正文 任務四 固體物料幹燥過程分析(2 / 2)

(3)降速幹燥階段幹燥速率曲線的轉折點(C點)稱為臨界點,該點的幹燥速率為Uc,仍等於等速階段的幹燥速率。與該點對應的物料含水量,稱為臨界含水量,用Xc表示。當物料的含水量降到臨界含水量以下時,物料的幹燥速率亦逐漸降低。

CD段為第一降速階段,這是因為物料內部水分擴散到表麵的速率已小於表麵水分在濕球溫度下的汽化速率,這時物料表麵不能維持全麵濕潤而形成“幹區”,由於實際汽化麵積減小,從而以物料全部外表麵積計算的幹燥速率下降。

DE段稱為第二降速階段,由於水分的汽化麵隨著幹燥過程的進行逐漸向物料內部移動,從而使熱、質傳遞途徑加長,阻力增大,造成幹燥速率下降。到達E點後,物料的含水量已降到平衡含水量X*(即平衡水分),再繼續幹燥亦不可能降低物料的含水量。

降速幹燥階段的幹燥速率主要決定於物料本身的結構、形狀和大小等,而與空氣的性質關係很小。這時空氣傳給濕物料的熱量大於水分汽化所需的熱量,故物料表麵的溫度不斷上升,而最後接近於空氣的溫度。

練習

在恒定幹燥條件下,將含水25%(濕基,下同)的濕物料進行幹燥,開始時幹燥速率恒定。當幹燥至含水8%時,幹燥速率開始下降,再繼續幹燥至物料恒重,並測得此時物料含水量為0.08%,則物料的臨界含水量為__________,平衡含水量__________。

3.影響幹燥速率的因素

幹燥速率的影響因素主要包括濕物料、幹燥介質和幹燥設備三大方麵,三者又有著相互的聯係。下麵就一些主要因素加以討論。

(1)物料的性質物料的性質是決定幹燥速率的主要因素,包括物料本身的結構、形狀和大小,水分的結合方式等。在不同的幹燥階段,物料的性質對幹燥速率影響不同。在恒速幹燥階段,幹燥速率主要決定於表麵汽化速率,決定於濕空氣的性質,物料的性質對幹燥速率影響很小。在降速幹燥階段,物料的性質和形狀對幹燥速率有決定性的影響。

(2)物料的溫度物料的溫度越高,幹燥速率越大。但在幹燥過程中,物料的溫度又與幹燥介質的溫度和濕度有關。

(3)幹燥介質的溫度和濕度幹燥介質溫度越高、濕度越低,則幹燥第一階段的幹燥速率越大,但應以不損害被幹燥物質為原則,這在幹燥某些熱敏性物料時更應引起注意。

(4)幹燥介質的流速和流向在恒速幹燥階段內,提高氣速可以加快幹燥速率,介質流動方向垂直物料表麵時的幹燥速率比平行時要大,在降速幹燥階段影響卻很小。

(5)幹燥器的結構設備的結構對上述因素都有不同程度的影響,不少幹燥設備的設計都強調了上述一個或幾個方麵的影響因素,選用幹燥器類型時要充分考慮這些因素。

練習

已知某物料含水量X=0.4kg水/kg絕幹物料,從該物料幹燥速率曲線可知:臨界含水量為0.25kg水/kg絕幹物料,平衡含水量為0.05kg水/kg絕幹物料,則物料的非結合水分為__________,結合水分為__________,自由水分為__________,可除去的結合水分為__________。