食品工程原理思考题与习题参考答案(5)

2019-08-30 22:41

加热,水分蒸发量较少,时间较短暂,通过减小物料颗粒来增强预热效果。恒速干燥阶段物料含水量迅速下降,干燥速度最大,物料表面温度等于干燥介质的湿球温度,空气热量全部用于水分的汽化,空气显热等于水分的汽化潜热,所去除的水分为非结合水分,物料内部水分扩散速度大于或等于水分表面汽化速度,干燥处于表面汽化控制状态。可通过减小物料颗粒,增加空气的流动速度并使空气垂直进入物料内部,增加空气的相对湿度等措施来强化干燥。降速干燥阶段干燥速度开始下降,物料表面温度大于空气的干球温度并逐渐上升。空气热量除了用于水分的蒸发外,还要用于物料的升温,所除去的水分有结合水分和非结合水分,干燥开始进入内部扩散控制状态,此阶段不宜盲目强化干燥条件,但可通过减小物料颗粒,使物料流动方向与空气方向相反等措施来强化干燥速度。

4 根据物料与水分结合力的状况,可将物料中所含水分分为结合水分与非结合水分。结合水分包括物料细胞壁内的水分、物料内毛细管中的水分及以结晶水的形态存在于固体物料之中的水分等。它是籍化学力或物理化学力与物料相结合的,由于结合力强,其蒸汽压低于同温度下纯水的饱和蒸汽压,致使干燥过程的传质推动力降低,故除去结合水分较困难。 非结合水分包括机械地附着于固体表面的水分,如物料表面的吸附水分、较大孔隙中的水分等。物料中非结合水分与物料的结合力弱,其蒸汽压与同温度下纯水的饱和蒸汽压相同,干燥过程中除去非结合水分较容易。物料的结合水分和非结合水分的划分只取决于物料本身的性质,而与干燥介质的状态无关

5 绝热增湿过程进行到空气被水汽所饱和,则空气的温度不再下降,而等于循环水的温度,称此温度为该空气的绝热饱和温度。在湿空气中,将温度计的感温部分包以纱布,置于一定温度和湿度的湿空气中,经一段时间达到稳定后,温度计所反映的温度称为是空气的湿球温度。绝热饱和温度与湿球温度是两个完全不的概念。但是两者都是湿空气状态(t和H)的函数。特别是对空气-水气系统,两者在数值上近似相等,对其他系统而言,不存在此关系。

6 湿空气的焓-湿图以湿度为横坐标,空气的焓为纵坐标。为了不使这些线群拥挤在一起,提高读数的准确度,两轴的夹角为135°。图上共有等湿度线、等焓线、等温线、等相对湿度线、水蒸汽分压线五种线,图上任一点都代表一定温度t和湿度H的湿空气状态。且由两个相互独立的参数就可确定空气的状态。

7 当湿空气的湿度H为一定值时,温度越高,其相对湿度φ值越低,即其作为干燥介质时,吸收水汽的能力越强,故湿空气进入干燥器之前必须经过预热器预热提高温度,目的除了提高湿空气的焓值使其作为载热体外,也是为了降低其相对湿度而作为载湿体。

气流干燥过程,即湿物料与热气流的对流过程,由传热和传质两个过程组成。当湿物料与热空气相接触时,热空气将热能传递至湿物料表面,再由表面传递至内部,这个过程就是传热过程;与此同时,湿物料中的水分从物料内部以液态或气态扩散到物料表面,由物料表面通过气膜扩散到热空气中去,这是一个传质过程。

8 降速干燥阶段

积分边界条件:降速开始时τ=0,X=Xc;终了时τ=τ2 ,X=X2;

?2???20GX2dXGXcdXd??????

AXcUAX2U式中U——降速阶段的瞬时干燥速率,kg/m2·s。

连接临界点C与平衡含水量E的直线来代替降速阶段的干燥速率,该近似方法认为在

降速干燥阶段,干燥速率与物料中的自由水分成正比,即:

U??GdX?kX(X?X*) Ad?kX?Uc

Xc-X*式中 X*——平衡含水量

kX——系数,直线CE的斜率

X?X* U?Uc*Xc?X因此降速干燥阶段的干燥时间为:

?2?2???0GX2dXG(Xc?X*)X2dXd????????Xc(X?X*)XAcUAUc**X?XG(Xc?X)??lncAUcX2?X*

五 计算

1、相对湿度0.252;水蒸气分压7851.85Pa;露点41.5℃;湿空气的比热容1.10964KJ/Kg 2、湿度0.0102Kg/kG;露点14.5℃ 3、25倍 4、(略) 5、(略)

6、干燥时间26500s

7、空气流量1555.72Kg干空气/h 8、(1)5.71h;(2)10.01h 9、(略) 10、(略) 11、(略) 12、(略)


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