现代干燥理论与技术简评

葛仕福99男：2962年每和月生CJ博士生c副教授。南京带09ioSblishing逐步替代简单、陈旧的技术与设备。
2干燥理论的研究数h以及颗粒表面蒸汽分压，（幻己知，就可以求解该方程组。下面分别对这些参数加以分析，并推导出它们的关系式。
早在1908年俄国柯索维其（Kossovitch）就阐述了干燥过程的不连续性，并指出这是由于毛细多孔物料中水分移动的分子机理所造成的。因此，在干燥特性曲线上存在两个不同的干燥阶段：（1）等速干燥阶段，干燥速度为常数，与湿含量无关；（2）降速干燥阶段，干燥速度随湿含量的降低而减小。
传统的研究方法是在等速干燥阶段采用近似方法求出干燥速度，但它将问题推给了临界湿含量及降速干燥速度的估算上。对于降速干燥速度，通常采用下列公式进行估算：若Up>Upc，则函数f\"=1，为等速干燥阶段。若Upc>up>Upe，则函数1>f>0，为降速干燥阶段。函数f与物料及其状态有关，如KunioKa- to所述，取对于临界湿含量，它不仅与物料种类有关，还与物料状态有关（如堆积厚度），这在理论分析上是非常粗糙的。
干燥过程实际上就是一种传热传质过程。
在研究物料的干燥过程中，从基本的传热和传质方程出发，建立适当的数学模型，来研究物料的干燥机理。根据能量平衡及扩散方程得到：在建立模型时推荐下式来求解物料中水表面的湿含量：若up>upc，则备（叫）=1，为等速干燥阶段；若为降速干燥阶段，该函数包含两个经验系数n、k，并且其物理意义不清。
根据开尔文定律，对于弯曲半径为r的水表面蒸汽分压为：从式（6）可以看出：当r>105m时，p（r），s，此即为等速干燥阶段。但r减小后p（r）急剧下降，导致干燥动力Mr）-p也急剧下降。所以可以认为：对于毛细多孔体（见）或一般的膏状物料（见），半径大的毛细管或孔隙中的水分先干燥完，随着干燥的进行，湿含量降低，水分均处于半径小于r的细小毛细管或孔隙中。因半径r不断减小，干燥动力p（r）-p也相应减小，此为干燥速度随着湿含量减少而下降的主要原因之一。
：3）中卜传质1系数hd、传热系nic Publishllo干粉分子或分分子团1间的水表面。形状ttp://www.（对于孔隙半径分布，人们曾作过不少研究，管或微小孔隙中，则2丌~通过式（7）可以求得在某一湿含量up下的中（r）值，再由式（8）求得此时的空隙半径r，将r代入式（6）、（4）就可以求得此时的物料表面的水蒸气分压及湿含量。
2总传质系数从传质的角度看，物料表面的水分扩散、传递到干燥空气中，要经过两个过程，一个是内部湿分的传递，另一个是干空气与物料间的对流传质（传质系数为灼。其传质网络图如所示。
干燥过程中传质网络图水或水蒸气分子在干粉分子团组成的微小孔隙中的总有效扩散系数Dp为：Df为水蒸气扩散系数：所加的距离。对于扩散物料，一般取T= 0；对于紧密聚集的物料，一般取T=78.总传质系数为：式（12）无论对等速干燥还是降速干燥都可使用，不同点在于扩散距离L.在等速干燥阶段L=0，但随着降速干燥的进行，物料湿含量减少，扩散距离则加。在临界点附近，L从0至一个有限值，且Dp<所以总传质系数及干燥速度有一急剧变化的拐点。
干料分子或分子团组成的空隙的半径由式（7）、（8）确定，某一湿含量下的颗粒表面的水蒸气分压以及总传质系数分别由式（6）和。在干燥过程中我们感兴趣的不仅仅是有无水分存在，而是要知道水分子的数量及其移动，现在对干燥的观察与测试己经可以使用非破坏性的评估*（NDE，NondestructiveEvaluation），如扫描电子显微（SEM，ScanningElectronMicroscope）可以分辩到100200A，透射电子显微（TEM，Trans missionElectronMicroscope）分辩能力可以达到15A，而扫描透射电子显微镜（STEM）配上附件就可将分辨能力提高到0.5A，可以观察水分的三维移动、状态变化等现象与特征。这样水分通过物料时可以模化，就像电子流过金属时可以模化那样。
C.W.Hall博士提出，在过去廿五年内仪器的发展使得我们对宏观现象可以观察得更仔细了。而现代仪器的发展，给我们提供了微观或亚微观的观察条件，并将在物理与生物理论相互关系上建立数学模型。超大型计算机将用来控制、获得和分析测量所得到的数据，模化在有效利用能源、提高产品质量及产量、减少环境污染、安全操作、易于控制和一机多用等方面，都将对干燥理论与技术提出更高的要求。
因此加强干燥理论的研究，发展测试技术，是一项重要的基础工作。如果能建立一个数学模型，它不仅考虑多相系统的传递过程，而且可以预测产品的质量，那它将成为发展新型干燥器的一个有用的工程设计工具。
符号说明A单位物料质量的传质面积，m2/kg cpwg*水蒸气定压比热容，J/（kg*K）Dab水蒸气在空气中的扩散系数，m2/s h对流换热系数，W/（m2*K）Ma水分子量p（r）物料中水表面蒸汽分压，mmHg ps水表面饱和蒸汽分压，mmHg r空隙（毛细管）平均半径，m TE*干燥空气温度，°C *汽化潜热，J/kg T*物料温度，K *物料干燥表面温度，C *物料干基湿含量，kg水/kg干料upc临界湿含量，kg水/kg干空气Upe平衡湿含量，kg水/kg干空气Up，V物料大湿含量，kg水/kg干空气*干空气的湿含量，kg水/kg干空气xw物料中水表面处空气湿含量，kg水/kg干空气Xs水表面处饱和空气湿含量，kg水/kg干空气V*物料空隙率