干燥是指采用某种方式将热量传给湿物料，使其中的湿分（水或有机溶剂）汽化分离的单元操作，在化工、轻工及农、林、渔业产品的加工等领域有广泛的应用。
干燥过程不仅涉及气、固两相间的传热和传质，而且涉及湿分以气态或液态的形式自物料内部向表面传质的机理。由于物料的含水性质和物料的形状及内部结构不同，干燥过程速率要受到物料性质、含水量、含水性质、热介质性质和设备类型等各种因素的影响。目前，尚无成熟的理论方法来计算干燥速率，工程上多仍需依赖于实验解决干燥问题。
物料的含水量，一般多用相对于湿物料总量的水分含量，即以湿物料为基准的含水率，用w（kg水分/kg湿物料）来表示，但干燥时物料总量不断发生变化，所以，采用以干物料为基准的含水率X（kg水分/kg干物料）来表示较为方便。w和X之间有如下关系：
在干燥过程的设计和操作时，干燥速率是一个非常重要的参数。例如在干燥设备的设计或选型时，通常规定干燥时间和干燥工艺要求，需要确定干燥器的类型和干燥面积；或者，在干燥操作时，设备的类型及干燥器的面积已定，规定工艺要求，确定所需干燥时间。这都需要知道物料的干燥特性，即干燥速率曲线。
干燥速率一般用单位时间内单位干燥面积上汽化的水量表示：
式中 NA——干燥速率，kg/（m2·s）；
w——干燥除去的水量，kg；
A——平均面积，m2；
τ——干燥时间，s。
干燥速率也可以干物料为基准，用单位质量干物料在单位时间内所汽化的水量表示：
式中，Gc为干物料质量，kg。
因为
dw＝﹣GcdX(www.xing528.com)
所以
干燥速率表示在一定的干燥条件下物料的含水率与干燥时间之间的关系。
干燥实验的目的是在一定的干燥条件下，例如加热空气的温度、湿度、气速及空气的流动方式均不变，测定干燥曲线和干燥速率曲线。对于不同的物料、不同的干燥设备，干燥曲线与干燥速率曲线的形状是不同的，这反映了干燥情况的差异。但是，无论是何种干燥情况，干燥曲线（或干燥速率曲线）都可以分为两个阶段，即恒速干燥阶段和降速干燥阶段，如图12-1和图12-2所示。
图12-1 干燥曲线
图12-2 干燥速率曲线
（1）恒速干燥阶段
如图12-2中BC段所示，在该阶段，由于物料中含有一定量的非结合水，这部分水所表现的性质与纯水相同，热空气传入物料的热量只用来蒸发水分，因此，物料的温度基本不变，并近似等于热空气的湿球温度。若干燥条件恒定，则干燥速率亦恒定不变。
在干燥刚开始进行时，由于物料的初值不会恰好等于空气的湿球温度，因此，干燥初期会有一为时不长的预热阶段，如图12-1和图12-2中AB线所示。由于预热阶段一般非常短暂，在实验中会因实验条件和检测条件的局限而测定不出该段曲线。
（2）降速干燥阶段
在该干燥阶段中，由于物料中大量的结合水已被汽化，物料表面将逐渐变干，使水分由“表面汽化”逐渐转移到物料内部，从而导致汽化面积的减小和传热传质途径的加长。此外，由于物料中结合水的物理和化学约束力的作用，水的平衡蒸气压下降，需要较高的温度才能使这部分水汽化，所有这些因素综合起来，使得干燥速率不断下降，物料温度逐渐上升，最终达到平衡含水率Xe而终止。恒速阶段与降速阶段交点处的含水率称为临界含水率，用Xc表示。
在实验过程中，只要测得干燥曲线，即物料含水率与时间之间的关系，即可根据曲线的斜率得到一系列不同时间对应的干燥速率（
）。通过作图标绘即可得到干燥速率曲线。
应该注意的是，干燥（速率）曲线、临界含水率均显著地受物料结构（大小及形态）和物料与热风的接触状态（与干燥器的类型有关）的影响。例如，对于粉状物料，若颗粒呈分散状态，在热风中干燥时，不但干燥面积大，其临界含水量也较低，容易干燥；若物料呈堆积状态，使热风掠过物料表面进行干燥，不仅干燥面积小，其临界含水率增大，干燥速率也变慢。因此，在干燥实验时，应尽可能采用与工业干燥器同类型的实验设备，至少也应使实验时的物料与热风接触状态近似于工业干燥器中的操作状态，这样求得的干燥（速率）曲线和临界含水率数据才有工业应用价值。
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
