《食品工程原理》课程教学课件讲稿（B）第十二章 食品干燥原理

第十二章食品干燥原理湿空气的热力学性质，湿空气的湿一烩图及其应用，湿物料的基本性质，湿物料常压热风干燥过程的机理和计算。重点掌握湿空气的热力学性质及湿一图的应用，干燥系统的物料衡算和热量衡算，干燥特性曲线，干燥速率方程及应用

湿空气的热力学性质，湿空气的湿 —焓图及其应 用，湿物料的基本性质，湿物料常压热风干燥过 程的机理和计算。 重点掌握湿空气的热力学性质及湿 —焓图的应 用，干燥系统的物料衡算和热量衡算，干燥特性 曲线，干燥速率方程及应用。 第十二章 食品干燥原理

概述■去湿：除去物料中的水分和或其它溶剂（统称为湿分）的过程。口去湿的方法：机械去湿法：即通过过滤、压榨、抽吸和离心分离等方法除去湿分。>物理化学去湿法：用吸湿性物料如石灰、无水氯化钙等吸收水分。该法费用高，操作麻烦，只适用于小批量固体物料的去湿，或用于除去气体中的水分。热能去湿法：如蒸发、干燥等用加热的方法使水分或其它溶剂汽化，并将产生的蒸气排除，藉此来除去固体物料中湿分的操作，称为固体的于燥

‰去湿：除去物料中的水分和或其它溶剂（统称为湿分）的 过程。 ‰去湿的方法： ¾机械去湿法：即通过过滤、压榨、抽吸和离心分离等方法 除去湿分。 ¾物理化学去湿法：用吸湿性物料如石灰、无水氯化钙等吸 收水分。该法费用高，操作麻烦，只适用于小批量固体物料 的去湿，或用于除去气体中的水分。 ¾热能去湿法：如蒸发、干燥等 用加热的方法使水分或其它溶剂汽化，并将产生的蒸气排 除，藉此来除去固体物料中湿分的操作，称为固体的干燥。 概述

口干燥过程的分类按操作压力：常压干燥、真空干燥按操作方式：连续式、间歇式√按传热方式：传导干燥、对流干燥、辐射干燥和介电加热干燥，以及由其中两种或三种方式组成的联合干燥

‰干燥过程的分类 ¾按操作压力：常压干燥、真空干燥 ¾按操作方式：连续式、间歇式 ¾按传热方式：传导干燥、对流干燥、辐射干燥和 介电加热干燥，以及由其中两种或三种方式组成的 联合干燥

口在工业上应用最普遍的是对流干燥。通常使用的干燥介质是空气，被除去的湿分是水分。空气既是载热体又是载湿体口物料的干燥过程是属于传热和传质相结合的过程。传热的方向是：热量（显热）是由高温传向低温：传质的方向是：物质总是由高分压（高浓度）传向低分压（低浓度）。口干燥过程进行的条件：被干燥物料表面所产生水汽（或其它蒸汽）的压力大于干燥介质中水汽（或其它蒸汽）的分压，压差越大，干燥过程进行越快。所以干燥介质须及时将汽化的水汽带走，以保持一定的汽化水的推动力。本章所论及的湿分为水分，干燥介质为热空气

‰在工业上应用最普遍的是对流干燥。通常使用的干燥介质是 空气，被除去的湿分是水分。空气既是载热体又是载湿体。 ‰物料的干燥过程是属于传热和传质相结合的过程。 传热的方向是：热量（显热）是由高温传向低温； 传质的方向是：物质总是由高分压（高浓度）传向低分压（低浓 度）。 ‰干燥过程进行的条件：被干燥物料表面所产生水汽（或其 它蒸汽）的压力大于干燥介质中水汽（或其它蒸汽）的分 压，压差越大，干燥过程进行越快。所以干燥介质须及时将 汽化的水汽带走，以保持一定的汽化水的推动力。 本章所论及的湿分为水分，干燥介质为热空气

湿空气的热力学性质1.1水蒸气分压p空气中水蒸气分压愈大，水分含量就愈高，根据气体分压定律，则有n1.2湿度d又称为湿含量或绝对湿度（absolutehumidity）。它以湿空气中所含水蒸汽的质量与绝对干空气的质量之比表示，使用符号d，其单位为：kg水气/kg干空气。湿空气中水气的质量n.M湿空气中绝干空气的质n.M量g

gg vv Mn Mn d = = 湿空气中绝干空气的质 量 湿空气中水气的质量 g v v v g v n n pP p p p = − = 1.1 水蒸气分压pv 空气中水蒸气分压愈大，水分含量就愈高，根据气体分 压定律，则有 1.2 湿度 d 又称为湿含量或绝对湿度(absolute humidity)。它以湿空 气中所含水蒸汽的质量与绝对干空气的质量之比表示，使用 符号d，其单位为：kg水气/kg干空气 。 1 湿空气的热力学性质

常温下，湿空气可视为理想气体，则有18p,R0.62229(P-p,)p在饱和状态时，湿空气中水蒸气分压p，等于该空气温度下纯水的饱和蒸气压p，则有Dd,=0.622由于水的饱和蒸气压仅与温度有关，故湿空气的饱和湿度是温度和总压的函数，即d = f(t,P)湿含量也可理解为单位质量（1kg）绝干空气中所容纳的水蒸汽质量

常温下，湿空气可视为理想气体，则有 v v v v pP p pP p d − = − = 622.0 )(29 18 在饱和状态时，湿空气中水蒸气分压 p v等于该空气温度 下纯水的饱和蒸气压 p s，则有 s s s pP p d − = 622.0 由于水的饱和蒸气压仅与温度有关，故湿空气的饱和湿 度是温度和总压的函数，即 = Ptfd ),( 湿含量也可理解为单位质量（1kg）绝干空气中所容纳的水蒸汽 质量

1.3 相对湿度 Φ在一定温度及总压下，湿空气的水汽分压p与同温度下水的饱和蒸汽压ps之比的百分数，称为相对湿度（relativehumidity)，用符号Φ表示，即 = P×100%P当p,=0时，Φ=0，表示湿空气不含水分，即为绝干空气。当p,=p时，Φ=1，表示湿空气为饱和空气

1.3 相对湿度 φ ×= %100 s v p p ϕ 当pv=0时，φ=0，表示湿空气不含水分，即为绝干空气。 当pv=ps时，φ=1，表示湿空气为饱和空气。 在一定温度及总压下，湿空气的水汽分压pv 与同温度下 水的饱和蒸汽压 pS 之比的百分数，称为相对湿度(relative humidity)，用符号φ表示，即

相对湿度和绝对湿度的关系相对湿度：可以说明湿空气偏离饱和空气的程度，能用于判定该湿空气能否作为干燥介质，Φ值越小，则吸湿能力越大。湿度：是湿空气含水量的绝对值，不能用于分辨湿空气的吸湿能力。在一定总压和温度下，两者之间的关系为ppsd = 0.622P-pp

‹相对湿度：可以说明湿空气偏离饱和空气的程度，能用 于判定该湿空气能否作为干燥介质，φ值越小，则吸湿能 力越大。 s s pP p d ϕ ϕ − = 622.0 ‹湿度：是湿空气含水量的绝对值，不能用于分辨湿空气 的吸湿能力。 在一定总压和温度下，两者之间的关系为 相对湿度和绝对湿度的关系

1.4湿空气的比热CH在常压下，将湿空气中1kg绝干空气及相应dkg水汽的温度升高（或降低）1°C所需要（或放出）的热量，称为比热，又称为湿热，用符号C表示，单位是kJ/(kg绝干气C)，即CH=C.+C,d式中c湿空气的比热，kJ/(kg绝干气C)；c绝干空气的比热，kJ/(kg绝干气C);c——水气的比热，kJ/(kg水气C)在常用的温度范围内，有 =1.0+1.93dT上式说明：湿空气的比热只是湿度的函数

1.4 湿空气的比热CH 式中 cH——湿空气的比热， kJ/(㎏绝干气·oC)； ca——绝干空气的比热， kJ/(㎏绝干气·oC)； cv——水气的比热， kJ/(㎏水气·oC) cH = + 93.10.1 d 上式说明：湿空气的比热只是湿度的函数。 在常压下，将湿空气中1kg绝干空气及相应dkg 水汽的温度 升高（或降低）1oC所需要（或放出）的热量，称为比热，又 称为湿热，用符号CH表示，单位是kJ/(㎏绝干气·oC)，即 在常用的温度范围内，有 dccc = + vaH

1.5湿空气的比容vH在湿空气中，1kg绝干气体积和相应的dkg水气体积之和，称为湿空气的比容，亦称湿容积(humidvolume)，用符号vH表示，单位为：m3湿空气/kg绝干气。m绝干气+m水气kg绝干气1.013×105273+t220VHP273QQ181.013×105273+t(0.772+1.244d)）+P273

1.5 湿空气的比容vH 绝干气 绝干气 水气 kg m m vH 3 3 + = 在湿空气中，1kg绝干气体积和相应的dkg水气体积之和， 称为湿空气的比容，亦称湿容积(humid volume)，用符号vH 表示，单位为：m3湿空气/kg绝干气。 P t d P d t vH 5 5 10013.1 273 273 )244.1772.0( 10013.1 273 273 4.22) 18291 ( × × + ×+= × × + ××+=