在恒定的烘干條件下,為了確定烘干所必須的時間,首先決定物料的烘干速度。烘干所需的時間由烘干速度來決定。烘干速度直接決定了烘干機(jī)的生產(chǎn)能力。在整個烘干過程中,依烘干速度的變化可分為三個階段:即預(yù)熱階段, 恒速階段和降速階段。為了簡化起見,假定外界的條件維持一定,來說明固體物料烘干過程。
假設(shè)有一種完全濕透而且水份均勻分布的固體,與熱氣體接觸。設(shè)物料原來的溫度很低,則熱空氣的熱量首先要將物科及水分的溫度升高,使達(dá)到水分汽化的溫度。這一段時間稱為預(yù)熱階段,一般所需時間很短。以后熱量繼續(xù)傳遞,使水份及物料表面溫度更高,但表面上的水份因蒸汽壓力差的關(guān)系(水分在物料表面溫度下蒸汽壓和熱空氣中蒸汽壓之差)向空氣中汽化擴(kuò)散。因需汽化潛熱,將使表面溫度降低,如果熱空氣傳給物料表面的熱量適等于表面水分汽化所需的熱量,則物料表面的溫度將維持不變。在一般的烘干過程中,這溫度非常接近于熱空氣的濕球溫度。物料表面溫度既然一定,外界的烘干條件又無變化,則當(dāng)物料表面有充足的水分時(即全部表面都有水分時),汽化速度必然一定。表面水分蒸發(fā)后,如果內(nèi)部的水分能夠有足夠的速度流向表面,及時補(bǔ)充汽化的水量,則表面依然可以保持濕潤,即烘干速度維持不變,這就是恒速階段。如果內(nèi)部水分流出的速度低于表面汽化的速度,則物料表面將有一部分呈烘干狀態(tài)(特別是表面上突出的部分),因此汽化的水量減小,也就是說:烘干速度要逐步下降。這就是降速階段的開始。
此后,物料表面干的地方溫度將不斷上升,熱量向內(nèi)部傳遞,很可能使蒸發(fā)面移向內(nèi)部,水份變成蒸汽后再向表面擴(kuò)散流動。由于物料中含水量愈來愈少,而水份流動所遇到的阻力愈來愈大,因此烘干速度降低甚速,直至較后物料中所含水份與空氣的濕度成平衡,即物料的含水量已達(dá)到一定條件下的平衡含水量,這時候烘干速度等于零,烘干過程完全停止。
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