温度振荡条件下固定床传热传质试验研究(2)
1.2 多孔介质内部的输送过程一直被认为是固定床干燥的重点研究领域。Khan等人在过热蒸汽填充床干燥的建模中合并了单粒子收缩核模型，他们认为毛细作用不影响材料中的水分转移，干燥过程受内部传热的控制。同样，Saastamoinen和 Impola 为了描述单一粒子的传热传质，用转变了潮湿核心的模型分析了固定床干燥。考虑到毛细管压力的影响，Riede 和 Schlunder 用修正后的固定床干燥的收缩核模型描述了单一粒子的传质，他们的解决方案依赖许多用以简化描述传输机制的方程的假设。此外，简化粒子的传质边界条件后，Ingram 采用了水分扩散方程作为薄层模型来模拟在固定床干燥过程中单一颗粒的内部传质过程。但人们普遍认为输送现象要比在上述分析中所假设的复杂的多。原则上，潮湿的多孔介质存在三种质量输送机制，包括毛细流动、水汽扩散和蒸发冷凝。物料中的传热机制依赖于传质特性，在不同的干燥时期内，不同的机制扮演不同的角色。在许多情况下，含湿多孔介质中的传热传质过程对干燥有着显著影响。世界范围内对含湿多孔介质的研究始于十九世纪中叶，在经历了一个半世纪的深入研究后，逐渐形成了为人们所接受的理论体系。目前描述含湿多孔介质传热传质过程的理论体系主要有液态扩散理论、毛细理论、蒸发-冷凝理论、Philip与 De Vries理论和 Luikov 理论。根据驱动力的数量，干燥理论可以分为单场驱动理论、双场驱动理论和三场驱动理论。
1.2.1 单场驱动理论 a）液态扩散理论 液态扩散理论由 Lewis［1］提出，该理论认为物料内部水分传递的驱动力是水分的含量梯度，在水分梯度的推动下，水分由物料内部扩散至物料表面，随后水分从物料表面蒸发。 但是这一理论遭到了多数人的质疑， Hougen［2］认为该理论成立的前提条件是物料内部的水分含量梯度已知。 Babbit［3］则提出水分传递的驱动力不应该是水分含量梯度，而是压力梯度。 b）毛细理论 毛细理论由Ceaglske 和 Hougen［4］联合提出，该理论认为物料内部水分传递的驱动力是毛细管势。所谓毛细管势，即毛细管中气液两相交界面两侧的压力差。 c）蒸发-冷凝理论 蒸发-冷凝理论由 Henry［5］提出，该理论认为物料内部水分传递的驱动力是蒸汽压力梯度，蒸汽压力梯度产生的原因是物料内部存在着温度梯度，在该理论中水分的传递是以蒸汽形式进行的，而非液态水。 以上三种理论的共同点是物料内部水分传递的驱动力是单一的，文献综述但实际上物料内部结构各不相同，只考虑一种驱动力不能很好地解释不同物料的干燥，譬如液态扩散理论可以用来描述谷物的干燥过程，但描述其他物料的干燥过程就存在很大的偏差，因此单场驱动理论精度偏低，存在较大的应用局限性。
1.2.2 双场驱动理论 双场驱动理论的典型代表由 Philip 和 De Vries 提出，该理论认为物料内部水分的传递有两个驱动力：水分梯度和温度梯度。他们认为物料内部水分的传递同时存在着液相和气相两种状态。
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