7.3 干燥速率与干燥时间
干燥速度和干燥时间
言多么美丽；唯愿简单的相处，真心地付出，平淡地相守，才不负最美的人生；不负善良的自己。
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人海茫茫，不求人人都能刻骨铭心，但求对人对己问心无愧，无怨无悔足矣。大千世界，与万千人中遇见，只是相识的 开始，只有彼此真心付出，以心交心，以情换情，相知相惜，才能相伴美好的一生，一路同行。
3、干燥总时间
1 2 3
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，相互包容，相互懂得，才能走的更远。
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其实，世上最温暖的语言，“ 不是我爱你，而是在一起。” 所以懂得才是最美的相遇！只有彼此以诚相待，彼此尊重
相遇是缘，相守是爱。缘是多么的妙不可言，而懂得又是多么的难能可贵。否则就会错过一时，错过一世！ 择一人深爱，陪一人到老。一路相扶相持，一路心手相牵，一路笑对风雨。在平凡的世界，不求爱的轰轰烈烈；不求誓
2）干燥机理 a）恒速干燥阶段 干燥速度由水的表面汽化速度所控制 b）降速干燥阶段
过程速度由水分从物料内部移动到表面的速度所控制。
c）临界含水量
临界水分随物料本身性质、厚度和干燥速率的不同而
异，通常临界水分随恒速阶段的干燥速度和物料厚度的增加 而增大。
三、干燥时间的计算
1、恒定干燥条件下干燥时间的计算
3）影响恒速干燥的因素 •空气流速的影响 •空气湿度的影响 •空气温度的影响
2、降速干燥时间的计算
Gc X1 dX 2 X 2 A U
不论干燥曲线如何，都可用图解积分法 当干燥曲线为直线或近似直线时
U kX X X
UC 0 kX X X
GC dX U C A d
固体干燥3-干燥速率与干燥过程计算
• 非等焓干燥过程 • 实际干燥过程：
ìDq > 0
îíQ损 > 0
Þ G2 (cpm1q2 - cpm2q1 ) > 0
• a、则I2<I1 • 如BD线
• 若t2不变 • HD<HC • ÞV增多
• b、若Q补>0 • 则I2>I1, 如BE线 • 若t2不变 • HE>HCÞV减少 • 求解
的） • H1 = H0 • Q损可求取，一般 Q损= 5～10%Q
• q2：实验或经验确定
• t1：选定
ì选择：t 2或j 2
求解V和Q补
Þ
ïí* 选择：Q补（Q补
=
0）或（H
2、j
2、t
）中的一个
2
ïî须对干燥过程进行简化 ，因空气出口状态不确 定）
求解V和（H
2、j
2、t
）中的另一个
2
（1）理想干燥器 （理想干燥过程，绝热干燥过程）
NA
= - GC dX
A × dt
=
KX( X
- X*)
ò ò •
•
其中：KX为系数，即CE直线的斜率 积分上式， t2 dt = GC XC dX
KX
=
(NA )恒 XC - X *
0
AK X X2 X - X *
t2
=
GC ( X - X *) A（N A）恒
ln
XC X2
-
X X
* *
三、连续干燥过程的数学描述
• b、废气带走的热量：V×I2 • c、干燥器的热损失：Q损
（3）干燥器内总热量衡算式
VI1 + GCcpm1q1 + Q补 = VI2 + GCcpm2q2 + Q损 Þ Q补 = V（I2 - I1）+ GCcp（m q2 - q1）+ Q损
荔枝、龙眼干燥设备 质量评价技术规范-最新国标
荔枝、龙眼干燥设备质量评价技术规范1 范围本文件规定了荔枝、龙眼干燥设备的术语和定义、型号编制规则、基本要求、质量要求、检测方法和检验规则。
本文件适用于以间接加热方式对荔枝、龙眼进行干燥的批式干燥设备（以下简称干燥设备）。
2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。
其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 2828.1 计数抽样检验程序第1部分：按接收质量限（AQL）检索的逐批检查抽样计划GB/T 3768 声学声压法测定噪声源声功率级和声能量级采用反射面上方包络测量面的简易法GB 5009.3-2016 食品安全国家标准食品中水分的测定GB 5491-85 粮食、油料检验扦样、分样法GB/T 9969 工业产品使用说明书总则GB 10396 农林拖拉机和机械、草坪和园艺动力机械安全标志和危险图形总则GB/T 13306 标牌GB/T 14048.1 低压开关设备和控制设备总则GB/T 14095 农产品干燥技术术语GB/T 14436 工业产品保证文件总则GB 16798 食品机械安全要求JB/T 8574 农机具产品型号编制规则NY/T 515 荔枝NY/T 516 龙眼3 术语和定义GB/T 14095、NY/T 515、NY/T 516界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1成品裂壳率 fissuring quotiety of finished product干燥后成品中裂壳果的质量占成品总质量的百分比。
4 型号编制规则干燥设备的型号编制按照JB/T 8574的规定进行，以处理量为主参数。
5 H L □□□改进代号（以大写英文字母表示）：A为第一次改进，B为第二次改进，以此类推；主参数代号：处理量，×103kg；特征代号：热源方式代号：煤用“M”表示，生物质用“S”表示，热泵用“B”表示，电加热用“D”表示，气用“Q”表示，油用“Y”表示（有辅助加热的以主热源代号表示）；小类代号：烘干机，“H”表示烘干，“L”指荔枝和龙眼拼音首字母；大类代号：脱粒、清选、烘干和贮存机械。
干燥速率与干燥时间
干燥速率与干燥时间一、干燥原理湿物料进行干燥时，同时进行着二个过程：（1）热量由热空气传递给湿物料，使物料表面上的水分立即气化，并通过物料表面处的气膜，向气流主体中扩散；（2）由于湿物料表面处水分气化的结果，使物料内部与表面之间产生水分浓度差，于是水分即由内部向表面扩散。
因此，在干燥过程中同时进行着传热和传质二个相反的过程。
干燥过程的重要条件是必须具有传热和传质的推动力。
物料表面蒸气压一定要大于干燥介质（空气）中的蒸气分压，压差越大，干燥过程进行得越快。
二、干燥速率及其影响的因素根据干燥原理可知影响干燥的因素主要有以下几个方面：1、干燥面积本文来源:考试大网由于水分的蒸发主要在被干燥物料的表面进行，因此，干燥物料的干燥面积大小对干燥起着重要作用。
干燥效率与干燥面积大小成正比。
被干燥物料堆积越厚，干燥面积越小，干燥越慢，反之则快。
2、干燥速度干燥应控制在一定速度下进行。
在干燥过程中，表面水分很快蒸发除去，然后内部的水份扩散到表面继续蒸发。
若干燥速度过快，温度过高，则物料表面水分蒸发过快，内部水分来不及扩散到表面，致使表面粉粒彼此粘结甚至熔化结膜，从而阻止内部水分扩散与蒸发，使干燥不完全，造成外干内湿的假干现象，使物料久贮变质。
3、干燥方法在干燥过程中被干燥的物料可以处于静态或动态。
在烘箱或烘房中干燥物料处于静态，物料干燥面积小，因而干燥效率差。
若干燥物料处于翻腾或悬浮状态，如流化干燥法在干燥中粉粒彼此分开，增大了干燥的面积，故干燥效率高。
4、温度温度升高，可加快蒸发速度，加大蒸发量，有利于干燥进行。
但应视干燥物料的性质适当选择干燥温度，以防某些成分被破坏。
5、湿度物料本身湿度大，蒸发量也大，则干燥空间的相对湿度也大，物料干燥时间延长，干燥效率就低。
为此烘房、烘箱常采用鼓风装置使干燥空间气流更新，以免干燥过程烘房内相对湿度饱和而停止蒸发。
6、压力压力与蒸发量成反比，因而减压是改善蒸发条件，促使干燥加快的有效手段。
干燥总结
干燥总结本章讨论的重点是用热空气除去湿物料中水分的对流干燥操作。
因此，学习本章应重点掌握湿空气的性质参数及湿度图、湿物料中含水性质、干燥过程的物料衡算及热量衡算。
一般掌握干燥过程的速率及干燥时间的计算。
本章学习要点一、概述干燥是利用热能从物料中除去湿分的操作。
干燥操作的要点是对物料加热使湿分汽化，并及时排除生成的蒸汽。
工业上应用最为广泛的是对流干燥。
通常以不饱和的湿空气作干燥介质，除去物料中的水分。
空气既作为载热体（将热量加给物料以汽化水分）又作为载湿体（带走汽化的水分）。
对流干燥的必要条件是湿空气中水分没达到饱和并具有超过物料表面的温度，以提供传热推动力（t ＞θ）和传质推动力（物料表面水汽分压大于气流主体中水汽分压）。
对流干燥的特点是热、质同时但却是反向进行传递。
二、湿空气的性质及湿度图 （一）湿空气的性质1. 空气中水蒸气含量的表示方法 （1）水蒸气分压p v空气中水蒸气（水汽）分压愈大，水汽含量就愈高。
（2）湿度H0.622vvp H P p =- 当空气达到饱和时，相应的湿度称为饱和湿度。
0.622ss sp H P p =- （3）相对湿度φ100%spp ϕ=⨯ ①当空气绝对干燥时，p=0，0ϕ=；当空气被水蒸气饱和时，s p p =，100%ϕ=；未达饱和的湿空气，0100%ϕ ②ϕ越低，对干燥有利。
2. 湿空气的比热容和湿空气的焓 （1）湿空气的比热容H cH g v c c Hc =+ 1.01 1.88H =+（2）湿空气的焓Ig v I I HI =+或(1.01 1.88)2490I H t H =++3. 湿空气的比容H υ273101.33(0.772 1.244)273H g v t v v v H H P+=+=+4. 温度（1）干球温度t 和湿球温度W t干球温度t 为用温度计直接测得的湿空气的真实温度。
温度计的感温部分包以湿纱布，便构成湿球温度计。
当空气传给湿纱布的显热等于湿纱布中水分汽化所需之潜热时，所呈现的稳定的温度称为湿空气的湿球温度W t 。
第13章干燥3
ps
tw
tw
从物料表面刚出 干燥时间 现干区，至全部 表面为干区阶段
t， H ， p
降速段干燥机理： 物料内部水分迁移控制。
固相
水
ps
tw
t， H， p
降速段干燥速率曲线：
预热段 恒速阶段
X，kg水/kg绝干料 降 速 第 二 阶 段 降 速 第 一 阶 段
干燥曲线
2.0
s） 干燥速U,kg/（m2·
第一降速阶段：物料表面同时含有非结合水分和结合水分
润湿表面不断减小。
第二降速阶段：物料表面只有结合水分；
干燥速度下降更快 。
（二）水迁移机理
恒速阶段 表面有足够的水分供蒸发； 或者， 内部水分能够及时地迁移到表面。 毛细管流动 (多孔物质) 分子扩散 (无孔物质) 降速阶段 表面没有足够的水分供蒸发； 含量少了 内部水分不能及时补充 空气可能进入多孔物质的内部，而计算蒸发面 积时仍以外表面为准.
结合水份与非结合水
份的划分仅取决于物
料本身的性质；
平衡水份与自由水份
的划分同时取决于物
料本身的性质和干燥 介质的状况。
总 水 分
自 由 水 分
非 结 合 水 分
Why？
平 衡 水 分
结 合 水 分
物料总水份=平衡水份+自由水份=结合水份+非结合水份
结合水 平衡水份－不能除去的 可除去的结合水份 总水份 自由水份 非结合水份
以机械方式附着在物料上或物料中大空隙中的水分；
与固体结合力较弱，较易去除，性质与纯水的相同。
（二）平衡水份与自由水份 1、平衡水份X*
定义： 与pw 对应（平衡）的物料含水率X，即在一定 空气状态下，湿物料中的恒定含水量。 属于物性； 与空气状况、物料种类和温度有关。 φ↑→ X* ↑； φ=0, X* =0； 为物料在一定空气状态下被干燥的极限，不可除去； t↑→ X*↓。 2、自由水份X 定义： 在干燥过程中能被除去的、超过平衡水份的、 量为（X-X*）的水份。
恒定干燥条件下的干燥速度.
U内表<U汽化
物料表面逐渐变干，温度也不断上升。 随着物料内部含水量的减少，水分由物料
内部传递的速率慢慢下降，因而干燥速率也就越来越低。
降速干燥阶段为物料内部迁移控制过程，干燥速率取决于物料本身的结构， 形状和尺寸。
不同类型物料结构不同，降速阶段速率曲线的形状也不同。两种情况
XC值对于如何强化具体的干燥过程具有重要的意义。
§13-10 恒定干燥条件下的干燥速度
干燥时间是干燥器设计的重要依据 干燥时间又取决于干燥速度 干燥速度 恒定干燥条件：空气的H、t、u，接触状态不变 适合于大量的空气干燥少量物料
一、干燥曲线和干燥速度曲线
1、干燥曲线：由间歇操作实验所得 数据，以时间τ对干基含水量X作图, 得到 如图所示的物料湿含量X随时间的变化曲 线，称为干燥曲线。
BC段：在BC段内干燥速率保持恒定，称为恒速干燥阶段。
C点：由恒速阶段转为降速阶段的点称为临界点，所对应湿物料的含水量称为 临界含水量，用Xc表示。 CDE段：随着物料含水量的减少，干燥速率下降，CDE段称为降速干燥阶段。
E点：E点的干燥速率为零， 即为操作条件下的平衡含水量。
二、恒速干燥阶段（BC段） 同湿球温度计湿纱布表面的状况
GC X C X * XC X * 2 ln A UC X2 X*
总的干燥时间：θ=θ1+θ2
第四节 干燥器
对干燥设备要求：质量高，容积给热系数α大，热效率高，设备系统阻力小， 附属设备简单，操作控制方便。
对 流 式 传 导 式 按加热方式可分为： 辐 射 式 介 电 加 热 式 常压式 根据操作压力又可分为 减压式The end源自祝同学们学习愉快2005.6
干燥速率与时间计算
d GC dX
UC A
d GC dX UA
2
GC A
X2 dX U X c
τ1 d GC XC dX
0
UC A X1
1）图解积分法：U与X不呈 线性关系:
图解积分法求干燥时间
2）解析计算法：U与X呈线性关系:
1
GC AU C
(X1
A
X2 Xc
dX K(X X)
GC AK
ln
Xc X2
X X
干燥时间 =1+ 2
C点： 临界点，对应的含水量为 临界含水量
干燥
1. 干燥曲线与干燥速率曲线
干燥速率U：单位时间，单位干燥面 积上气化的水分质量。
U dW GC dX
Ad
Ad
负号含义：表示物料含水量随干燥时
间的增加而减少。
干燥
2. 干燥时间计算
（1）恒速阶段的干燥时间
（2）降速阶段干燥时间
U GCdX
Ad
干燥技术 ---干燥速率和时间计算
干燥
1. 干燥曲线与干燥速率曲线
通过实验测定干燥曲线 X —（时间）曲线
AB段：预热阶段，空气的部分热量用于 加热物料，时间很短；
BC段：恒速干燥阶段，物料的干燥速率恒定， 取决于物料表面水分汽化速率，和物料 本身性质关系不大；
CE段：降速干燥阶段，干燥速率随物料含 水量减少而降低，取决于水分在物 料中的迁移速率
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U C (U )
11
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四、降速干燥阶段
实际汽化表面减小 汽化面内移
降速干燥阶段特点：
1. X ,U
2. 物料表面温度 tw
3. 除去的水分为非结合、结合水分 4. 影响 u 的因素：
与物料种类、尺寸、形状有关， 与空气状态关系不大。
12
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五、临界含水量 XC
X C f（物料结构、厚度、分 散程度、空气状态）
1. 吸水性物料 XC大于不吸水性物料 XC 2. 物料层越薄、分散越细， XC 越低 3. 恒速干燥 uC 越大， XC 越高。
t，u一定，H X C ，X * ，U C 。
t，H一定，u X C ，X *不变，U C 。
UC的来源： （1） 由干燥速率曲线查得
（2）用 U C
rw
(t
tw )
kH (Hw
H)
计算
求取 α 经验关联式：
（1）气体流动方向与物料平行
0.0204G0.8 [w/m2 k]
G＝2500 ~ 3000质量Leabharlann 速 [kg/m2 hr]15
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（2）气体流动方向与物料垂直
二、干燥曲线及干燥速率曲线
1. 干燥曲线
——用于描述物料含水 量 X、干燥时间 τ 及 物料表面温度θ之间 的关系曲线。
8
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2. 干燥速率曲线
ABC段：恒速干燥阶段 AB段：预热段 BC段：恒速段
CDE段：降速干燥阶段
X ,U
C点：临界点 XC：临界含水量
E点：平衡点 X*：平衡水分
总干燥时间： 1 2
17
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13
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7.3.3 恒定干燥条件下恒速阶段干燥时间
由干燥速率定义式： U GCdX
Ad
d GCdX
AU
1 d XC GC dX
0
X1 AU
对于恒速干燥： U＝UC＝const.
1
GC AU C
(X1
XC)
恒速干燥所需时间
14
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【例7-4】在常压25℃下，水分在ZnO与空气间的平衡 关系为： 相对湿度 φ＝100%，平衡含水量X*＝0.02 kg水/kg干料 相对湿度 φ＝40%，平衡含水量X*＝0.007 kg水/kg干料
现ZnO的含水量为0.25 kg水/kg干料，令其与25℃， φ＝40%的空气接触，求物料的自由水分、平衡水分、 结合水分和非结合水分。
6
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7.3.2 恒定干燥条件下的干燥速率
恒定干燥条件：空气的温度、湿度、流速及物 料接触方式不变。
一、干燥速率定义
——单位时间、单位干燥面积汽化水分量。
U dW
Ad
[kg水/m2•s]
W GC (X1 X )
dW GCdX
U GCdX
Ad
7
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三、结合水分与非结合水分 1. 结合水分 ——水与物料结合力强，pw< ps。 2. 非结合水分 ——水与物料结合力弱， pw＝ ps。 结合水分与非结合水分只与物料的性质有关，
而与空气的状态无关，这是与平衡水分的主要区别。
平衡水分一定是结合水分。
4
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三、恒速干燥阶段 前提条件：湿物料表面全部润湿。
汽化速率（传质速率）： Gw kH (H w H ) U [kg水/m2•s]
传热速率： Q A(t tw ) Gw Arw
Gw rw (t tw )
U rw (t tw ) kH (H w H )
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7.3 干燥速率与干燥时间 7.3.1 物料中所含水分性质 7.3.2 恒定干燥条件下的干燥速率 7.3.3 恒定干燥条件下恒速阶段干燥时间 7.3.4 恒定干燥条件下降速阶段干燥时间
1
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7.3.1 物料中所含水分性质
一、物料与水分结合方式 吸附水分：湿物料的粗糙外表面附着的水分。 毛细管水分：多孔性物料的孔隙中所含的水分。 溶胀水分：是物料组成的一部分，可透入物料细胞
——恒速干燥速率
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恒速干燥特点： 1. U＝UC＝const. 2. 物料表面温度为tw 3. 去除的水分为非结合水分 4. 影响 U 的因素：
恒速干燥阶段——表面汽化控制阶段 只与空气的状态有关，而与物料种类无关
t (t tw )
H (H w H )
壁内，使物料的体积为之增大。
2
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二、平衡水分与自由水分
1. 平衡水分（X*） ——不能用干燥方法除去的水分。 X* = f（物料种类、空气性质） 不吸水物料的 X *小
X* t X* 2. 自由水分（X－X*）
——可用干燥方法除去的水分。
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1.17G0.37 G＝4000 ~ 20000 [kg/m2 hr]
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7.3.4 恒定干燥条件下降速阶段干燥时间
当X
X
时，进入降速干燥阶段
C
2 d X2 GC dX
0
XC AU
2
XC GC dX X2 AU
求U 的方法：
（1）图解积分法
（2）近似计算法