第八章干燥五、干燥過(guò)程機(jī)理

干燥過(guò)程的機(jī)理一、平衡水分和自由水分三、固體物料的干燥機(jī)理二、結(jié)合水分和非結(jié)合水分在干燥過(guò)程中，水分的傳遞方向(干燥或吸濕)和限度(干燥程度)由水分在氣體和固體兩相間的平衡關(guān)系決定。一、平衡水分和自由水分1、平衡狀態(tài)：當(dāng)含水量為X的濕物料與一定溫度及濕度

的不飽和濕空氣接觸時(shí)，物料將失去自身的水分或吸收濕空氣中的水分，直到水分在物料表面的蒸汽壓等于濕空氣中的水汽分壓，此時(shí)即為平衡狀態(tài)。2、平衡水分和自由水分平衡水分（X*）影響因素：平衡水分與物料種類、空氣狀態(tài)有關(guān)；平衡水分是濕物料在一定的空氣狀態(tài)下干燥的極限；概念：與一定狀態(tài)的空氣接觸，達(dá)到平衡時(shí)濕物料的含水量，kg水分/kg絕干料；2、平衡水分和自由水分平衡水分（X*）平衡水分不僅取決于氣體的狀態(tài)，還與物料的種類有很大的關(guān)系。物料的平衡含水量隨相對(duì)濕度增大而增大，當(dāng)φ＝0時(shí)，X*＝0，即只有在絕干空氣中才有可能獲得絕干物料。吸水性弱小(平衡含水量)X相對(duì)濕度物料的平衡含水量與空氣的相對(duì)濕度百分?jǐn)?shù)的關(guān)系自由水分物料中所含的大于平衡水分的那部分水分，即干燥中能夠除去的水分，稱為自由水分。二、結(jié)合水分與非結(jié)合水分一定干燥條件下，水分除去的難易，分為結(jié)合水與非結(jié)合水。1、非結(jié)合水分：⑴與物料機(jī)械形式的結(jié)合，附著在物料表面的水；⑵具有和獨(dú)立存在的純水相同的蒸汽壓和汽化能力；⑶在干燥時(shí)容易除去。二、結(jié)合水分與非結(jié)合水分2、結(jié)合水分：結(jié)合水分按結(jié)合方式可分為：吸附水分、毛細(xì)管水分、溶脹水分(物料細(xì)胞壁內(nèi)的水分)和化學(xué)結(jié)合水分(結(jié)晶水)?；瘜W(xué)結(jié)合水分與溶脹水分(物料細(xì)胞壁內(nèi)的水分)以化學(xué)鍵形式與物料分子結(jié)合，結(jié)合力較強(qiáng)，難汽化；吸附水分和毛細(xì)管水分以物理吸附方式與物料結(jié)合，結(jié)合力相對(duì)較弱，易于汽化。濕含量X01.00.6相對(duì)濕度總水分結(jié)合水分非結(jié)合水分0.80.40.2結(jié)合水分和非結(jié)合水分的劃分濕含量X01.00.6相對(duì)濕度總水分結(jié)合水分非結(jié)合水分0.80.40.2幾種水分的劃分平衡水分自由水分平衡水分一定是結(jié)合水分；濕物料的水分自由水分:平衡水分：非結(jié)合水分和一部分容易除去的結(jié)合水分不能除去的結(jié)合水分結(jié)論自由水分包括了全部非結(jié)合水分和一部分結(jié)合水分。

物料內(nèi)水分=平衡水分+自由水分自由水分=非結(jié)合水分+部分結(jié)合水分=結(jié)合水分+非結(jié)合水分干燥過(guò)程：當(dāng)濕物料與不飽和空氣接觸時(shí)，X向X*接近，干燥過(guò)程的極限為X*。三、固體物料的干燥機(jī)理吸濕過(guò)程：若X<Xh

，則物料將吸收飽和氣體中的水分使?jié)窈吭黾又翝窈縓h，即最大吸濕濕含量，物料不可能通過(guò)吸收飽和氣體中的濕份使?jié)窈砍^(guò)Xh。

在干燥時(shí)，當(dāng)濕物料中的含水量大于該條件下的平衡含水量，與濕空氣接觸，濕物料表面水分汽化，向濕空氣中擴(kuò)散，同時(shí)濕物料內(nèi)部的水分借擴(kuò)散作用向表面移動(dòng)并汽化；也就是說(shuō)干燥過(guò)程中，同時(shí)進(jìn)行內(nèi)部擴(kuò)散和表面汽化；實(shí)際上，在干燥干燥時(shí)，物料表面水分汽化速率大于內(nèi)部擴(kuò)散速率，則稱為內(nèi)部擴(kuò)散控制，反之，則為表面汽化控制。

在常壓25℃下，水分在ZnO與空氣間的平衡關(guān)系為：相對(duì)濕度＝100%，平衡含水量X*＝0.02kg水/kg干料；相對(duì)濕度＝40%，平衡含水量X*＝0.007kg水/kg干料；現(xiàn)ZnO的含水量為0.25kg水/kg干料，令其與25℃，＝40%的空氣接觸，求物料的自由水分、平衡水分、結(jié)合水分和非結(jié)合水分。例題分析1.在一定溫度下，物料中結(jié)合水分和非結(jié)合水分的劃分是根據(jù)物料的性質(zhì)而定的；平衡水分和自由水分是根據(jù)物料的性質(zhì)和接觸的空氣狀態(tài)而定的。2.在一定空氣狀態(tài)下干燥某物料，能用干燥方法除去的水分為自由水分；首先除去的水分為非結(jié)合水分；不能用干燥方法除的水分為平衡水分。3.已知某物料含水量X=

0.4kg水.kg-1絕干料，從該物料干燥速率曲線可知：臨界含水量Xc=0.25kg水.kg-1絕干料，平衡含水量X*=0.05kg水.kg-1絕干料，則物料的非結(jié)合水分為0.15結(jié)合水分為0.25

，自由水分為0.35

，可除去的結(jié)合水分為0.2。習(xí)題4、用相對(duì)濕度為0.6的空氣干燥含水量為0.43（干