps，則有則有ssspPpH622. 0 由于水的飽和蒸氣壓僅與溫度有關(guān)，故濕空氣的飽和由于水的飽和蒸氣壓僅與溫度有關(guān)，故濕

6、空氣的飽和濕度是溫度和總壓的函數(shù)，即濕度是溫度和總壓的函數(shù)，即),(PtfHs食品工程原理3 3 相對濕度相對濕度 %100svpp當當pv=0時，時，=0，表示濕空氣不含水分，即為絕干空氣。表示濕空氣不含水分，即為絕干空氣。當當pv=ps時，時，=1，表示濕空氣為飽和空氣。表示濕空氣為飽和空氣。 在一定溫度及總壓下，濕空氣的水汽分壓在一定溫度及總壓下，濕空氣的水汽分壓pv 與同溫度與同溫度下水的飽和蒸汽壓下水的飽和蒸汽壓 pS 之比的百分數(shù)，稱為相對濕度之比的百分數(shù)，稱為相對濕度( (relative humidity)，用符號用符號表示，即表示，即 食品工程原理u相對濕度：可以說明濕空氣偏

7、離飽和空氣的程度，能用相對濕度：可以說明濕空氣偏離飽和空氣的程度，能用于判定該濕空氣能否作為干燥介質(zhì)，于判定該濕空氣能否作為干燥介質(zhì)，值與越小，則吸濕值與越小，則吸濕能力越大。能力越大。sspPpH622.0u濕度：是濕空氣含水量的絕對值，不能用于分辨濕空氣濕度：是濕空氣含水量的絕對值，不能用于分辨濕空氣的吸濕能力。的吸濕能力。在一定總壓和溫度下，兩者之間的關(guān)系為在一定總壓和溫度下，兩者之間的關(guān)系為相對濕度和絕對濕度的關(guān)系相對濕度和絕對濕度的關(guān)系食品工程原理4 4 濕空氣的比熱濕空氣的比熱CH vgHHccc式中式中 cH濕空氣的比熱，濕空氣的比熱， kJ/(絕干氣絕干氣oC)； cg絕干空氣

8、的比熱，絕干空氣的比熱， kJ/(絕干氣絕干氣oC)； cv水氣的比熱，水氣的比熱， kJ/(水氣水氣oC)HcH88. 101. 1上式說明：濕空氣的比熱只是濕度的函數(shù)上式說明：濕空氣的比熱只是濕度的函數(shù)。 在常壓下，將濕空氣中在常壓下，將濕空氣中1 1kg絕干空氣及相應(yīng)絕干空氣及相應(yīng)kg 水汽的水汽的溫度升高（或降低）溫度升高（或降低）1 1oC所需要（或放出）的熱量，稱為比熱，所需要（或放出）的熱量，稱為比熱，又稱為濕熱，用符號又稱為濕熱，用符號CH表示，單位是表示，單位是kJ/(絕干氣絕干氣oC)，即即 在常用的溫度范圍內(nèi)，有在常用的溫度范圍內(nèi)，有食品工程原理5 5 濕空氣的焓濕空氣的

9、焓 IHHHrtHccIvg2490)88. 101. 1 ()(00 濕空氣中濕空氣中1 1kg絕干空氣的焓與相應(yīng)水汽的焓之和，稱為絕干空氣的焓與相應(yīng)水汽的焓之和，稱為濕空氣的焓，用符號濕空氣的焓，用符號I表示，單位是表示，單位是kJ/kg干空氣。干空氣。 注：空氣的焓是根據(jù)干空氣及液態(tài)水在注：空氣的焓是根據(jù)干空氣及液態(tài)水在0 0 oC時焓為零作基準而計算的，時焓為零作基準而計算的，因此，對于溫度為因此，對于溫度為t 及濕度為的濕空氣，其焓包括由及濕度為的濕空氣，其焓包括由0 0o C的水變?yōu)榈乃優(yōu)? 0o C的水汽所需的潛熱及濕空氣由的水汽所需的潛熱及濕空氣由0 0oC升溫至升溫至t o

10、C所需的顯熱之和，即所需的顯熱之和，即 I=Ig+IvH 式中式中濕空氣的焓，濕空氣的焓，kJ/kg絕干氣；絕干氣； Ig 絕干空氣的焓，絕干空氣的焓，kJ/kg絕干絕干氣；氣； Iv水氣的焓，水氣的焓，kJ/kg水氣。水氣。 食品工程原理6 6 濕空氣的比容濕空氣的比容vH 絕干氣水氣絕干氣kgmmvH33PtHPtHvH5510013. 12732734 .22)244. 1772. 0(10013. 12732734 .22)18291( 在濕空氣中，在濕空氣中，1 1kg絕干氣體積和相應(yīng)的絕干氣體積和相應(yīng)的Hkg水氣體積之水氣體積之和，稱為濕空氣的比容，亦稱濕容積和，稱為濕空氣的比容，

11、亦稱濕容積( (humid volume)，用符用符號號v vH表示，單位為：表示，單位為：m3濕空氣濕空氣/ /kg絕干氣。絕干氣。 食品工程原理7 7 露點露點 td dddtststspPpH,622. 0dddtststsHPHp,622. 0 不飽和的空氣在濕含量不變的情況下冷卻，達到飽不飽和的空氣在濕含量不變的情況下冷卻，達到飽和狀態(tài)時的溫度，稱為該濕空氣的露點和狀態(tài)時的溫度，稱為該濕空氣的露點( (dew piont),用符號用符號td表示。表示。 當空氣從露點繼續(xù)冷卻時，其中部分水蒸汽便會以露珠當空氣從露點繼續(xù)冷卻時，其中部分水蒸汽便會以露珠的形式凝結(jié)出來?？諝獾目倝阂欢ǎ饵c

12、時的飽和水蒸汽壓的形式凝結(jié)出來?？諝獾目倝阂欢ǎ饵c時的飽和水蒸汽壓ps,td 僅與空氣的濕度僅與空氣的濕度Hs,td有關(guān)，即有關(guān)，即 ps,td=f(Hs,td) 或或 td= (Hs,td) 濕度越大，濕度越大，td 越大。越大。在露點時，空氣的濕度為飽和濕度，在露點時，空氣的濕度為飽和濕度，=1。食品工程原理8 8 干球溫度干球溫度t和濕球溫度和濕球溫度twtw補充液，溫度補充液，溫度tw空氣空氣濕度濕度H溫度溫度t干球溫度干球溫度t：空氣的溫度空氣的溫度 濕球溫度濕球溫度tw：不飽和空氣的濕球溫度不飽和空氣的濕球溫度tw低于干球溫度低于干球溫度t。形成原理（如圖所示）：形成原理（如圖所

13、示）： 干球溫干球溫t和濕和濕球溫度球溫度tw食品工程原理l對于某一定干球溫度的濕空氣，其相對濕度越低，濕球溫對于某一定干球溫度的濕空氣，其相對濕度越低，濕球溫度值越低。對于飽和濕空氣而言，其濕球溫度與干球溫度相等。度值越低。對于飽和濕空氣而言，其濕球溫度與干球溫度相等。 在穩(wěn)定狀態(tài)時，空氣向濕紗布表面的傳熱速率為：在穩(wěn)定狀態(tài)時，空氣向濕紗布表面的傳熱速率為： Q=S（t-tw）)(,HHrktttwstwHw對空氣對空氣 水蒸氣系統(tǒng)而言，水蒸氣系統(tǒng)而言， /kH=1.09氣膜中水氣向空氣的傳遞速率為：氣膜中水氣向空氣的傳遞速率為：N=kH（Hs,tw-H）S在穩(wěn)定狀態(tài)下，穿熱速率和傳質(zhì)速率之

14、間的關(guān)系為：在穩(wěn)定狀態(tài)下，穿熱速率和傳質(zhì)速率之間的關(guān)系為：Q=Nrtwl濕球溫度實際上是濕紗布中水分的溫度，而并不代表空氣的濕球溫度實際上是濕紗布中水分的溫度，而并不代表空氣的真實溫度，由于此溫度由濕空氣的溫度、濕度所決定，故稱其真實溫度，由于此溫度由濕空氣的溫度、濕度所決定，故稱其為濕空氣的濕球溫度，所以它是表明濕空氣狀態(tài)或性質(zhì)的一種為濕空氣的濕球溫度，所以它是表明濕空氣狀態(tài)或性質(zhì)的一種參數(shù)。參數(shù)。強調(diào)：強調(diào)：食品工程原理9 9 絕熱飽和溫度絕熱飽和溫度tas 空氣空氣tas，Has，I2空氣空氣t，H，I1補充水補充水 tas水水tas絕熱降溫增濕過程及等焓過程絕熱降溫增濕過程及等焓過程

15、在空氣絕熱增濕過程中，空氣失去的是顯熱，而得到的在空氣絕熱增濕過程中，空氣失去的是顯熱，而得到的是汽化水帶來的潛熱，空氣的溫度和濕度雖隨過程的進行而變是汽化水帶來的潛熱，空氣的溫度和濕度雖隨過程的進行而變化，但其焓值不變?；?，但其焓值不變。 形成原理：形成原理： 絕熱增濕過程進行到空氣被水絕熱增濕過程進行到空氣被水汽所飽和，則空氣的溫度不再下降，汽所飽和，則空氣的溫度不再下降，而等于循環(huán)水的溫度，稱此溫度為而等于循環(huán)水的溫度，稱此溫度為該空氣的絕熱飽和溫度，用符號該空氣的絕熱飽和溫度，用符號tas 表示，其對應(yīng)的飽和濕度為表示，其對應(yīng)的飽和濕度為as，此此刻水的溫度亦為刻水的溫度亦為tas。食

16、品工程原理塔頂和塔底處濕空氣的焓分別為：塔頂和塔底處濕空氣的焓分別為：002001)()(rHtcHcIHrtHccIasasvasgvg 由于和由于和as值與值與l相比皆為一很小的數(shù)值，故可視為相比皆為一很小的數(shù)值，故可視為CH 、CHas不隨濕度而變，即不隨濕度而變，即CH=CHas 。則有則有)(00HHcrttasHas濕空氣在絕熱增濕過程中為等焓過程，即：濕空氣在絕熱增濕過程中為等焓過程，即：I1=I2 食品工程原理 實驗測定表明，對于在湍流狀態(tài)下的空氣水蒸氣系實驗測定表明，對于在湍流狀態(tài)下的空氣水蒸氣系統(tǒng)而言，統(tǒng)而言，a/kH CH ， 同時同時 r00 rtw，故在一定溫度故在一

17、定溫度t和濕度和濕度H下，有下，有aswtt強調(diào)：絕熱飽和溫度強調(diào)：絕熱飽和溫度tas與濕球溫度與濕球溫度tw是兩個完全不的概念。是兩個完全不的概念。但是兩者都是濕空氣狀態(tài)但是兩者都是濕空氣狀態(tài)( (t和和H)的函數(shù)。特別是對空氣水的函數(shù)。特別是對空氣水氣系統(tǒng)，兩者在數(shù)值上近似相等，對其他系統(tǒng)而言，不存在氣系統(tǒng)，兩者在數(shù)值上近似相等，對其他系統(tǒng)而言，不存在此關(guān)系。此關(guān)系。食品工程原理 對空氣水蒸氣系統(tǒng)對空氣水蒸氣系統(tǒng) ，干球溫度、絕熱飽和溫度（或，干球溫度、絕熱飽和溫度（或濕球溫度）及露點之間的關(guān)系為：濕球溫度）及露點之間的關(guān)系為：對于不飽和濕空氣：對于不飽和濕空氣： ttas（或或tw）td

18、 對于飽和的濕空氣：對于飽和的濕空氣： t tas（或或tw） td 食品工程原理 在工程計算中，常用的是以濕空氣的焓值在工程計算中，常用的是以濕空氣的焓值I為縱坐標，為縱坐標，濕度濕度H為橫坐標的焓濕圖，即為橫坐標的焓濕圖，即I-H圖。圖。 圖上共有五種線，圖上任一點都代表一定溫度圖上共有五種線，圖上任一點都代表一定溫度t和濕度和濕度的濕空氣狀態(tài)。的濕空氣狀態(tài)。 l等濕度線等濕度線( (等等H H線線) )：l等焓線等焓線( (等等I I線線) )：l等溫線等溫線( (等等t t線線) )：l等相對溫度線（等等相對溫度線（等線）線）l水蒸汽分壓線：水蒸汽分壓線：食品工程原理1 1 等濕度線等

19、濕度線( (等等H線線) )2 2 等焓線等焓線( (等等I線線) )3 3 等溫線等溫線( (等等t線線) )I=(1.88t+2490)H+1.01t 當空氣的干球溫度當空氣的干球溫度t不變時，不變時，I與與H成直線關(guān)系，故在成直線關(guān)系，故在I-H圖中對應(yīng)不同的圖中對應(yīng)不同的t，可作出許多等可作出許多等t線。線。 各種不同溫度的等溫線，各種不同溫度的等溫線，其斜率為其斜率為(1.88(1.88t+2492)，故溫度愈高，其斜率愈大。因此，這故溫度愈高，其斜率愈大。因此，這許多成直線的等許多成直線的等t線并不是互相平行的。線并不是互相平行的。 一組與縱軸平行的直線。在同一條等一組與縱軸平行的

20、直線。在同一條等H線上，濕空氣的線上，濕空氣的露點露點td不變。不變。 一組與橫軸平行的直線一組與橫軸平行的直線 。在同一條等。在同一條等I線上，濕空氣的線上，濕空氣的溫度溫度t隨濕度隨濕度H的增大而下降，但其焓值不變。的增大而下降，但其焓值不變。食品工程原理4 4 等相對溫度線（等等相對溫度線（等線）線）sspPpH622.0HHPpv622. 0 當濕空氣的濕度當濕空氣的濕度為一定值時，溫度愈高，其相對濕度為一定值時，溫度愈高，其相對濕度值愈低，即其作為干燥介質(zhì)時，吸收水汽的能力愈強，故濕空值愈低，即其作為干燥介質(zhì)時，吸收水汽的能力愈強，故濕空氣進入干燥器之前必須經(jīng)過預(yù)熱器預(yù)熱提高溫度，目

21、的除了提氣進入干燥器之前必須經(jīng)過預(yù)熱器預(yù)熱提高溫度，目的除了提高濕空氣的焓值使其作為載熱體外，也是為了降低其相對濕度高濕空氣的焓值使其作為載熱體外，也是為了降低其相對濕度而作為載濕體。而作為載濕體。5 5 水蒸汽分壓線水蒸汽分壓線 該線表示空氣的濕度該線表示空氣的濕度與空氣中的水蒸汽分壓與空氣中的水蒸汽分壓pv之間關(guān)系之間關(guān)系曲線。當濕空氣的總壓曲線。當濕空氣的總壓不變時，水蒸汽的分壓不變時，水蒸汽的分壓pv隨濕度而隨濕度而變化。水蒸汽分壓標于右端縱軸上，其單位為變化。水蒸汽分壓標于右端縱軸上，其單位為kN/m2。 食品工程原理AEDFBCtwtd =1HpI 干球溫度干球溫度t、露點露點td

22、、濕球濕球溫度溫度tw（或絕熱飽和溫度或絕熱飽和溫度tas）都是由等都是由等t線確定的。線確定的。 根據(jù)濕空氣任意兩個獨立的參數(shù)，就可以在根據(jù)濕空氣任意兩個獨立的參數(shù)，就可以在H-I圖上確定圖上確定該空氣的狀態(tài)點，然后查出空氣的其他性質(zhì)。該空氣的狀態(tài)點，然后查出空氣的其他性質(zhì)。 非獨立的參數(shù)如：非獨立的參數(shù)如：tdH，pH，tdp，twI，tasI等，它們等，它們均在同一等均在同一等H線或等線或等I線上。線上。食品工程原理 通常根據(jù)下述已知條件之一來確定濕空氣的狀態(tài)點，已通常根據(jù)下述已知條件之一來確定濕空氣的狀態(tài)點，已知條件是：知條件是： 0 0HA =1ttwI12 23 30 0HA =1

23、ttdI1230 0HA =1tI1 12 2（）濕空氣的干球溫度（）濕空氣的干球溫度t和濕球溫度和濕球溫度tw； （）濕空氣的干球溫度（）濕空氣的干球溫度t和露點和露點td ； （）濕空氣的干球溫度（）濕空氣的干球溫度t和相對濕度和相對濕度。食品工程原理例：例： 已知濕空氣的總壓為已知濕空氣的總壓為101.3101.3kN/m2 , 濕度為濕度為H=0.02 kg水水/ /kg干空氣，干球溫度為干空氣，干球溫度為7070o C。試用試用I-H圖求解：圖求解： ( (a)水蒸汽分壓水蒸汽分壓p； (b)相對濕度相對濕度 ； (c)熱焓熱焓； ( (d)露點露點td ； (e)濕球溫度濕球溫度t

24、w ； 解解 由已知條件：由已知條件：101.3101.3kN/m2， H=0.02 kg水水/ /kg干空氣，干空氣，t=20o C，在在I-H圖上定出濕空氣的狀態(tài)點點。圖上定出濕空氣的狀態(tài)點點。 pv=3kN/m2 =10% I122kJ/kg干空氣干空氣 td=24oC tw=33o C食品工程原理tBtABAtBtABA=1HI1 1 間壁式加熱和冷卻間壁式加熱和冷卻 若空氣的溫度變化范圍在露點以上，則空氣中的含水量若空氣的溫度變化范圍在露點以上，則空氣中的含水量始終保持不變，且為不飽和狀態(tài)，為等濕過程，過程線為垂直始終保持不變，且為不飽和狀態(tài)，為等濕過程，過程線為垂直線。線。食品工程

25、原理2 2 間壁式冷卻減濕間壁式冷卻減濕BA =1HIHAHB 利用上述方法，如果利用上述方法，如果將凝結(jié)出來的水分設(shè)法除去，將凝結(jié)出來的水分設(shè)法除去，再將所得的飽和空氣加熱，再將所得的飽和空氣加熱，則不會恢復(fù)原來的狀態(tài)，而則不會恢復(fù)原來的狀態(tài)，而空氣的濕度小于原空氣的濕空氣的濕度小于原空氣的濕度，即達到減濕的目的。度，即達到減濕的目的。 上述間壁式冷卻過程當進行至露點，空氣即達到飽和狀態(tài)，上述間壁式冷卻過程當進行至露點，空氣即達到飽和狀態(tài)，繼續(xù)冷卻時，水蒸氣就在冷卻壁面上凝結(jié)出來，而且溫度不斷繼續(xù)冷卻時，水蒸氣就在冷卻壁面上凝結(jié)出來，而且溫度不斷降低，但空氣始終在飽和狀態(tài)。降低，但空氣始終在

26、飽和狀態(tài)。食品工程原理3 3 不同狀態(tài)空氣的混不同狀態(tài)空氣的混合合212211GGHGHGHn212211GGIGIGIn 若混合后的空氣狀態(tài)點若混合后的空氣狀態(tài)點落入超飽和區(qū)，例如圖中落入超飽和區(qū)，例如圖中3-3-4 4直線上的直線上的d點，則混合物將點，則混合物將分成氣態(tài)的飽和空氣和液態(tài)分成氣態(tài)的飽和空氣和液態(tài)的水兩部分，前者的狀態(tài)點的水兩部分，前者的狀態(tài)點為過為過d點的等溫線與點的等溫線與=1線線的交點的交點e。 =1HII1InI2H1HnH2123 34 4detI 設(shè)有狀態(tài)不同的空氣設(shè)有狀態(tài)不同的空氣1 1和和2 2，對應(yīng)的干空氣的量為，對應(yīng)的干空氣的量為G1和和G2，對應(yīng)的狀態(tài)為

27、（對應(yīng)的狀態(tài)為（H1，I1），（），（H2，I2）。）。兩空氣混合后，由物兩空氣混合后，由物料衡算和熱量衡算，可求得料衡算和熱量衡算，可求得食品工程原理4 4 絕熱冷卻增濕過程絕熱冷卻增濕過程BA =1HItAtas 絕熱飽和過程的進行，其絕熱飽和過程的進行，其結(jié)果一方面表現(xiàn)為空氣的冷卻，結(jié)果一方面表現(xiàn)為空氣的冷卻，另一方面表現(xiàn)為空氣的增濕，另一方面表現(xiàn)為空氣的增濕，故稱為絕熱冷卻增濕過程。故稱為絕熱冷卻增濕過程。 空氣和水直接接觸時，空氣的狀態(tài)變化可視為空氣和液空氣和水直接接觸時，空氣的狀態(tài)變化可視為空氣和液態(tài)水表面邊界層內(nèi)的飽和空氣不斷混合的過程。態(tài)水表面邊界層內(nèi)的飽和空氣不斷混合的過程。

28、 若空氣（以若空氣（以A點表示）與溫度為點表示）與溫度為tas的冷卻水（其表面的的冷卻水（其表面的飽和空氣以飽和空氣以B點表示）相接觸，由于水溫保持點表示）相接觸，由于水溫保持不變，不變，B B點的位點的位置也固定不變，則空氣的不斷混合過程就表現(xiàn)為空氣狀態(tài)從置也固定不變，則空氣的不斷混合過程就表現(xiàn)為空氣狀態(tài)從A點不斷向點不斷向B點移動。點移動。食品工程原理第三節(jié)第三節(jié) 干燥過程的物料衡算和熱量衡干燥過程的物料衡算和熱量衡算算 濕物料的總質(zhì)量濕物料中水分的質(zhì)量w 干燥過程的計算中應(yīng)通過干燥器的物料衡算和熱量衡算干燥過程的計算中應(yīng)通過干燥器的物料衡算和熱量衡算計算出濕物料中水分蒸發(fā)、空氣用量和所需

29、熱量，再依此選擇計算出濕物料中水分蒸發(fā)、空氣用量和所需熱量，再依此選擇適宜型號的鼓風機、設(shè)計或選擇換熱器等。適宜型號的鼓風機、設(shè)計或選擇換熱器等。一、物料含水量的表示方法一、物料含水量的表示方法 1 1 濕基含水量濕基含水量w以濕物料為計算基準的物料中水分的質(zhì)量分率或質(zhì)量百分數(shù)。以濕物料為計算基準的物料中水分的質(zhì)量分率或質(zhì)量百分數(shù)。干燥過程的物料衡算和熱量衡算干燥過程的物料衡算和熱量衡算一、物料含水量的表示方法一、物料含水量的表示方法食品工程原理 不含水分的物料通常稱為絕對干物料或稱干料。以絕對干不含水分的物料通常稱為絕對干物料或稱干料。以絕對干物料為基準的濕物料中含水量，稱為干基含水量，亦即

30、濕物料中物料為基準的濕物料中含水量，稱為干基含水量，亦即濕物料中水分質(zhì)量與絕對干料的質(zhì)量之比，單位為水分質(zhì)量與絕對干料的質(zhì)量之比，單位為kg水分水分/ /kg絕干料。絕干料。 量濕物料中絕對干料的質(zhì)濕物料中水分的質(zhì)量X兩種含水量之間的換算關(guān)系為兩種含水量之間的換算關(guān)系為XXw1wwX1注：工業(yè)上常采用濕基含水量。注：工業(yè)上常采用濕基含水量。2 2 干基含水量干基含水量：食品工程原理新鮮空氣新鮮空氣L，H1干燥產(chǎn)品干燥產(chǎn)品G2，X2廢氣廢氣L，H2濕物料濕物料G1，X1L絕干空氣的消耗量，絕干空氣的消耗量，kg絕干氣絕干氣/ /s；H1，H2分別為濕空氣進出干燥器時的濕度，分別為濕空氣進出干燥器

31、時的濕度，kg水氣水氣/ /kg絕干氣；絕干氣；X1，X2分別為物料進出干燥器時的干基含水量，分別為物料進出干燥器時的干基含水量，kg水氣水氣/ /kg絕干料；絕干料；G1，G2分別為物料進出干燥器時的流量，分別為物料進出干燥器時的流量，kg濕物料濕物料/ /s；G絕干物料的流量，絕干物料的流量，kg絕干料絕干料/ /s。 通過物料衡算可確定將濕物料干燥到規(guī)定的含水量所通過物料衡算可確定將濕物料干燥到規(guī)定的含水量所蒸以的水分量、空氣消耗量、干燥產(chǎn)品的流量。蒸以的水分量、空氣消耗量、干燥產(chǎn)品的流量。 食品工程原理1 1 水分蒸發(fā)量水分蒸發(fā)量w )()(21122211XXGHHLwGXLHGXL

32、H2 2 干空氣消耗量干空氣消耗量 L)()(2112XXGHHL121221)(HHwHHXXGL對上圖對上圖所示的連續(xù)干燥器作水分的物料衡算，以所示的連續(xù)干燥器作水分的物料衡算，以1s為基準。為基準。 食品工程原理 令令l=L/W，稱為比空氣用量，其意義是從濕物料中氣化稱為比空氣用量，其意義是從濕物料中氣化1 1kg水分所需的干空氣量。水分所需的干空氣量。121HHwLl 如果新鮮空氣進入干燥器前先通過預(yù)熱器加熱，由于如果新鮮空氣進入干燥器前先通過預(yù)熱器加熱，由于加熱前后空氣的濕度不變，以加熱前后空氣的濕度不變，以H0表示進入預(yù)熱器時的空氣濕表示進入預(yù)熱器時的空氣濕度，則有度，則有0212

33、11HHHHl 上式說明：上式說明：比空氣用量只與空氣的最初和最終濕度有關(guān)，比空氣用量只與空氣的最初和最終濕度有關(guān)，而與干燥過程所經(jīng)歷的途徑無關(guān)。而與干燥過程所經(jīng)歷的途徑無關(guān)。 食品工程原理3 3 干燥產(chǎn)品的流量干燥產(chǎn)品的流量G2)1 ()1 (1122wGwGG21121)1 (wwGG式中式中 w1、w2物料進出干燥器時的濕基含水量物料進出干燥器時的濕基含水量濕空氣的消耗量為：濕空氣的消耗量為：)1 ()1 (01HLHLL食品工程原理例：在一連續(xù)干燥器中，每小時處理濕物料例：在一連續(xù)干燥器中，每小時處理濕物料10001000kg，經(jīng)干燥后經(jīng)干燥后物料的含水量有物料的含水量有10%10%降

34、至降至2%2%（wb）。）。以熱空氣為干燥介質(zhì)，初以熱空氣為干燥介質(zhì)，初始濕度始濕度H1=0.008kg水水/ /kg絕干氣，離開干燥器時濕度為絕干氣，離開干燥器時濕度為H2=0.05 kg水水/ /kg絕干氣，假設(shè)干燥過程中無物料損失，試求：水分蒸絕干氣，假設(shè)干燥過程中無物料損失，試求：水分蒸發(fā)量、空氣消耗量以及干燥產(chǎn)品量。發(fā)量、空氣消耗量以及干燥產(chǎn)品量。絕干料水絕干料水kgkgwwXkgkgwwX/0204.002.0102.01/111.01.011.01222111進入干燥器的絕干物料為進入干燥器的絕干物料為G=G1（1-w1）=1000（1-0.1）=900kg絕干料絕干料/ /h解

35、：（解：（1 1）水分蒸發(fā)量：將物料的濕基含水量換算為干基含水量，即）水分蒸發(fā)量：將物料的濕基含水量換算為干基含水量，即水分蒸發(fā)量為水分蒸發(fā)量為W=G（X1-X2）=900（0.111-0.0204）=81.5kg水水/ /h食品工程原理（2 2）空氣消耗量）空氣消耗量hkgHHwL/1940008. 005. 05 .8112絕干氣原濕空氣的消耗量為：原濕空氣的消耗量為：L=L（1+H1）=1940（1+0.008）=1960kg濕空氣濕空氣/ /h水絕干氣 kgkgHHl/8 .23008. 005. 01112（3 3）干燥產(chǎn)品量）干燥產(chǎn)品量hkgwGGhkgwwGG/5 .9185 .

36、811000/4 .91802. 011 . 01100011122112單位空氣消耗量（比空氣用量）為：單位空氣消耗量（比空氣用量）為：食品工程原理Qp預(yù)熱器的傳熱速率，預(yù)熱器的傳熱速率，kw；QD向干燥器中補充熱量的速率，向干燥器中補充熱量的速率，kw；QL干燥器的熱損失速率，干燥器的熱損失速率，kw LH0,t0,I0LH1,t1,I1QpQDG2,X2,2,I2LH2,t2,I2G1,X1,1,I1QL預(yù)熱器預(yù)熱器干燥器干燥器 通過干燥器的熱量衡算可以確定物料干燥所消耗的熱量通過干燥器的熱量衡算可以確定物料干燥所消耗的熱量或干燥器排出空氣的狀態(tài)或干燥器排出空氣的狀態(tài)( (H2，t2，I

37、2 )。 食品工程原理1 1 預(yù)熱器的熱量衡算預(yù)熱器的熱量衡算)(0110IILQLIQLIpp2 2 干燥器的熱量衡算干燥器的熱量衡算LDLDQIIGIILQQIGLIQIGLI)()(121222113 3 干燥系統(tǒng)消耗的總熱量干燥系統(tǒng)消耗的總熱量LDpQIIGIILQQQ)()(1202若忽略預(yù)熱器的熱損失，以若忽略預(yù)熱器的熱損失，以1 1s為基準，則有為基準，則有食品工程原理濕物料的焓濕物料的焓mwswscXccXccI)(LmvgLmmvgvgLDpQGcHHIttcLQccGIHtcIHtcLQIIGIILQQQ)()()()()()()()(1202202112200022212

38、02假設(shè)：假設(shè)： （1 1）新鮮空氣中水蒸氣的焓等于離開干燥器時廢空氣中水蒸）新鮮空氣中水蒸氣的焓等于離開干燥器時廢空氣中水蒸氣的焓，即：氣的焓，即：Iv0=Iv2。 （2）進出干燥器的濕物料比熱相等，即：進出干燥器的濕物料比熱相等，即：Cm1=Cm2=Cm。食品工程原理由于由于)(02HHLw2002tcrIvvLmLmvgDpQGctwttLQGctcrwttLcQQQ)()88. 12490()(01. 1)()()(122021220002 由上式可以看出：向系統(tǒng)輸入的熱量用于：加熱空氣、由上式可以看出：向系統(tǒng)輸入的熱量用于：加熱空氣、加熱物料、蒸發(fā)水分、熱損失等四個方面。加熱物料、蒸

39、發(fā)水分、熱損失等四個方面。食品工程原理4 4 干燥系統(tǒng)的熱效率干燥系統(tǒng)的熱效率%100量向干燥系統(tǒng)輸入的總熱蒸發(fā)水分所需的熱量蒸發(fā)水分所需的熱量為：蒸發(fā)水分所需的熱量為：%100)88. 12490(2Qtw定義定義：若忽略濕物料中水分代入系統(tǒng)中的焓，則有若忽略濕物料中水分代入系統(tǒng)中的焓，則有Qv=w(2490+1.88t2)-4.1871w食品工程原理u使離開干燥器的空氣溫度降低，濕度增加（注意吸濕性物使離開干燥器的空氣溫度降低，濕度增加（注意吸濕性物料）；料）；u提高熱空氣進口溫度（注意熱敏性物料）；提高熱空氣進口溫度（注意熱敏性物料）；u廢氣回收，利用其預(yù)熱冷空氣或冷物料；廢氣回收，利用

40、其預(yù)熱冷空氣或冷物料；u注意干燥設(shè)備和管路的保溫隔熱，減少干燥系統(tǒng)的熱損失。注意干燥設(shè)備和管路的保溫隔熱，減少干燥系統(tǒng)的熱損失。食品工程原理例：例：某糖廠的回轉(zhuǎn)干燥器的生產(chǎn)能力為某糖廠的回轉(zhuǎn)干燥器的生產(chǎn)能力為40304030kg/h（產(chǎn)品），濕糖含水量為產(chǎn)品），濕糖含水量為1.27%1.27%，于，于31310 0C進入干燥器，離開干燥器時的溫度為進入干燥器，離開干燥器時的溫度為36360 0C ，含水量為含水量為0.18%0.18%，此時糖的比熱為此時糖的比熱為1.261.26kJ/kg絕干料絕干料 0 0C 。干燥用空氣的初始狀況為：干球溫干燥用空氣的初始狀況為：干球溫度度20200 0C

41、 ，濕球溫度濕球溫度17170 0C ，預(yù)熱至預(yù)熱至97970 0C后進入干燥室?？諝庾愿稍锸遗懦鰰r，后進入干燥室。空氣自干燥室排出時，干球溫度為干球溫度為40400 0C ，濕球溫度為濕球溫度為32320 0C ，試求：試求： （1 1）蒸發(fā)的水分量；（）蒸發(fā)的水分量；（2 2）新鮮空氣用量；（新鮮空氣用量；（3 3）預(yù)熱器蒸氣用量，加熱蒸氣壓為）預(yù)熱器蒸氣用量，加熱蒸氣壓為200200kPa（絕壓）；絕壓）；（4 4）干燥器的熱損失，）干燥器的熱損失，QD=0；（；（5）熱效率。熱效率。 t0=200C tw0=170C t1=970CQpQD=0G2=4030kg/h w2=0.18%

42、2=360C t2=400C tw2=320C 1=310C w1=1.27%QL預(yù)熱器預(yù)熱器干燥器干燥器食品工程原理解：解：絕干料水絕干料水kgkgwwXkgkgwwX/0018. 0%18. 01%18. 01/0129. 0%27. 11%27. 11222111進入干燥器的絕干物料為進入干燥器的絕干物料為G=G2（1-w2）=4030（1-0.18%）=4022.7kg絕干料絕干料/ /h水分蒸發(fā)量為水分蒸發(fā)量為W=G（X1-X2）=4022.7（0.0129-0.0018）=44.6kg水水/ /h（1 1）水分蒸發(fā)量：將物料的濕基含水量換算為干基含水量，）水分蒸發(fā)量：將物料的濕基含

43、水量換算為干基含水量，即即食品工程原理（2 2）新鮮空氣用量：首先計算絕干空氣消耗量。）新鮮空氣用量：首先計算絕干空氣消耗量。hkgHHwL/4 .2877011. 00265. 06 .4412絕干氣絕干空氣消耗量為：絕干空氣消耗量為：新鮮空氣消耗量為：新鮮空氣消耗量為：L=L（1+H0）=2877.4（1+0.011）=2909kg新鮮空氣新鮮空氣/ /h由圖查得：當由圖查得：當t0=200C，tw0=170C時，時，H0=0.011kg水水/ /kg絕干料；絕干料； 當當t2=400C，tw2=320C時，時，H2=0.0265kg水水/ /kg絕干料。絕干料。食品工程原理查查H-I圖，

44、得圖，得（3 3）預(yù)熱器中的蒸氣用量）預(yù)熱器中的蒸氣用量 查飽和蒸氣壓表得：查飽和蒸氣壓表得：200200kPa（絕壓）的飽和水蒸氣的潛熱絕壓）的飽和水蒸氣的潛熱為為2204.6 2204.6 kJ /kg，Qp=L(I1-I0)=2877.4（127-48）=2.27 105kJ /h故蒸氣消耗量為：故蒸氣消耗量為： 2.27 2.27 10 105 5/2204.6=103/2204.6=103kg/hI0=48kJ/kg干空氣；干空氣；I1= 127kJ/kg干空氣；干空氣；I2= 110kJ/kg干空氣干空氣食品工程原理（4 4）干燥器的熱損失）干燥器的熱損失hkJGctwttLQQQ

45、mDpL/109 . 2)3136(26. 17 .4022)4088. 12490(6 .44)2040(4 .287701. 101027. 2)()88. 12490()(01. 14512202（5 5）熱效率）熱效率%4 .501027. 2)4088. 12490(6 .44%100)88. 12490(52Qtw若忽略濕物料中水分帶入系統(tǒng)中的焓，則有若忽略濕物料中水分帶入系統(tǒng)中的焓，則有食品工程原理在常壓連續(xù)理想干燥器中，用通風機將空氣送至預(yù)熱器，經(jīng)在常壓連續(xù)理想干燥器中，用通風機將空氣送至預(yù)熱器，經(jīng)1201200 0C飽和蒸氣加熱后進入干燥器以干燥某種物料。已知空氣飽和蒸氣加熱

46、后進入干燥器以干燥某種物料。已知空氣狀況為：進預(yù)熱器前濕空氣中水蒸氣分壓狀況為：進預(yù)熱器前濕空氣中水蒸氣分壓p0=1.175kPa，溫度溫度為為15150 0C，進干燥器前的溫度為進干燥器前的溫度為90900 0C，出干燥器后的溫度為出干燥器后的溫度為50500 0C。物料狀況為：進干燥器前物料狀況為：進干燥器前X1=0.15kg水水/ /kg絕干料，出干絕干料，出干燥器后燥器后X2=0.01kg水水/ /kg絕干料。干燥器的生產(chǎn)能力為絕干料。干燥器的生產(chǎn)能力為250250kg/h（按干燥產(chǎn)品計），預(yù)熱器的總傳熱系數(shù)為按干燥產(chǎn)品計），預(yù)熱器的總傳熱系數(shù)為5050w/m20C。試求試求通風機的送

47、風量和預(yù)熱器的傳熱面積。通風機的送風量和預(yù)熱器的傳熱面積。食品工程原理aw含含水水量量水分活度：水蒸氣分壓水分活度：水蒸氣分壓pv與同溫度下純水的飽和蒸氣壓與同溫度下純水的飽和蒸氣壓ps之比。之比。 物料的水分活度與其含水量和溫度有關(guān)。一定溫度下水分物料的水分活度與其含水量和溫度有關(guān)。一定溫度下水分活度與含水量的關(guān)系曲線稱為吸著等溫線?；疃扰c含水量的關(guān)系曲線稱為吸著等溫線。 水分活度不僅與物料的貯藏性有關(guān)，水分活度不僅與物料的貯藏性有關(guān)，而且決定了干燥進行的方向。而且決定了干燥進行的方向。aw時，解吸水分（干燥）；時，解吸水分（干燥）；食品工程原理劃分依據(jù)：物料所含水分能否用干燥方法除去。劃分

48、依據(jù)：物料所含水分能否用干燥方法除去。 物料中的水分與一定溫度物料中的水分與一定溫度t、相對濕度相對濕度的不飽和濕空氣的不飽和濕空氣達到平衡狀態(tài)，此時物料所含水分稱為該空氣條件達到平衡狀態(tài)，此時物料所含水分稱為該空氣條件( (t、 )下物下物料的料的平衡水分平衡水分。 在干燥過程中能除去的水分只是物料中超出平衡水分的在干燥過程中能除去的水分只是物料中超出平衡水分的那一部分，稱為那一部分，稱為自由水分自由水分。 l平衡水分隨物料的種類及空氣的狀態(tài)平衡水分隨物料的種類及空氣的狀態(tài)( (t，)不同而異。不同而異。l平衡水分代表物料在一定空氣狀況下可以干燥的限度。平衡水分代表物料在一定空氣狀況下可以干

49、燥的限度。食品工程原理劃分依據(jù)：根據(jù)物料與水分結(jié)合力的狀況劃分依據(jù)：根據(jù)物料與水分結(jié)合力的狀況1 1 結(jié)合水分結(jié)合水分 包括物料細胞壁內(nèi)的水分、物料內(nèi)毛細管中的水包括物料細胞壁內(nèi)的水分、物料內(nèi)毛細管中的水分、及以結(jié)晶水的形態(tài)存在于固體物料之中的水分等。分、及以結(jié)晶水的形態(tài)存在于固體物料之中的水分等。 特點：籍化學力或物理化學力與物料相結(jié)合的，由于結(jié)合力特點：籍化學力或物理化學力與物料相結(jié)合的，由于結(jié)合力強，其蒸汽壓低于同溫度下純水的飽和蒸汽壓，致使干燥過程強，其蒸汽壓低于同溫度下純水的飽和蒸汽壓，致使干燥過程的傳質(zhì)推動力降低，故除去結(jié)合水分較困難。的傳質(zhì)推動力降低，故除去結(jié)合水分較困難。 食品

50、工程原理2 2 非結(jié)合水分非結(jié)合水分 包括機械地附著于固體表面的水分，如物料表包括機械地附著于固體表面的水分，如物料表面的吸附水分、較大孔隙中的水分等。面的吸附水分、較大孔隙中的水分等。特點：物料中非結(jié)合水分與物料的結(jié)合力弱，其蒸汽壓與同溫特點：物料中非結(jié)合水分與物料的結(jié)合力弱，其蒸汽壓與同溫度下純水的飽和蒸汽壓相同，干燥過程中除去非結(jié)合水分較容度下純水的飽和蒸汽壓相同，干燥過程中除去非結(jié)合水分較容易。易。 l物料的結(jié)合水分和非結(jié)合水分的劃分只取決于物料本身的性物料的結(jié)合水分和非結(jié)合水分的劃分只取決于物料本身的性質(zhì)，而與干燥介質(zhì)的狀態(tài)無關(guān)；質(zhì)，而與干燥介質(zhì)的狀態(tài)無關(guān)；l平衡水分與自由水分則還取

51、決于干燥介質(zhì)的狀態(tài)。干燥介質(zhì)平衡水分與自由水分則還取決于干燥介質(zhì)的狀態(tài)。干燥介質(zhì)狀態(tài)改變時，平衡水分和自由水分的數(shù)值將隨之改變。狀態(tài)改變時，平衡水分和自由水分的數(shù)值將隨之改變。強調(diào)：強調(diào)：食品工程原理 物料的總水分、平衡水分、自由水分、結(jié)合水分、非結(jié)物料的總水分、平衡水分、自由水分、結(jié)合水分、非結(jié)合水分之間的關(guān)系見圖示。合水分之間的關(guān)系見圖示?？偪偹址肿宰杂捎伤址制狡胶夂馑址址墙Y(jié)合水分非結(jié)合水分結(jié)結(jié)合合水水分分x*x0 x1空氣相對濕度空氣相對濕度100%100%物物料料的的含含水水量量0食品工程原理 在干燥過程中物料內(nèi)外的溫度不一致，溫度梯度促使水在干燥過程中物料內(nèi)外的溫度不一致

52、，溫度梯度促使水分傳遞（稱為熱導(dǎo)濕），方向是從高溫到低溫。分傳遞（稱為熱導(dǎo)濕），方向是從高溫到低溫。1 1 濕度梯度的形成濕度梯度的形成以上兩種梯度導(dǎo)致的水分傳遞稱為以上兩種梯度導(dǎo)致的水分傳遞稱為內(nèi)部擴散內(nèi)部擴散。 濕物料表面水分的汽化，遂形成物料內(nèi)部與表面的濕濕物料表面水分的汽化，遂形成物料內(nèi)部與表面的濕度差，促使物料內(nèi)部的水分向表面移動。度差，促使物料內(nèi)部的水分向表面移動。2 2 溫度梯度的形成溫度梯度的形成食品工程原理造成該分壓的原因是：造成該分壓的原因是：3 3 外部的傳質(zhì)推動力：外部的傳質(zhì)推動力： 水分由物料內(nèi)部擴散到表面后，便在水分由物料內(nèi)部擴散到表面后，便在表面氣化表面氣化，可認

53、為，可認為在表面附近存在一層氣膜，在氣膜內(nèi)水蒸氣分壓等于物料中水在表面附近存在一層氣膜，在氣膜內(nèi)水蒸氣分壓等于物料中水分的蒸氣壓，水分在氣相中的傳質(zhì)推動力為此蒸氣壓與氣相主分的蒸氣壓，水分在氣相中的傳質(zhì)推動力為此蒸氣壓與氣相主體中水蒸氣分壓之差。體中水蒸氣分壓之差。u對對流干燥，由于介質(zhì)的不斷流動，帶走氣化的水分；對對流干燥，由于介質(zhì)的不斷流動，帶走氣化的水分；u對真空干燥而言，則是氣化的水分被真空泵抽走。對真空干燥而言，則是氣化的水分被真空泵抽走。 水分的內(nèi)部擴散和表面汽化是同時進行的，但在干燥過水分的內(nèi)部擴散和表面汽化是同時進行的，但在干燥過程的不同階段其速率不同，從而控制干燥速率的機理也

54、不相同。程的不同階段其速率不同，從而控制干燥速率的機理也不相同。原因在于受到物料的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、濕度等條件和干燥介質(zhì)的影響。原因在于受到物料的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、濕度等條件和干燥介質(zhì)的影響。食品工程原理強化措施（對對流干燥而言）強化措施（對對流干燥而言） ：提高空氣的溫度，降低相對：提高空氣的溫度，降低相對濕度，改善空氣與物料的接觸和流動情況，均有助于提高干燥濕度，改善空氣與物料的接觸和流動情況，均有助于提高干燥速率。速率。在干燥過程中，當物料中水分表面汽化的速率小于內(nèi)部擴散在干燥過程中，當物料中水分表面汽化的速率小于內(nèi)部擴散的速率時，稱為的速率時，稱為表面汽化控制表面汽化控制；當物料中水分表面汽化的速

55、率大于內(nèi)部擴散的速率，稱為當物料中水分表面汽化的速率大于內(nèi)部擴散的速率，稱為內(nèi)部擴散控制內(nèi)部擴散控制。強化措施：從改善內(nèi)部擴散著手，如：減少物料厚度、使物料強化措施：從改善內(nèi)部擴散著手，如：減少物料厚度、使物料堆積疏松、攪拌或翻動物料、采用微波干燥等。堆積疏松、攪拌或翻動物料、采用微波干燥等。食品工程原理干燥速率：單位時間內(nèi)在單位干燥面積上汽化的水分量干燥速率：單位時間內(nèi)在單位干燥面積上汽化的水分量W。恒定干燥條件：干燥介質(zhì)的溫度、濕度、流速及與物料的接恒定干燥條件：干燥介質(zhì)的溫度、濕度、流速及與物料的接觸方式，在整個干燥過程中均保持恒定。觸方式，在整個干燥過程中均保持恒定。 u=dw/Ad

56、式中式中 u干燥速率干燥速率, ,kg/m2h ； W汽化水分量汽化水分量, ,kg A干燥面積干燥面積, ,m2； 干燥所需時間干燥所需時間, ,h 食品工程原理dW=-GdX u=dW/Ad=-GdX/Ad 式中式中 濕物料中絕對干料的量濕物料中絕對干料的量, ,kg ； X濕物料中干基的含水量濕物料中干基的含水量, ,kg水水/ /kg干物料；干物料； 負號表示物料含水隨著干燥時間的增加而減負號表示物料含水隨著干燥時間的增加而減少。少。 u=dw/Ad 食品工程原理影響干燥速率的因素影響干燥速率的因素（對對流干燥而言）（對對流干燥而言）濕物料的性質(zhì)與形狀：包括物理結(jié)構(gòu)、化學組成、形狀大小

57、、濕物料的性質(zhì)與形狀：包括物理結(jié)構(gòu)、化學組成、形狀大小、料層厚薄及水分結(jié)合方式。料層厚薄及水分結(jié)合方式。物料的濕度：物料的水分活度與濕度有關(guān)，因而影響干燥速物料的濕度：物料的水分活度與濕度有關(guān)，因而影響干燥速率。率。物料的溫度：溫度與水分的蒸氣壓和擴散系數(shù)有關(guān)。物料的溫度：溫度與水分的蒸氣壓和擴散系數(shù)有關(guān)。干燥介質(zhì)的狀態(tài)：溫度越高，相對濕度越低，干燥速率越大。干燥介質(zhì)的狀態(tài)：溫度越高，相對濕度越低，干燥速率越大。干燥介質(zhì)的流速：由邊界層理論可知，流速越大，氣膜越薄，干燥介質(zhì)的流速：由邊界層理論可知，流速越大，氣膜越薄，干燥速率越大。干燥速率越大。介質(zhì)與物料的接觸狀況：主要是指介質(zhì)的流動方向。流

58、動方介質(zhì)與物料的接觸狀況：主要是指介質(zhì)的流動方向。流動方向垂直于物料表面時，干燥速率最快。向垂直于物料表面時，干燥速率最快。食品工程原理ABCDEX表表面面溫溫度度干燥時間干燥時間ABCDEABCDEXU1 1 干燥曲線：干燥過程中物料含水量干燥曲線：干燥過程中物料含水量X與干燥時間與干燥時間t、物料表面物料表面溫度溫度的關(guān)系曲線。的關(guān)系曲線。 2 2 干燥速率曲線：物料干燥速率干燥速率曲線：物料干燥速率u與物料含水量與物料含水量X的關(guān)系曲線。的關(guān)系曲線。 食品工程原理干燥過程分為干燥過程分為恒速干燥恒速干燥和和降速干燥降速干燥兩個階段。兩個階段。 3 3 恒速干燥階段：恒速干燥階段： 如如B

59、C段所示（段所示（AB段為物料預(yù)熱段，此段所需時間很短，段為物料預(yù)熱段，此段所需時間很短，一般并入一般并入BC段考慮）。段考慮）。l除去的水分是非結(jié)合水；除去的水分是非結(jié)合水；l屬于表面汽化控制階段；屬于表面汽化控制階段；l物料表面的溫度始終保持為空氣的濕球溫度；物料表面的溫度始終保持為空氣的濕球溫度；l干燥速率的大小，主要取決于空氣的性質(zhì)，而與濕物料的性干燥速率的大小，主要取決于空氣的性質(zhì)，而與濕物料的性質(zhì)關(guān)系很小。質(zhì)關(guān)系很小。 此階段特點：此階段特點：食品工程原理 在恒速干燥階段中，空氣傳給物料的熱量等于水分汽化所在恒速干燥階段中，空氣傳給物料的熱量等于水分汽化所需的熱量，即需的熱量，即d

60、wrdQtw在干燥過程中，傳熱速率為在干燥過程中，傳熱速率為)(wttAddQ傳質(zhì)速率為：傳質(zhì)速率為：)(,HHkAddwtwsH所以，恒速干燥階段的干燥速率為所以，恒速干燥階段的干燥速率為)()(,wtwtwsHtwttrHHkAdrdQAddwU食品工程原理4 4 降速干燥階段：如降速干燥階段：如CE段所示段所示臨界點：臨界點：C點，該點的干燥速率點，該點的干燥速率Uc等于等速階段的干燥速率。等于等速階段的干燥速率。臨界含水量：臨界含水量： Xc越大，則會過早的轉(zhuǎn)入降速干燥階段，使在越大，則會過早的轉(zhuǎn)入降速干燥階段，使在相同的干燥任務(wù)下所需的干燥時間加長。臨界含水量與物料的相同的干燥任務(wù)下