当前位置:www.883444.com > www.172323.com > 蒸发历程全数正在物料内部进行 发布时间:2019-10-21 浏览次数:

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  多孔介质的水分蒸发强度计较★ 袁连山1,廖传华2,黄振仁2 (1南京工业大学理学院,南京,210009;2南京工业大学机械取动力工程学院,南京,210009) 摘要:基于对含湿多孔介质的水分蒸发过程及其内部毛细管水分的蒸发特征的阐发, 获得了确定蒸发区间的微分方程式和蒸发强度的计较式,并会商了多孔介质内部孔隙大 小对蒸发区间和蒸发强度的影响。 环节词:多孔介质;干燥;蒸发区间:蒸发强度 The Calculationof Moisture for EVaporation intensity media porous during drying Y.u锄Lianshanl,“ao zhenren2 chuanhua2,Huang of 2l0009,China: (1CoIlege Science,NanjingUniVersity ofTechnolog蜘N觚jing 2 Power C01legeofMaChine拶and Engineerin舀Nanjing 210009) Abst阳ctB豳edonthe characteristicthe a of moiSture inside material ev印orationporous and the of mechanismmoisture inside material distribution,the pore physical evaporationporous moisture conductedinsomeonemoisture duringd叫ingprocessw嬲锄aIyzed: eV印oration onIy eVaporation the rate of regionduringdecre够ingperiodd哆ing. wordsPomus 1(ey region,moistu坞eVaporationintensit), material,dDring,eVaporation 含湿多孔介质是由固体间架和流体构成的一类复合介质,是大量干燥功课的从体,其目标 是把包含正在固体间架中的湿分通过外加能量(热、电、声、光和机械等)解除到多孔介质外部。 被干燥物猜中湿分存正在的形态和分布是关系到干燥过程若何进行的环节要素ll一5J。 毛细多孔介质中水分存正在于毛细管水分和概况附着水分【67J,其蒸发过程如图1所示。 正在干燥起头时,湿介质接收干燥介质的热量,一方面用于概况附着水分的蒸发,另一方 面使其本身温度升高。正在干燥过程的预热阶段和恒速阶段。水分的蒸发正在物料的概况长进行。 因为概况水分的蒸发,正在物料概况和内部间将发生湿度差。正在此湿度差的鞭策下,内部水分 将以液态水的形式向概况扩散,因为蒸发过程正在概况长进行,正在确定的干燥前提下,蒸发速 度为,干燥过程处于恒速干燥阶段,如图i(a)所示。干燥至必然时辰,当内部液态水的扩 散速度小于概况蒸发速度后,正在物料概况上就会构成千斑,蒸发过程起头向物料内部深切, 做者简介:袁连山(197l一),男,江苏盐城人,,次要处置干燥、无机合成等方面的讲授和研究工做。 267 都 一 一 鲫 图l 多孔介质的水分蒸发过程 p,X,T别离暗示多孔介质内蒸汽分压、湿度和温度 此时恒速干燥阶段竣事,第一降速阶段起头。跟着干燥过程的不竭进行,干斑面积不竭扩大, 水分蒸发过程已起头深切到物料内部,整个含湿介质能够分成蒸发区和湿区两部门,此阶段 即为干燥过程的第一降速阶段,如图1(b)。当物料概况全数被干燥时,第一降速阶段竣事,第 二降速阶段起头,此时,蒸发过程全数正在物料内部进行,整个含湿物料可分为干区、蒸发区 和湿区三部门,如图1(c)。水分正在湿区以液态水的形式迁徙至蒸发区,然后蒸发,正在蒸发区产 生的蒸汽以扩散的体例通过干区进入干燥介质中。 1蒸发区间简直定 当蒸发过程起头深切到物料内部时,干燥过程进入降速阶段,蒸发过程次要发生正在毛细管 内水分的迁徙,蒸发速度次要取决于蒸发面的和蒸发弯液面上水蒸汽的分压p。。按照 Kelvin定律即l,正在半径为,、潮湿角为秒的毛细管中,弯液面上蒸汽分压p。取不异温度下对 应的水面上饱和蒸汽压po的关系为 (1) 几:‰暇p卜要型] u’ 仇铂唧I一面了j 式中,仃为概况张力,R为通用气体,p为密度。上式表白,正在降速干燥阶段,多 孔湿物猜中毛细管弯液面上蒸汽分压p。取毛细管半径,.成反比,毛细管半径,.愈小,弯液面 上蒸汽分压p。愈低,传质鞭策力愈小,水分蒸发速度愈慢,干燥过程愈难进行。 为了确定蒸发区间的前沿界面和后沿界面,对于含湿多孔介质的干燥过程,可做 如下简化假设: 1)被干物料正在客不雅布局上是统计平均的,且干燥过程中不发生体积变化; 2)毛细孔隙可处置成按必然纪律陈列的孔径分歧的毛细管,且毛细孔径分布满脚正态分 布【loJ: 268 如,=击雌(宁泸exp(一譬户 c2, 3)多孔介质内各相均处于局部均衡形态,且气相可处置成抱负气体; 4)毛细管中水分蒸发速度较慢,蒸发界面上蒸汽分压可按式(1)计较: 5)蒸汽的扩散速度弘远于幕发区间挪动速度。 调查一维干燥过程中降速干燥阶段内半径为,.的毛细管中水分的蒸发过程,假定物料概况 水蒸汽分压为零,则蒸发发生的蒸汽扩散通量为 J一=警譬 ㈣ 式中,D。为质扩散系数,m。为水的量。 毛细管中弯液面上液态水蒸发通量为 ‰耐=p(鲁Ⅵ) ㈩ 式中,“,为毛细管内液态水扩散迁徙速度。 假定蒸发发生的水蒸汽全数通过干区而不向湿区扩散,则可得 倦q)=警譬 ㈤ 干燥起头时辰为零,若恒速干燥阶段的干燥时间为f。,则降速干燥阶段的初始前提为 r=f。,x=0 (6) 式(5)即为描述多孔介质降速干燥阶段半径为,.的毛细孔中蒸发界面的微分方程,当,. 别离取。和厂mi。时,即可确定出蒸发前沿和蒸发后沿。 假定降速干燥阶段液态水扩散迁徙速度很小,即“。_o,则当物料湿饱和度s≥仍/妒。‘201 时,可由式(5)别离求得蒸发前沿取蒸发后沿的 舻I等掣df]1/2 ㈩ %=I掣 (8) 则可得蒸发区间的宽度缸为 △)c=xn—xn (9) 阐发式(7)、式(8)和式(9)可知: 269 1)若‰fno,则缸=O,即蒸发过程正在蒸发面长进行; 2)正在降速阶段起头时辰,勤I=勤2=0,缸=0,跟着干燥过程的不竭进行,蒸发区间 的宽度缸不竭添加; 3)若‰i。岭0,xd2哼0,此时正在降速干燥阶段不存正在干区,因而,血=勤l; 4)若平均毛细孑L径愈小,则蒸发区间挪动愈慢,即干燥过程愈难进行。 2蒸发强度的计较 蒸发强度肘。,定义为单元时间内垂曲于扩散标的目的中单元多孔介质面积上蒸发的水分质 量。若多孔介质中水分从小到大顺次充满各毛细管,则当s≥妒l/‰时,蒸发强度为 虬=k吖∽=警鼍掣, %…% (伊os一伊l归m历。p(厂c,) —————————‘—。—————一—————一, X2Xdl M。,=/.删,◇。s一伊。)= R丁 %l 当s缈l/‰时,也有雷同成果 3竣事语 通过度析多孔含湿介质的水分蒸发过程,获得了确定多孔含湿介质水分蒸发区间的微 分方程表达式和蒸发强度计较式。因为蒸发区间内同时存正在液态水的迁徙、水分的蒸发及蒸汽 的扩散过程。因而,其温度分布及湿度分布简直定比力坚苦。 参考文献 【l】林瑞泰.多孔介质传热传质引论【M1.:科学出书社,1995 【2】施明恒。余莉,.快速干燥过程中多孔介质内部湿分迁徙机理的研究【C】.1999中国工程热物理学 会传热传质学术会论说文集 St锄ish GS.觚d of for Pomus 【3】 M.A.,Schajer MacIIematicalModel Fcrh锄Ka”h锄.A D哆ingHygroscopic Media【J】.J.AIChE,1986,32:130l—13ll onMoiSturc‰sfcr StmmilIo,C.,The of ProccssB蹴d 【41 Przesmycki’Z.肌d Mat}le咖tical咖deIingD哆ing Mech锄ism【C】.D巧ing’85,1985:12扣134 【51王朝晖,涂颉.高初始含湿多孔介质干燥过程的传热传质研究fC】,1994中国工程热物理学会传热传质 学术会论说文集. 【6】A.C.金兹布尔格著。高奎元译.食物干燥道理取手艺根本【M】.;轻工业出书社,1986 270 【71廖传华.喷雾干燥轨迹法设想法式的编制和使用【D1,必赢网址!杭州:浙江大学,1997 18】宋世谟,王正烈,.物理化学(下册)【M】.;高档教育出书社,1995 【9】 陈淇,戴闽光编.胶体化学【M】.:高档教育出书社,1986 【10】葛士福.降速干燥阶段毛细多孔体湿含量取此中水液面蒸汽分压间关系的切磋【C】.工程热物理论文集: :科学出书社,1988:59~63 27l