1、前言

物料干燥過程就是將干燥介質(zhì)（通常為熱空氣）的熱量傳遞給濕物料，并促使物料中的水分向外部轉(zhuǎn)移的過程。

如果干燥介質(zhì)溫度過高，物料在急劇的受熱過程中，其內(nèi)外層水分差異也越來越大，物料表層水分迅速擴(kuò)散的同時(shí)，表面急劇收縮，形成硬結(jié)。而且由于內(nèi)外層收縮不均，就會(huì)使物料產(chǎn)生不同程度的變形或裂紋，影響干燥質(zhì)量。其次，物料溫度超過了其能夠承受的溫度，還會(huì)破壞物料的品質(zhì)。再次，溫度過高就浪費(fèi)了能源，增加了設(shè)備的投資成本。

如果干燥介質(zhì)溫度過低，又會(huì)影響干燥速率，從而影響產(chǎn)量。

綜上所述：在保證物料品質(zhì)的情況下，選擇合理的干燥介質(zhì)溫度及其相應(yīng)的物料溫度是十分必要的。這就要求計(jì)算出物料在各個(gè)干燥段的物料溫度，看其是否超過物料所能承受的最大度。特別是在高溫快速干燥工藝中，恒速段的物料溫度尤為重要。

如何準(zhǔn)確地知道恒速段物料的溫度是設(shè)計(jì)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)低消耗型干燥機(jī)的必要條件。

2、恒速段物料溫度的計(jì)算方法

2.1物料溫度與干燥介質(zhì)濕球溫度的關(guān)系

在恒速段物料充分濕潤，干燥速度由表面水分氣化速度所控制。表面水分氣化所需要的熱量，主要由空氣以對(duì)流的方式傳遞給物料，其機(jī)埋與濕球溫度計(jì)的測試原理相同。所以恒速段物料的溫度即為干燥介質(zhì)的濕球溫度。

2.2計(jì)算方法

如果能計(jì)算出于燥介質(zhì)的濕球溫度，既可得出恒速段物料的溫度。

為了簡化計(jì)算和滿足工程上方便應(yīng)用，假設(shè)物料在恒速段的干燥過程為絕熱氣化過程。因此，在恒速段物料表面的傳熱和傳質(zhì)過程如下。

對(duì)流傳熱過程為：

Q=αA(T-Tw)                                                              (1）

式中：Q一干燥介質(zhì)單位時(shí)間內(nèi)傳遞給物料熱量，W

α一對(duì)流傳熱系數(shù)，W/（m2.K）

T一干燥介質(zhì)的干球溫度，K

Tw一干燥介質(zhì)的濕球溫度，K

A一干燥介質(zhì)與物料的接觸面積，m2

傳質(zhì)過程為：

U=KH(Hw-H)                                                              （2）

式中：U=干燥速度，kg/（m2.h）

KH一以濕度差為動(dòng)力的傳質(zhì)系數(shù)，kg/(m2.h.?H)

Hw-一濕球溫度了Tw時(shí)的飽和濕度，kg（水）/kg（干空氣）

H一干燥介質(zhì)的濕度，kg（水）/kg(干空氣）

因?yàn)楦稍锝橘|(zhì)傳遞給物料的熱量全部用來蒸發(fā)水分，所以有：

Q=UArw                                                                                                           (3）

式中：rw一濕球溫度下水的汽化潛熱，kJ/kg

由式（1）（2）（3）可得出傳熱傳質(zhì)方程：

KH(Hw-H)=αA(T-Tw)/rw                                                                                       (4）

由式（4）可得出干燥介質(zhì)的濕球溫度即為恒速段物料的溫度：

Tw=T-rwKH(Hw-H)/α                                                        (5）

對(duì)于水和空氣系統(tǒng)KH/α≈1.0，則式（5）可簡化為：

Tw=T-rw(Hw-H)                                                            (6）

可用試用迭代法計(jì)算恒速段的物料溫度，舉例如下。

例如：將20℃，Φ=80%的常壓空氣加熱到150℃用作干燥介質(zhì)，試估算物料在恒速段的溫度。

經(jīng)計(jì)算，此狀態(tài)下空氣的濕度為：H=0.0117kg(水）/kg(干）。

假設(shè)一個(gè)初始濕球溫度，查出此溫度下的汽化潛熱rw。和飽和濕度Hw，代人式（6）中，又得到一個(gè)濕球溫度，如果此濕球溫度與原來假定初始值之差達(dá)不到工程要求的誤差，再以此濕球溫度為基礎(chǔ)，重新進(jìn)行計(jì)算。經(jīng)過幾次迭代，可很快得到滿意的結(jié)果。本例干燥空氣的濕球溫度為Tw=42.36℃，即為物料在恒速段的溫度。

3、計(jì)算物料溫度的意義

對(duì)于一種給定的干燥介質(zhì)，通過計(jì)算就知道其濕球溫度，從面知道物料在恒速段的溫度。換言之，知道物料溫度，如果還沒有達(dá)到物料的限定溫度，則可再提高干燥介質(zhì)的溫度。因此，計(jì)算物料在恒速段的溫度的意義在于：

（1）通過控制干燥介質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)（如：溫度、濕度），就可控制物料在恒速段的溫度，使其不超過物料所能承受的最大溫度，保證物料品質(zhì)不被破壞。

（2）為了提高干燥速度，增加產(chǎn)量，可以最大限度地提高干燥介質(zhì)的溫度，使物料在恒速段達(dá)到其所能承受的最大溫度，然后再通過緩蘇，避免物料在降速段溫度繼續(xù)升高。

（3）準(zhǔn)確的控制干燥介質(zhì)的溫度能使干燥過程處于最佳狀態(tài)。

（4）由上例可知：恒速段物料的溫度與物料的品種、形狀、大小無關(guān)，僅與干燥介質(zhì)的狀態(tài)有關(guān)。

（5）干燥介質(zhì)的濕球溫度不僅僅是狀態(tài)參數(shù)，也是工藝參數(shù)。