第八章干燥五、干燥过程机理

干燥过程的机理一、平衡水分和自由水分三、固体物料的干燥机理二、结合水分和非结合水分在干燥过程中，水分的传递方向(干燥或吸湿)和限度(干燥程度)由水分在气体和固体两相间的平衡关系决定。一、平衡水分和自由水分1、平衡状态：当含水量为X的湿物料与一定温度及湿度

的不饱和湿空气接触时，物料将失去自身的水分或吸收湿空气中的水分，直到水分在物料表面的蒸汽压等于湿空气中的水汽分压，此时即为平衡状态。2、平衡水分和自由水分平衡水分（X*）影响因素：平衡水分与物料种类、空气状态有关；平衡水分是湿物料在一定的空气状态下干燥的极限；概念：与一定状态的空气接触，达到平衡时湿物料的含水量，kg水分/kg绝干料；2、平衡水分和自由水分平衡水分（X*）平衡水分不仅取决于气体的状态，还与物料的种类有很大的关系。物料的平衡含水量随相对湿度增大而增大，当φ＝0时，X*＝0，即只有在绝干空气中才有可能获得绝干物料。吸水性弱小(平衡含水量)X相对湿度物料的平衡含水量与空气的相对湿度百分数的关系自由水分物料中所含的大于平衡水分的那部分水分，即干燥中能够除去的水分，称为自由水分。二、结合水分与非结合水分一定干燥条件下，水分除去的难易，分为结合水与非结合水。1、非结合水分：⑴与物料机械形式的结合，附着在物料表面的水；⑵具有和独立存在的纯水相同的蒸汽压和汽化能力；⑶在干燥时容易除去。二、结合水分与非结合水分2、结合水分：结合水分按结合方式可分为：吸附水分、毛细管水分、溶胀水分(物料细胞壁内的水分)和化学结合水分(结晶水)。化学结合水分与溶胀水分(物料细胞壁内的水分)以化学键形式与物料分子结合，结合力较强，难汽化；吸附水分和毛细管水分以物理吸附方式与物料结合，结合力相对较弱，易于汽化。湿含量X01.00.6相对湿度总水分结合水分非结合水分0.80.40.2结合水分和非结合水分的划分湿含量X01.00.6相对湿度总水分结合水分非结合水分0.80.40.2几种水分的划分平衡水分自由水分平衡水分一定是结合水分；湿物料的水分自由水分:平衡水分：非结合水分和一部分容易除去的结合水分不能除去的结合水分结论自由水分包括了全部非结合水分和一部分结合水分。

物料内水分=平衡水分+自由水分自由水分=非结合水分+部分结合水分=结合水分+非结合水分干燥过程：当湿物料与不饱和空气接触时，X向X*接近，干燥过程的极限为X*。三、固体物料的干燥机理吸湿过程：若X<Xh

，则物料将吸收饱和气体中的水分使湿含量增加至湿含量Xh，即最大吸湿湿含量，物料不可能通过吸收饱和气体中的湿份使湿含量超过Xh。

在干燥时，当湿物料中的含水量大于该条件下的平衡含水量，与湿空气接触，湿物料表面水分汽化，向湿空气中扩散，同时湿物料内部的水分借扩散作用向表面移动并汽化；也就是说干燥过程中，同时进行内部扩散和表面汽化；实际上，在干燥干燥时，物料表面水分汽化速率大于内部扩散速率，则称为内部扩散控制，反之，则为表面汽化控制。

在常压25℃下，水分在ZnO与空气间的平衡关系为：相对湿度＝100%，平衡含水量X*＝0.02kg水/kg干料；相对湿度＝40%，平衡含水量X*＝0.007kg水/kg干料；现ZnO的含水量为0.25kg水/kg干料，令其与25℃，＝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。例题分析1.在一定温度下，物料中结合水分和非结合水分的划分是根据物料的性质而定的；平衡水分和自由水分是根据物料的性质和接触的空气状态而定的。2.在一定空气状态下干燥某物料，能用干燥方法除去的水分为自由水分；首先除去的水分为非结合水分；不能用干燥方法除的水分为平衡水分。3.已知某物料含水量X=

0.4kg水.kg-1绝干料，从该物料干燥速率曲线可知：临界含水量Xc=0.25kg水.kg-1绝干料，平衡含水量X*=0.05kg水.kg-1绝干料，则物料的非结合水分为0.15结合水分为0.25

，自由水分为0.35

，可除去的结合水分为0.2。习题4、用相对湿度为0.6的空气干燥含水量为0.43（干