干燥圖例的教案

干燥圖例的教案第1頁/共151頁干燥目的1為了滿足工業(yè)成品的貯存、運(yùn)輸、使用、加工等方面的要求。如：中藥飲片的含水量全草類、花類根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，全草類、花類中藥飲片的含水量應(yīng)為7％一ll％。由于此類飲片易于破碎，含水量過低將造成藥材的破損；含水量過大，則容易發(fā)霉變質(zhì)，不利于保存。第2頁/共151頁干燥目的2根及根莖類根及根莖類飲片較易于保存，此類飲片的含水量可控制在6％一13％。冬、春季水分含量可靠近上限，夏季接近下限為宜。對(duì)于容易吸潮及淀粉、糖含量大的根及根莖類飲片，應(yīng)重點(diǎn)監(jiān)測(cè)。此類飲片的含水量應(yīng)控制在6％～10％之間。第3頁/共151頁干燥目的3果實(shí)、種子類果實(shí)、種子類飲片含有大量的糖、油、淀粉，比較容易生蟲、霉變、走油。其水分含量范圍可控制在5％-9％。中藥片劑顆粒含水量一般為3%～5%。一般化學(xué)藥品片劑顆粒含水量為1%～3%，個(gè)別例外。

第4頁/共151頁干燥概述1除濕基本方法:⑴機(jī)械除濕：沉降、過濾、離心分離、壓榨等。⑵物理化學(xué)除濕：用吸濕劑去濕，如硅膠、氯化鈣。⑶熱能除濕(干燥)：利用熱能將濕物料水分變成蒸汽而除去。工業(yè)除濕:先機(jī)械除濕再干燥.第5頁/共151頁干燥方式概述1干燥方式:⑴熱傳導(dǎo)干燥——利用熱傳導(dǎo)方式，將濕物料溫升到溶劑沸點(diǎn)或以上，使溶劑氣化而除濕。如：滾筒干燥器、廂式真空干燥器。⑵熱對(duì)流干燥——利用不飽和熱空氣或熱煙氣，以對(duì)流傳熱方式，使物料受熱，濕份氣化。如：帶式、氣流式、流化床、噴霧式干燥器。第6頁/共151頁干燥方式概述2⑶輻射干燥——利用紅外線、太陽光的熱效應(yīng)，使物料吸收輻射能之后，加劇濕份分子的熱運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生熱量，濕份被氣化。一般輻射能的入射頻率與分子熱運(yùn)動(dòng)頻率相同時(shí)，形成共振時(shí)，干燥效果最好。紅外干燥器主要的組成有：熱源（對(duì)紅外發(fā)生器進(jìn)行加熱）、紅外發(fā)生器（在一定的溫度范圍內(nèi)，可產(chǎn)生特定頻率的紅外線，一般為金屬氧化物涂層）。第7頁/共151頁干燥方式概述3⑷微波、高頻干燥——高頻、微波是一種能量，但并非熱能，產(chǎn)生于高頻電磁場(chǎng)中。物料吸收此電磁能后，物料中極性分子的偶極子將高速旋轉(zhuǎn)，電磁能轉(zhuǎn)化為熱能，而使水分氣化。

高頻波：頻率在和Hz的電磁波。

微波：頻率在和Hz的電磁波。第8頁/共151頁干燥方式概述4冷凍干燥——在低溫、低壓條件下，溶劑以固態(tài)方式存于濕物料，此時(shí)，利用載熱體提供少許熱量即可使?jié)穹葜苯託饣ㄉA），從而使物料含濕量降低（低至0.5%）。此方法廣泛應(yīng)用于各種粉針劑的干燥操作中（凍干粉），既降低操作中物料的熱敏性，也增強(qiáng)成品的溶解性。但需用真空、冷凍系統(tǒng)，費(fèi)用較高。第9頁/共151頁真空干燥干燥操作可在不同的壓強(qiáng)下進(jìn)行，如常壓、真空。真空干燥時(shí)適用于：①熱敏性物料；②具氧化性、易燃性物料；③要求含濕量達(dá)到極低的物料；④溶劑蒸汽需要回收或?qū)Υ髿庥形廴镜奈锪稀５?0頁/共151頁本章介紹重點(diǎn)-熱對(duì)流干燥以不飽和熱空氣為干燥介質(zhì)，去除濕物料中的水分。空氣是載熱體，又是載濕體。流動(dòng)的熱空氣加熱物料，使其中水分氣化，氣化水分由空氣帶走。干燥從物料表面開始，而后繼續(xù)向物料內(nèi)部漸行。推動(dòng)力：物料表面氣膜中的水蒸氣分壓和空氣中水蒸氣分壓之差。第11頁/共151頁第12頁/共151頁濕空氣的物理性質(zhì)1概念（均以1絕干空氣為基準(zhǔn)）水汽分壓

——濕空氣中水蒸氣的分壓數(shù)值?？諝饪倝?。濕度H—空氣中含水量的絕對(duì)數(shù)值。單位為。計(jì)算式為：第13頁/共151頁濕空氣的物理性質(zhì)2相對(duì)濕度百分?jǐn)?shù)φ—空氣中含水量的相對(duì)值。指空氣偏離飽和狀態(tài)或絕干狀態(tài)的程度。。與濕度值關(guān)系：

比體積νH–反映單位質(zhì)量絕干空氣和它所帶水分所占據(jù)的體積。（單位：）計(jì)算式為：第14頁/共151頁濕空氣的物理性質(zhì)3比熱cH--反映單位質(zhì)量絕干空氣和它所帶水分溫度發(fā)生1℃的變化而引起的熱量變化。（單位為：）。計(jì)算式如下：第15頁/共151頁濕空氣的物理性質(zhì)4焓I--反映單位質(zhì)量絕干空氣和它所帶水分所具有的內(nèi)能。（單位為：）。計(jì)算式為：干球溫度t—空氣的真實(shí)溫度,用普通溫度計(jì)所測(cè)數(shù)值。第16頁/共151頁濕空氣性質(zhì)例題1若常壓下某濕空氣的溫度為20℃，濕度為0.014673kg/kg絕干氣，試求：⑴濕空氣的相對(duì)濕度；⑵濕空氣的比容；⑶濕空氣的比熱；⑷濕空氣的焓。若將該空氣等濕升溫到50℃，上述空氣參數(shù)如何變化？第17頁/共151頁濕空氣的物理性質(zhì)5濕球溫度tw

–用濕球溫度計(jì)測(cè)定，所得到的水的溫度?？捎糜诜从晨諝獾暮瑵窳壳闆r。計(jì)算式為：絕熱飽和冷卻溫度tas

–空氣絕熱降溫達(dá)飽和時(shí)的溫度值。與濕球溫度相等。計(jì)算式為：對(duì)空氣-水蒸氣系統(tǒng)而言，此兩溫度數(shù)值相等。第18頁/共151頁干、濕球溫度例題

在常壓下，測(cè)得空氣的干球溫度值為60℃，濕球溫度值為30℃，試計(jì)算空氣的濕度值和露點(diǎn)溫度。第19頁/共151頁第20頁/共151頁第21頁/共151頁濕空氣的物理性質(zhì)6露點(diǎn)td

–空氣等濕降溫達(dá)飽和的溫度。計(jì)算式為：已知空氣的濕度可確定空氣的露點(diǎn)，反之亦然。對(duì)飽和空氣：不飽和空氣：第22頁/共151頁濕空氣的物理性質(zhì)——濕度測(cè)量1.

干濕球溫度計(jì)原理：熱濕交換原理——在溫度、風(fēng)速、大氣壓強(qiáng)不變條件下，空氣相對(duì)濕度決定濕球紗布水分蒸發(fā)吸熱氣化的過程，干、濕球溫度計(jì)所測(cè)量的△t越大表示Ф越小，△t為0表示Ф=100%。類型：普通型、通風(fēng)型2.

毛發(fā)濕度計(jì)原理：脫脂毛發(fā)細(xì)孔吸濕伸長(zhǎng)，干燥縮短，形變?cè)怼梭w脫脂毛發(fā)表面毛細(xì)孔吸濕纖維組織膨脹伸長(zhǎng)，失水纖維組織收縮變短，可以表示空氣Ф。類型：自記型、讀數(shù)型

3.

電阻濕度計(jì)原理：感濕元件氯化鋰的電阻R隨Ф的變化而變化第23頁/共151頁濕空氣的性質(zhì)例題2常壓下濕空氣的溫度為30℃，濕度為0.02403kg/kg絕干氣，試計(jì)算濕空氣的各種性質(zhì)，即：⑴分壓p；⑵露點(diǎn)td

；⑶絕熱飽和溫度tas

；⑷濕球溫度tw

。第24頁/共151頁濕空氣的性質(zhì)例題3常壓下，60℃的空氣。①若其濕球溫度為30℃，求該空氣的濕度和相對(duì)濕度？②若其露點(diǎn)溫度為30℃，求該空氣的濕度和相對(duì)濕度？第25頁/共151頁問題空氣的濕度和相對(duì)濕度都是反映空氣含水量情況的物理量,兩者有何關(guān)系?在知道濕空氣比體積時(shí),如何確定空氣的密度?空氣的濕球溫度如何反映空氣的含水量?空氣的三個(gè)溫度值有何數(shù)值關(guān)系?第26頁/共151頁第27頁/共151頁濕-焓（H-I)圖上的基本線群1等濕度線群（H的范圍為0～0.2kg/kg絕干氣）：任一濕度不變時(shí)，此線為平行與縱軸的豎直線。等焓線群（I的范圍為0～680kj/kg絕干氣）：任一焓值不變時(shí)，此線為平行于斜軸的傾斜線。第28頁/共151頁濕-焓（H-I)圖上的基本線群2等溫線群：取定任一不變的溫度值，在公式中，I和H呈線性關(guān)系，可描點(diǎn)作出每一溫度下的該線。不同的溫度下，該線斜率不同，故每線不平行。第29頁/共151頁濕-焓（H-I)圖上的基本線群3等相對(duì)濕度線群：由公式知，在固定相對(duì)濕度值下，任意取定一個(gè)濕度值，可獲得一個(gè)與對(duì)應(yīng)的溫度值。由多個(gè)對(duì)應(yīng)的濕度-溫度值，描點(diǎn)得該線。水蒸氣分壓線：據(jù)公式知，每一水蒸氣分壓和空氣濕度為唯一對(duì)應(yīng)關(guān)系。第30頁/共151頁H-I圖應(yīng)用1-確定空氣狀態(tài)點(diǎn)由兩個(gè)獨(dú)立狀態(tài)參數(shù)確定空氣的唯一狀態(tài)點(diǎn)，并由此而確定出空氣的其他物理性質(zhì)參數(shù)。

獨(dú)立狀態(tài)參數(shù)對(duì):凡不在同一條等濕線或等焓線上的狀態(tài)參數(shù)。或者是不具有唯一對(duì)應(yīng)數(shù)值關(guān)系的參數(shù)對(duì)。第31頁/共151頁非獨(dú)立狀態(tài)參數(shù)對(duì)濕球溫度和焓：。絕熱飽和冷卻溫度和焓：?？諝獾臐穸群吐饵c(diǎn)：?？諝獾臐穸群退謮海骸Ｋ謮汉吐饵c(diǎn)：。第32頁/共151頁H-I圖應(yīng)用2-確定兩股狀態(tài)不同的空氣混合后的混合狀態(tài)點(diǎn)依據(jù)杠桿規(guī)則：混合狀態(tài)點(diǎn)位于兩股相混合空氣初始狀態(tài)點(diǎn)連線之間?；旌蠣顟B(tài)點(diǎn)到兩初始空氣狀態(tài)點(diǎn)的連線距離與兩空氣的絕干空氣質(zhì)量成反比。

第33頁/共151頁H-I圖應(yīng)用2（續(xù)）設(shè)兩股空氣初始狀態(tài)點(diǎn)分別為A、B兩點(diǎn)，各自的絕干空氣質(zhì)量為和，混合后的狀態(tài)點(diǎn)為M點(diǎn)。則有以下成立：M點(diǎn)位于A、B連線之間。線段長(zhǎng)度符合公式：第34頁/共151頁H-I圖應(yīng)用2（再續(xù)）——混合空氣狀態(tài)參數(shù)獲得混合后的濕度值（依質(zhì)量守恒）：混合后的焓值（依能量守恒）：第35頁/共151頁注意事項(xiàng)在等溫線上，H-I圖可用以求算三種溫度值：干球溫度t和濕球溫度tw

（絕熱飽和冷卻溫度tas

）和露點(diǎn)td第36頁/共151頁第37頁/共151頁例題:確定空氣的狀態(tài)點(diǎn)⑴——根據(jù)一對(duì)參數(shù)：t~tw..⑵——根據(jù)一對(duì)參數(shù)：t~td

⑶——根據(jù)一對(duì)參數(shù)：t~φ第38頁/共151頁第39頁/共151頁H-I圖應(yīng)用例1在H-I圖中確定例5-1中20℃及50℃時(shí)的1和4兩項(xiàng)。第40頁/共151頁H-I圖應(yīng)用例2在H-I圖上確定例5-1空氣的后3項(xiàng).第41頁/共151頁第42頁/共151頁第43頁/共151頁濕物料的含水量表示方法干基含水量X—物料中的水分質(zhì)量與物料中絕干料質(zhì)量之比.濕基含水量w—物料中水分質(zhì)量與物料總質(zhì)量之比.X與w的關(guān)系:X=w/(1-w)w=X/(1+X)第44頁/共151頁干燥靜力學(xué)1確定出空氣和物料在干燥器的初始與最終狀態(tài),并通過對(duì)干燥器做物料衡算,得出如下項(xiàng):⑴水分蒸發(fā)量;⑵新鮮空氣消耗量;⑶干燥產(chǎn)品產(chǎn)量;第45頁/共151頁第46頁/共151頁干燥靜力學(xué)2水分蒸發(fā)量計(jì)算式：式中L—絕干空氣消耗量；

G—絕干物料流入量；

H—空氣濕度；

X—物料干基含水量；下標(biāo)“1”—進(jìn)口，“2”—出口。第47頁/共151頁干燥靜力學(xué)3新鮮空氣消耗量：絕干空氣消耗量：干燥產(chǎn)品產(chǎn)量

——對(duì)物料中絕干料作物料衡算，有：第48頁/共151頁干燥靜力學(xué)對(duì)干燥器做能量衡算,得出如下項(xiàng):⑷預(yù)熱器消耗的熱量;⑸干燥器中補(bǔ)充的熱量;⑹干燥操作消耗的總熱量;⑺干燥系統(tǒng)的熱效率.

熱效率為水分蒸發(fā)耗熱與總耗熱量之比的百分?jǐn)?shù).第49頁/共151頁第50頁/共151頁第51頁/共151頁干燥靜力學(xué)4預(yù)熱器消耗熱量

——對(duì)預(yù)熱器作能量衡算，得:干燥器消耗的熱量

——對(duì)干燥器作能量衡算，得:第52頁/共151頁干燥靜力學(xué)5干燥系統(tǒng)總耗熱：對(duì)上式做簡(jiǎn)化，兩個(gè)假設(shè)：干燥廢氣和新鮮空氣中，水蒸氣的焓值相等。即：。物料的焓值可以用平均比熱表達(dá)。第53頁/共151頁干燥靜力學(xué)6干燥系統(tǒng)總耗熱的另一計(jì)算式：式中——物料的比熱，即。熱量被用于：①加熱空氣；②水分蒸發(fā)；③物料加熱；④熱損失。第54頁/共151頁干燥靜力學(xué)7干燥器的熱效率：指干燥過程中，被有效利用的熱量占全部干燥耗熱的百分?jǐn)?shù)。計(jì)算式為：

第55頁/共151頁干燥過程物料及能量衡算例常壓下以溫度為20℃，相對(duì)濕度為60%的新鮮空氣為介質(zhì)，干燥某種濕物料?？諝庠陬A(yù)熱器中被加熱到90℃后送入干燥器，離開時(shí)的溫度為45℃，濕度為0.022kg/kg絕干氣。每小時(shí)有1100kg溫度為20℃，濕基含水量為3%的濕物料送入干燥器，物料離開干燥器時(shí)溫度升至60℃，濕基含水量降到0.2%。濕物料第56頁/共151頁續(xù)上的平均比熱為3.28kj/（kg絕干料.℃)。忽略預(yù)熱器向周圍的熱損失，干燥器的熱損失為1.2kW。試求：⑴水分蒸發(fā)量W；⑵新鮮空氣消耗量Lo

；⑶若風(fēng)機(jī)裝在預(yù)熱器的新鮮空氣入口處，求風(fēng)機(jī)的風(fēng)量；⑷預(yù)熱器消耗的熱量Qp

；⑸干燥系統(tǒng)消耗的總熱量Q；⑹向干燥器補(bǔ)充的熱量QD

；⑺干燥系統(tǒng)的熱效率。第57頁/共151頁第58頁/共151頁空氣在干燥器內(nèi)的狀態(tài)變化根據(jù)空氣在干燥過程中,焓值的變化情況,可有:⑴等焓過程;⑵非等焓過程;⑶等溫或溫升過程.

第59頁/共151頁等焓干燥過程假定不向干燥器中補(bǔ)充熱量，即QD=0。忽略干燥器向周圍散失的熱量，即QL=0。物料進(jìn)出干燥器的焓相等，即G(I2,-I1,)=0。結(jié)論：I1=I2第60頁/共151頁第61頁/共151頁非等焓干燥過程假定（1）操作線在過點(diǎn)B等焓線的下方：不向干燥器中補(bǔ)充熱量，即QD=0。不能忽略干燥器向周圍散失的熱量，即QL≠0。物料進(jìn)出干燥器的焓不相等，即G(I2,-I1,)≠0結(jié)論：I1﹥I2第62頁/共151頁非等焓干燥過程假定（2）操作線在過點(diǎn)等焓線B的上方（I1﹤I2

）向干燥器中補(bǔ)充的熱量大于損失的熱量和加熱物料消耗的熱量之和。QD﹥G(I2,-I1,)+QL。第63頁/共151頁非等焓干燥過程假定（3）操作線為過點(diǎn)B的等溫線向干燥器補(bǔ)充的熱量足夠多，恰使干燥過程在等溫下進(jìn)行。第64頁/共151頁第65頁/共151頁空氣通過干燥器狀態(tài)參數(shù)的變化例題1

在常壓連續(xù)逆流干燥器中將某種物料自濕基含水量50%干燥到6%。采用廢氣循環(huán)操作，即由干燥器出來的一部分廢氣和新鮮空氣相混合，混合氣經(jīng)預(yù)熱器加熱到必要的溫度后再送入干燥器。循環(huán)比（廢氣中絕干空氣質(zhì)量和混合氣中絕干空氣質(zhì)量之比）為0.8。設(shè)空氣在干燥器中經(jīng)歷等焓增濕過程。第66頁/共151頁續(xù)上

已知新鮮空氣的狀態(tài):to=25℃，Ho=0.005kg水／kg絕干氣。廢氣的狀況為：t2=38℃，H2=0.034kg水／kg絕干氣。試求每小時(shí)干燥1000kg濕物料所需新鮮空氣量及預(yù)熱器的傳熱量。設(shè)預(yù)熱器的熱損失可忽略。第67頁/共151頁第68頁/共151頁第69頁/共151頁空氣通過干燥器狀態(tài)參數(shù)的變化例題2

常壓氣流干燥器內(nèi),空氣和物料在進(jìn)出干燥系統(tǒng)的狀態(tài)變化如下圖所示,試計(jì)算:⑴新鮮空氣消耗量;⑵單位時(shí)間內(nèi)預(yù)熱器消耗的熱量,忽略預(yù)熱器的熱損失;⑶干燥器的熱效率.第70頁/共151頁第71頁/共151頁第72頁/共151頁干燥動(dòng)力學(xué)物料在干燥器內(nèi)從初始含水量降低到最終含水量過程中,干燥速率和干燥時(shí)間如何確定?—?jiǎng)恿W(xué)討論內(nèi)容。跟物料內(nèi)水分的性質(zhì)、物料種類、水分在物料內(nèi)的擴(kuò)散速率等因素有關(guān)。第73頁/共151頁濕物料的種類被干燥的物料總的來說，可分為三類：多孔吸濕性物料——①物料有空隙；②物料內(nèi)充滿水分后，孔隙被水分占滿，物料被完全干燥之后，孔隙內(nèi)被空氣充滿；③干燥之后，體積縮小。多孔非吸濕物料——①②與前者相同，不同的是干燥前后，物料無體積變化。無孔物質(zhì)——指尼龍、肥皂之類。無孔隙，水分只能在物料表面被汽化。第74頁/共151頁物料中的水分種類1根據(jù)水分和物料的結(jié)合方式有:⑴機(jī)械水分——用機(jī)械方法可除去的水分。⑵物理機(jī)械結(jié)合水——毛細(xì)管中的水分。⑶化學(xué)物理結(jié)合水——只有變成蒸汽才能被除去的水分。⑷化學(xué)結(jié)合水——化學(xué)結(jié)晶水，普通干燥方法一般難以被除去。第75頁/共151頁物料中的水分種類2根據(jù)干燥過程中能否除去,有:⑴平衡水分—與狀態(tài)一定的空氣最終達(dá)到平衡時(shí)，物料內(nèi)剩余水分所對(duì)應(yīng)的干基含水量為平衡含水量。低于部分的物料內(nèi)部水分。⑵自由水分—物料內(nèi)已被干燥而除去的水分。物料內(nèi)超出部分的水分。平衡含水量隨物料種類、空氣狀態(tài)而變。第76頁/共151頁第77頁/共151頁物料中的水分種類3從干燥的難易來論，物料內(nèi)的水分又分為：結(jié)合水分——低于部分的物料內(nèi)部水分。此時(shí)物料表面氣膜中的水汽分壓低于操作溫度下水的飽和蒸汽壓，水分難以除去。非結(jié)合水分——高于部分的物料內(nèi)部水分。此時(shí)物料表面氣膜中的水汽分壓等于操作溫度下水的飽和蒸汽壓，水分極易被除去（相當(dāng)于從自由液面將水分氣化。第78頁/共151頁第79頁/共151頁恒定干燥恒定干燥———在空氣狀態(tài)保持恒定(等溫、等濕)條件下而進(jìn)行的干燥操作。一般地，用大量空氣對(duì)少量物料干燥，且保持空氣與物料接觸方式不變，即為恒定干燥。第80頁/共151頁恒定干燥實(shí)驗(yàn)恒定干燥實(shí)驗(yàn)步驟:⑴取少量物料,先稱重，并測(cè)表面溫度。⑵將物料放入干燥器，送入狀態(tài)一定的空氣。每隔一定的時(shí)間（如20～30min）將物料取出,稱重、測(cè)表面溫度。直到物料質(zhì)量保持恒定。⑶將已達(dá)恒重的物料繼續(xù)送入電烤箱進(jìn)行烘烤，在不引起物料分解的溫度條件下，直到物料質(zhì)量再次達(dá)到恒重結(jié)束。⑷上述溫度、質(zhì)量數(shù)據(jù)用下表而整理?？尚纬蓛蓷l干燥曲線。第81頁/共151頁試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理表1第82頁/共151頁干燥曲線數(shù)據(jù)1干燥時(shí)間(min)物料表面溫度(℃)第83頁/共151頁干燥曲線數(shù)據(jù)2物料干基含水量(kg/kg絕干料)干燥時(shí)間(min)第84頁/共151頁第85頁/共151頁干燥曲線說明從物料的干燥最初態(tài)A到干燥的最終平衡態(tài)E，物料經(jīng)歷了以下變化過程：AB段：物料的預(yù)熱，熱量主要使物料升溫，也使少部分水分被氣化。BC段：物料表面維持等溫（），熱量只用于水分氣化。CDE段：物料繼續(xù)升溫，水分量繼續(xù)減少，熱量用于水分氣化和加熱物料。第86頁/共151頁干燥速率及其曲線干燥速率U—單位時(shí)間、單位干燥面積上所蒸發(fā)出來的水分質(zhì)量。干燥速率曲線—將U和物料中干基含水量之間的變化關(guān)系用曲線表達(dá)。第87頁/共151頁第88頁/共151頁干燥速率ABC段—恒速干燥段.CDE段—降速干燥段.C點(diǎn)—臨界點(diǎn)。對(duì)應(yīng)含水量為臨界含水量。總體情況:先恒速后降速。第89頁/共151頁先恒速后降速原因1恒速段—物料初始含水量高,表面水分被蒸發(fā)的同時(shí),物料內(nèi)部水分可源源不斷地送達(dá)表面予以補(bǔ)充。因補(bǔ)充及時(shí),此時(shí)只取決于表面干燥（傳熱）條件，而干燥（傳熱）條件是恒定的，故干燥速率為恒定。此段實(shí)為表面汽化控制階段。第90頁/共151頁先恒速后降速原因2降速段—當(dāng)物料內(nèi)部含水量降低到臨界含水量值時(shí),內(nèi)部水分減少到了一定的程度,此時(shí),內(nèi)部擴(kuò)散出來的水分不足以及時(shí)補(bǔ)充表面氣化的水分量,致使干燥速率逐漸降低。

此段為內(nèi)部遷移控制階段。第91頁/共151頁臨界含水量高低的影響和改變對(duì)干燥的影響：臨界含水量越高,物料越早進(jìn)入降速段,總體干燥速率減小,達(dá)到規(guī)定含水量所需時(shí)間越長(zhǎng),物料受熱不均勻程度變高,干燥產(chǎn)品質(zhì)量越差。提高的措施：恒速段,凡能提高傳熱速率的措施都可提高干燥速率進(jìn)而降低臨界含水量,故可采取:⑴減薄物料層厚度;⑵空氣高速流動(dòng);⑶物料被吹成顆粒.第92頁/共151頁恒速階段干燥時(shí)間確定由干燥速率定義式，對(duì)干燥時(shí)間積分得恒速干燥段時(shí)間計(jì)算式：式中，干燥速率可來源于：⑴實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；⑵經(jīng)驗(yàn)估算。第93頁/共151頁恒定干燥恒速階段干燥時(shí)間例1在恒定的干燥條件下，測(cè)得某物料的干燥速率曲線如前述圖5-13所示。若將該物料自初始含水量X1=0.38kg水／kg絕干料干燥到X2=0.25kg水／kg絕干料。已知單位干燥面積的絕干物料量G／S=21.5kg絕干料／m2

。試估算干燥時(shí)間。第94頁/共151頁恒速干燥段干燥速率估算本段為物料表面?zhèn)鳠峥刂贫危薀崃總鬟f情況為：空氣傳熱給濕物料表面——對(duì)流傳熱速率是：水分氣化所需熱量：兩熱量相等，所以：第95頁/共151頁空氣與物料之間對(duì)流傳熱系數(shù)空氣平行流過靜止?jié)裎锪媳砻妫?/p>

空氣垂直流過靜止物料層：式中，——對(duì)流傳熱系數(shù)，。

——空氣質(zhì)量流速，。上述公式均為經(jīng)驗(yàn)公式，無須考慮物理量單位之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。第96頁/共151頁空氣與物料之間對(duì)流傳熱系數(shù)2空氣與懸浮顆粒之間的對(duì)流傳熱：式中：——顆粒平均直徑，mm；

——顆粒沉降速度，m/s；

——空氣導(dǎo)熱系數(shù)，；

——空氣的運(yùn)動(dòng)粘度，。第97頁/共151頁恒定干燥恒速階段干燥時(shí)間例2某種顆粒物料放在長(zhǎng)、寬各為0.5m的淺盤里進(jìn)行干燥。平均溫度為65℃、濕度為0.02kg／kg絕干氣的常壓空氣以4m／s的速度平行地吹過濕物料表面，淺盤的底部及周圍絕熱良好。試求恒速干燥階段中每小時(shí)氣化的水分量。第98頁/共151頁降速階段干燥時(shí)間臨界含水量之后，物料進(jìn)入降速干燥階段，此時(shí)由于干燥速率U不再是常數(shù)，而是變化的——隨物料含水量X而變，故必須找出U、X之間函數(shù)關(guān)系才能確定，經(jīng)積分后計(jì)算。第99頁/共151頁降速階段干燥時(shí)間2為簡(jiǎn)便，在沒有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)情況下，一般設(shè)降速段為直線關(guān)系，即U-X為一條直線，所以臨界點(diǎn)坐標(biāo)為（、），平衡點(diǎn)的坐標(biāo)為(、0)。該直線斜率為第100頁/共151頁降速階段干燥時(shí)間3

對(duì)任意點(diǎn)（U、X)而言，其干燥速率為代入積分式，將為：第101頁/共151頁第102頁/共151頁恒定干燥降速階段干燥時(shí)間例1若將前例1的濕物料干燥到=0.04kg水／kg絕干料。試求所需的干燥時(shí)間。第103頁/共151頁本例附表第104頁/共151頁恒定干燥降速階段干燥時(shí)間例2

在一間歇操作干燥器中對(duì)某物料進(jìn)行干燥，干燥速率曲線如下圖所示。若將該物料由由濕基含水量27%降低到5%，濕物料質(zhì)量為200kg，干燥表面積為，裝卸周期為1h，確定每批物料的干燥周期。第105頁/共151頁第106頁/共151頁恒定干燥降速階段干燥時(shí)間例3

在恒定干燥條件下，物料從=0.33kg/kg被干燥到=0.09kg/kg，共需要7h，問繼續(xù)干燥到=0.07kg/kg，再需要多少時(shí)間？已知=0.16kg/kg，而=0.05kg/kg，降速干燥階段的U-X線為近似線性。第107頁/共151頁第108頁/共151頁變動(dòng)條件逆流干燥器內(nèi)溫度分布情況第109頁/共151頁干燥器的類型多樣，原因：濕物料的性質(zhì)不同——濕度、耐熱性、分散性、粘性、耐酸堿性、防爆性；物料最初形態(tài)不同——塊狀、粒狀、溶液、漿液、膏糊狀；生產(chǎn)能力、生產(chǎn)規(guī)模不同；干燥產(chǎn)品的要求不同——成品含水量、形狀、粒度、強(qiáng)度不同。第110頁/共151頁干燥設(shè)備類型(據(jù)傳熱方式)對(duì)流干燥器傳導(dǎo)干燥器輻射干燥器介電加熱干燥器冷凍干燥器第111頁/共151頁廂式干燥器普通常壓間歇干燥器，對(duì)流傳熱干燥?？杀３治锪系耐暾庑?，特別適合于多品種、數(shù)量少的干燥。類型有：空氣平行流動(dòng)型、空氣穿流型、真空盤架式、隧道式等。第112頁/共151頁第113頁/共151頁第114頁/共151頁第115頁/共151頁帶式干燥器過程：物料置于輸送帶上，流經(jīng)干燥室時(shí)被干燥。干燥器有多個(gè)干燥室，每室依次進(jìn)行上吹、下吹、冷卻。各室工作參數(shù)——空氣溫度、流速、濕度、廢氣循環(huán)量可單獨(dú)設(shè)置，達(dá)到過程的優(yōu)化。產(chǎn)品質(zhì)量均勻、物料外形完整。設(shè)備維修簡(jiǎn)單、方便，但面積大、噪音高。第116頁/共151頁第117頁/共151頁第118頁/共151頁氣流干燥器問題為什么在干燥管的1米左右傳熱量極高?如何通過簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)確證該點(diǎn)？適用于什么樣的物料干燥?不適用于什么情況?有何工作特點(diǎn)?干燥管做成變徑或脈沖管形式有何依據(jù)？第119頁/共151頁第120頁/共151頁第121頁/共151頁第122頁/共151頁氣流干燥器工作特點(diǎn)1所有顆粒懸浮于熱氣流中，兩相有極大的接觸面積，強(qiáng)化熱傳熱，使傳熱系數(shù)極高，傳熱速率、干燥速率高，可大大降低物料的臨界含水量。干燥操作時(shí)間極短、一般為0.5~2秒，物料即使在高溫介質(zhì)中操作，出料溫度也極低。第123頁/共151頁氣流干燥器工作特點(diǎn)2過程集粉碎、輸送、干燥、分離于一體，簡(jiǎn)化流程，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。顆粒高速不定向流動(dòng)，相互碰撞或碰壁，易破碎。粉塵處理量大。氣速高，流動(dòng)阻力大，動(dòng)力消耗大。干燥管需有幾十米高度，廠房需滿足該要求。第124頁/共151頁沸騰床干燥器問題與氣流干燥器中物料的干燥有何相同處,又有何不同處?空氣流速適宜范圍如何確定?如何出料?帶來什么問題?單層型、多層型、多室型如何工作?第125頁/共151頁第126頁/共151頁與氣流干燥器相比的異同顆粒懸浮，傳熱系數(shù)大。氣速可更低，流動(dòng)阻力更小，顆粒不致過多地破碎、動(dòng)力消耗也低?？蛇m用尺寸更大顆粒的干燥（6mm以下）。顆粒出料時(shí)間可控制，即干燥時(shí)間可調(diào)，對(duì)需長(zhǎng)時(shí)間干燥且經(jīng)過降速干燥階段的物料適用。第127頁/共151頁第128頁/共151頁第129頁/共151頁第130頁/共151頁第131頁/共151頁噴霧干燥器問題為什么適用于熱敏性物料的干燥?有哪些噴霧器裝置?各自霧化原理？熱空氣和物料在器內(nèi)有哪些相對(duì)運(yùn)動(dòng)方式?各有何適用性?第132頁/共151頁第133頁/共151頁第134頁/共151頁第135頁/共151頁各霧化器的霧化原理1離心式——高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)盤產(chǎn)生的離心力場(chǎng)，將料液甩出而霧化。適用于固相含量較高的物料。氣流式——利用壓縮空氣從噴嘴高速噴出時(shí)形成的負(fù)壓將物料吸出，并在氣液兩相的速度差作用下將液相變成霧滴。霧滴一般最細(xì)，適用有少量固相的物料。第136頁/共151頁各霧化器的霧化原理2壓力式——高壓作用下的液體經(jīng)漩渦室旋轉(zhuǎn)而形成霧滴，再由噴嘴噴出。料液中不能含有固相，否則易堵塞孔道，故料液需經(jīng)過濾。能耗最低，生產(chǎn)能力最大。第137頁/共151頁兩相在干燥器內(nèi)的相