669 热泵干燥-物料干燥进程

物料湿含量

物料湿含量表示物料中水分的多少，有时也称含水率，通常分为干基湿含量和湿基湿含量。

干基湿含量是物料中水分与干物质的质量之比，湿基湿含量是物料中水分与物料的总质量之比，即：

x_db=m_w/m_d

x_wb= m_w/(m_w+m_d)

x_db=x_wb/(1-x_wb)

式中，x_db为干基湿含量，无因次；m_w为物料中水分质量，kg；m_d为物料中干物质质量，kg；x_wb为湿基湿含量，无因次。

如湿衣物中水分0.4kg，干衣物0.6kg，则其干基湿含量为0.4/0.6=0.67，湿基湿含量为0.4/(0.4+0.6)=0.4；且0.67=0.4/(1-0.4)

物料干燥速率

物料干燥速率通常指物料中水分排出的速率，即：

D_dv=M_d*dx_db/dt

式中，D_dv为物料干燥速率，kg(水分)/s；M_d为物料中干物质总质量，kg；x_db为物料的干基湿含量，无因次；t为时间，s。

物料中水分类型

物料中水分通常有三种类型：自由水、物理结合水、化学结合水。

自由水是物料内或物料表面可自由流动的水，其表面水蒸气压力等于纯水的蒸气压；干燥过程中这部分水通常需要全部排出。

物理结合水主要指物料微孔道中的水分，由于受表面张力、吸附力等影响，这部分水分表面的水蒸气压力低于纯水蒸气压；物料干燥过程中这部分水分需部分或全部排出。

化学结合水是通过氢键等分子间作用力与物料结合的水，这部分水分可部分或全部保留在干燥产品中，通常不影响产品的贮藏。

物料干燥进程

以热风干燥物料为例，温度较高的热风把热能传递给物料，物料温度升高，物料表面的水分产生的水蒸气压力高于热风中水蒸气压力，物料表面水分不断汽化为水蒸气排入热风中；当物料内部向表面的水分输运速率低于物料表面水分汽化排出速率时，物料水分汽化界面开始向物料内部移动，直到全部物料内湿含量达到安全湿含量，如下图。

湿含量随时间变化规律

物料干燥过程中，物料温度和湿含量随干燥时间的变化规律通常如下图。

图中曲线通常分三段，AB段为预热段；BC段为恒速段，即物料表面保持湿润，水分汽化界面在物料表面；CD段为降速段，即物料中水分汽化界面在物料内部，这阶段时间通常较长，具体曲线形态也有多种。

干燥速率随时间变化规律

物料干燥过程中，干燥速率随干燥时间的变化规律通常如下图。

图中AB为预热热段，BC为恒速段，CD为降速段。

干燥方式一定时，物料干燥进程主要受工艺参数影响；以厢式平行流热风干燥为例，干燥工艺参数主要指热空气的速率、温度、湿度、压力、气体成分、风速方向与物料表面的夹角等，需要根据物料特性，研究适宜的工艺参数，获得最佳的干燥进程。

物料干燥工艺参数可通过分析文献资源、理论模型或模拟、实验测量等方式综合确定。