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干燥泛指從濕物料中除去水分(后面的干燥泛指水分)或其他濕分的各種操作。如在日常生活中將潮濕物料置于陽光下曝曬以除去水分,工業上用硅膠、石灰等除去空氣、工業氣體或有機液體中的水分(減濕)。在工業生產中,干燥通常指用熱空氣、煙道氣以及紅外線等加熱濕固體物料,使其中所含的水分或溶劑汽化而除去,是一種屬于熱質傳遞過程的單元操作。干燥的目的是使物料便于貯存、運輸和使用,或滿足進一步加工的需要。例如谷物、蔬菜經干燥后可長期貯存;合成樹脂干燥后用于加工,可防止塑料制品中出現氣泡或云紋;紙張經干燥后便于使用和貯存。干燥廣泛應用于化工、食品、輕工、紡織、煤炭、農林產品加工和建材等各部門。
原理:在一定溫度下,任何含水的濕物料都有一定的蒸氣壓,當此蒸氣壓大于周圍氣體中的水汽分壓時,水分將汽化。汽化所需熱量,或來自周圍熱氣體,或由其他熱源通過輻射、熱傳導提供。含水物料的蒸氣壓與水分在物料中存在的方式有關。物料所含的水分,通常分為非結合水和結合水。非結合水是附著在固體表面和孔隙中的水分,它的蒸氣壓與純水相同;結合水則與固體間存在某種物理的或化學的作用力,汽化時不但要克服水分子間的作用力,還需克服水分子與固體間結合的作用力,其蒸氣壓低于純水,且與水分含量有關。在一定溫度下,物料的水分蒸氣壓p同物料含水量x(每千克干物料所含水分的千克數)間的關系曲線稱為平衡蒸氣壓曲線(圖1平衡蒸氣壓曲線),一般由實驗測定。當濕物料與同溫度的氣流接觸時,物料的含水量和蒸氣壓下降,系統達到平衡時,物料所含的水分蒸氣壓與氣體中的水汽分壓相等,相應的物料含水量x﹡稱為平衡水分。平衡水分取決于物料性質、結構以及與之接觸的氣體的溫度和濕度。膠體和細胞質物料的平衡水分一般較高,通過干燥操作能除去的水分,稱為自由水分(即物料初始含水量x1與x﹡之差)。
將濕物料置于溫度、濕度和氣速都恒定的氣流中,物料中的水分將逐漸降低。由實驗可測得干燥速率 N與物料含水量x的關系曲線(圖1干燥速率曲線),此曲線稱為干燥速率曲線。干燥速率為單位時間內單位物料表面汽化的水量,即:
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