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影响干燥速率的因素

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影响干燥速率的因素

  • 分类:科普知识
  • 作者:YOLI
  • 来源:
  • 发布时间:2022-07-19
  • 访问量:837

【概要描述】

影响干燥速率的因素

【概要描述】

  • 分类:科普知识
  • 作者:YOLI
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干燥速率的一般有两种表示法:

  • 、单位时间、单位干燥面积上汽化的水分量,单位是kg/(m2.s)。
  • 、单位时间内物料含水率降低的百分率,单位是%/h。

总体来说,影响干燥速率的因素包括外部(空气)条件和内部(物料性质)条件两个方面。

一、空气参数的影响

(1)空气温度:

当空相对湿度不变时,提高热空温度,可使物料进一步升温。增强物料内水分的汽化的强度:另一方面可以降低物料内部溶液的黏度,有利于水分向表面扩散,并提高了物料界面层内水蒸气向空气扩散的能力。因为温度毎提高10℃,水的饱和蒸气压增加约一倍,而空气的相对湿度降低约一半,这无论对恒達干燥阶段或降速干燥阶段都有好处。但温度的提高应以不损害物料品质为原则,尤其对某些热敏性物料,如种子和含有挥发性物质的中药材等。例如,种子表面温度不允许高于45℃,否则影出芽率;不少碳水化合物,都不宜超过110℃,否则会发生糊化或焦化,影响物料品质;木材则需要随干燥过程进行逐渐升温,否则会发生开列、变性等干燥缺陷。在太阳能干燥过程中,一般干燥温度不会超过80℃,更多的是60℃左右,这样的干燥温度对一般食品和副食品物料都比较适宜,而且太阳能集热器的热效率也比较高。

(2)空气相对湿度:

空气湿度越低,空气中水蒸气分压力越低。因此,驱动物料中水分蒸发的压差变大,物料界面层和空气间的蒸气压差越大,干燥过程推动力越大,带走物料水分的能力越强,因而干燥速率越高。但对于难干物料,如木材和瓷器等物料,若空气湿度太低,干燥速率太快,从内部到表面产生很大的湿度梯度和过度收缩。这会在物料内部造成较大的应力,致使物料产生龟裂或弯曲等干燥缺陷。

(3)流动速率:

提高热空气的流动速率,无论对传热和传质都有利,可以有效地强化干燥过程。但是空气流速大,与湿物料接触时间短,热能有效利用率降低,且风机能耗增加。尤其是对于一定采光面积的太阳能干燥系统,流量增大,集热温度必然相应降低。

在降速干燥阶段,气流的速率和流向对干燥速率的影响较小。而且从节能的角度看,随着物料内水分蒸发速率的降低,应逐渐减小气流循环速率,以减少风机能耗,建议最好采用变频电机,以调整风速。

(4)空气与物料接触的情况:

空气与物料的接触面积越大,则换热情况越好,干燥速率越快。如固定床物料表面平行流动时的对流换热系数h值,大约是空气从固定床物料中垂直穿过时的一半左右,由此说明,干燥过程应尽量使空气与物料有一个良好的接触状态,而且要求尽可能不产生死角,否则,会使物料干燥不均匀、尤其是在热空温度较高和床面较大时比较严重。因此,在设计干燥装置时,应考虑合理地安排气流。

二、物料的影响

(1)物料的内部特性:

它包括被干燥物料的成分、结构、热导率、比热容、含水量、水分与物料的结合形式等。不同的物料具有不同的干燥特性,而且即使同一种物料在不同的干燥阶段也会表现出不同的干燥特性。只有充分掌握干燥过程中物料的内部特性,才能确定合理的干燥工艺,并设计出有效的太阳能干燥装置。

(2)物料的尺寸与形状:

从干燥和水分扩散的角度出发,人们希望物料直径越小或料层越薄越好。这样不但使气﹣固间接触面积增加,而且减少物料内部扩散的距离,缩短降速干燥阶段的时间。但是颗粒越小,颗粒间的孔隙率减小,气流穿透阻力增加。因此,必须根据实际情况适当控制。

(3)物料的堆置方式:

对于温室型太阳能干燥器来说,应充分利用温室的有效采光面积把物料均匀摊开,尽量多地直接接受太阳光以加速干燥过程。对于集热器型干燥器来说。由于热空气温度较高,干燥强度较大,可适当加厚料层进行干燥。一般来说。厚层堆叠干燥方式的热利用效率比较高,但料层一般不宜太厚,否则容易干燥不均匀,且干燥作业所需时间较长。

对于片状物料,则应充分使物料表面暴露于空气之中,例如:皮革、烟叶、丝绵、纸张、面条的干燥等,多采用悬挂方式。

总之在降速干燥阶段,物料的性质和形状等对干燥速率起决定性作用。物料的最初和最终含水率,决定了毎千克物料必须除去的水分量,影响着干燥各阶段所需时间,从而影响干燥周期。因此,对于初始游离含水量很高的物料,可先用机械脱水方法降低物料的初始含水率,并合理选定最终含水率,对缩短干燥周期是有意义的。

 

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