服務(wù)熱線(xiàn)
13718173581
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2.2.2多孔介質(zhì)的凍干理論
傳質(zhì)連續方程為：
該模型適合于可簡(jiǎn)化成平板狀的物料，例如牛奶的凍干。
2.2.2.2二維軸對稱(chēng)升華-解析模型
二維軸對稱(chēng)解析升華模型( 1997 年Mascarenhas等人提出的) ，在主干燥過(guò)程傳熱傳質(zhì)的物理模型如圖2-12所示。
已干區(I)和凍結區(Ⅱ)非穩態(tài)傳熱能量平衡方程為：
傳質(zhì)連續方程為：
圖中 2-13 中 qⅠ、qⅡ和qⅢ為來(lái)自不同方向的熱流,W/m2。
傳質(zhì)連續方程為：
二次干燥階段傳熱傳質(zhì)平衡方程為:
式中，H(t, r)為半徑為r時(shí)的H(t); Z為移動(dòng)冰界面到達z處的值；Nt,z為z方向總的質(zhì)量流，kg/(m2· s)；Nw,r和Nw，z分別為r和z方向水蒸氣的質(zhì)量流，kg/(m2· s)；Nin，r和Nin,z分為r和z方向惰性氣體的質(zhì)量流，kg/ (m2·s)；其余符號同前。
2.2.2.4考慮瓶塞和
2.2.2.5考慮平底彎曲影響的二維軸對稱(chēng)非穩態(tài)模型
2005年Suling Zhai等提出的考慮平底彎曲影響的二維軸對稱(chēng)非穩態(tài)模型的物理模型如圖2-16所示。主干燥階段傳熱能量平衡方程為
傳質(zhì)連續方程為
式中，ρg為玻璃瓶的密度，kg/m3,cpg為玻璃瓶的比熱容，J/(kg·K)；Tg為玻璃瓶的溫度，K；kg為玻璃瓶的熱導率，W/(K·m),ρice為冰的密度，kg/m3,cpice為冰的比熱容，J/(kg·K)，Tice為冰的溫度，K；kice為冰的熱導率，W/(K·m)；Mw為水蒸氣分子量，kg/mol；Rg為理想氣體常數，J/(mol·K)；ps和pc分別表示升華界面和冷凝器表面標準水蒸氣壓力，Pa；p為千燥室的內總壓力，Pa；Nwt為水蒸氣總的質(zhì)量流，kg(m2·s)；k1和k2分別為體擴散和自擴散常數；h1和h2分別為擴散和對流傳質(zhì)系數，m/s。
圖2-16中,Cgap為玻璃瓶底的彎曲孔隙的高度，mm。
2.2.2.6微波凍干一維圓柱坐標下的雙升華面模型
圖2-17為簡(jiǎn)化的具有電介質(zhì)核圓柱多孔介質(zhì)微波冷凍干燥的雙升華界面模型的一維圓柱坐標物理模型。對具有電介質(zhì)核的多孔介質(zhì)微波冷凍干燥過(guò)程，物料將被內外同時(shí)加熱，因而可能產(chǎn)生2個(gè)升華界面。一方面，物料外層的冰吸收微波能而升華，形成第一升華界面；另一方面，由于電介質(zhì)核較冰的損耗系數大，微波能主要被其吸收并傳導至物料層使冰升華, 從而形成第二升華界面。因此, 多孔介質(zhì)內部將出現2個(gè)干區、冰區和電介質(zhì)核4 個(gè)區域 (見(jiàn)圖2-17)。
已干區傳熱能量平衡方程:
傳質(zhì)連續方程：
傳質(zhì)連續方程：
式中,λ為熱導率，W/(m•K)；I升華源強度，(kg·m3)/s；△Hs為升華潛熱，J /kg；q為微波能吸收強度，J/(s·m3)，S為飽和度；其余符號同前。
2.2.2多孔介質(zhì)的凍干理論
傳質(zhì)連續方程為：
該模型適合于可簡(jiǎn)化成平板狀的物料，例如牛奶的凍干。
2.2.2.2二維軸對稱(chēng)升華-解析模型
二維軸對稱(chēng)解析升華模型( 1997 年Mascarenhas等人提出的) ，在主干燥過(guò)程傳熱傳質(zhì)的物理模型如圖2-12所示。
已干區(I)和凍結區(Ⅱ)非穩態(tài)傳熱能量平衡方程為：
傳質(zhì)連續方程為：
圖中 2-13 中 qⅠ、qⅡ和qⅢ為來(lái)自不同方向的熱流,W/m2。
傳質(zhì)連續方程為：
二次干燥階段傳熱傳質(zhì)平衡方程為:
式中，H(t, r)為半徑為r時(shí)的H(t); Z為移動(dòng)冰界面到達z處的值；Nt,z為z方向總的質(zhì)量流，kg/(m2· s)；Nw,r和Nw，z分別為r和z方向水蒸氣的質(zhì)量流，kg/(m2· s)；Nin，r和Nin,z分為r和z方向惰性氣體的質(zhì)量流，kg/ (m2·s)；其余符號同前。
2.2.2.4考慮瓶塞和
2.2.2.5考慮平底彎曲影響的二維軸對稱(chēng)非穩態(tài)模型
2005年Suling Zhai等提出的考慮平底彎曲影響的二維軸對稱(chēng)非穩態(tài)模型的物理模型如圖2-16所示。主干燥階段傳熱能量平衡方程為
傳質(zhì)連續方程為
式中，ρg為玻璃瓶的密度，kg/m3,cpg為玻璃瓶的比熱容，J/(kg·K)；Tg為玻璃瓶的溫度，K；kg為玻璃瓶的熱導率，W/(K·m),ρice為冰的密度，kg/m3,cpice為冰的比熱容，J/(kg·K)，Tice為冰的溫度，K；kice為冰的熱導率，W/(K·m)；Mw為水蒸氣分子量，kg/mol；Rg為理想氣體常數，J/(mol·K)；ps和pc分別表示升華界面和冷凝器表面標準水蒸氣壓力，Pa；p為千燥室的內總壓力，Pa；Nwt為水蒸氣總的質(zhì)量流，kg(m2·s)；k1和k2分別為體擴散和自擴散常數；h1和h2分別為擴散和對流傳質(zhì)系數，m/s。
圖2-16中,Cgap為玻璃瓶底的彎曲孔隙的高度，mm。
2.2.2.6微波凍干一維圓柱坐標下的雙升華面模型
圖2-17為簡(jiǎn)化的具有電介質(zhì)核圓柱多孔介質(zhì)微波冷凍干燥的雙升華界面模型的一維圓柱坐標物理模型。對具有電介質(zhì)核的多孔介質(zhì)微波冷凍干燥過(guò)程，物料將被內外同時(shí)加熱，因而可能產(chǎn)生2個(gè)升華界面。一方面，物料外層的冰吸收微波能而升華，形成第一升華界面；另一方面，由于電介質(zhì)核較冰的損耗系數大，微波能主要被其吸收并傳導至物料層使冰升華, 從而形成第二升華界面。因此, 多孔介質(zhì)內部將出現2個(gè)干區、冰區和電介質(zhì)核4 個(gè)區域 (見(jiàn)圖2-17)。
已干區傳熱能量平衡方程:
傳質(zhì)連續方程：
傳質(zhì)連續方程：
式中,λ為熱導率，W/(m•K)；I升華源強度，(kg·m3)/s；△Hs為升華潛熱，J /kg；q為微波能吸收強度，J/(s·m3)，S為飽和度；其余符號同前。
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