
【化】 falling-rate periods of drying
降速幹燥(Falling Rate Drying)是物料幹燥過程中繼恒速幹燥階段後的關鍵環節,指幹燥速率隨物料含水率降低而逐漸減小的物理現象。該階段發生于物料表面自由水分蒸發完畢,内部水分需通過毛細作用或擴散作用遷移至表面時(中國化工學會《幹燥技術原理》)。
從熱力學角度分析,降速幹燥的驅動力為物料内部與表面之間的濕度梯度,遵循菲克擴散定律,可用公式表達為: $$ J = -D frac{partial C}{partial x} $$ 其中$J$為擴散通量,$D$為擴散系數,$frac{partial C}{partial x}$為濃度梯度。此階段持續時間約占整體幹燥周期的60%-80%[^](《化學工程手冊》第5版)。
主要特征包含:
該理論在食品加工(如茶葉烘幹)、制藥(片劑幹燥)及陶瓷燒結等領域有廣泛應用,中國國家标準化管理委員會GB/T 14698-2008《幹燥設備術語标準》将其列為核心工藝參數控制節點。
降速幹燥是物料幹燥過程中的一個階段,其核心特征是内部水分遷移速率低于表面汽化速率,導緻幹燥效率下降。具體解釋如下:
觸發條件
當物料表面水分蒸發速度超過内部水分向表面擴散的速度時,降速幹燥階段開始。此時物料表面無法維持完全濕潤狀态,幹燥速率逐漸降低。
物理變化
關鍵參數
控制因素
降速幹燥的速率主要由物料内部結構、孔隙率等特性決定,屬于“内部遷移控制”過程。
應用場景
常見于果蔬、紙張等含結合水物料的幹燥後期,需通過調整溫度或濕度優化幹燥效率。
降速幹燥反映了物料從表面汽化主導轉向内部擴散主導的過渡,是幹燥工藝中能耗和耗時較長的階段。
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