洞道干燥曲線測(cè)定實(shí)驗(yàn)

1、洞道干燥曲線洞道干燥曲線測(cè)定實(shí)驗(yàn)測(cè)定實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師：干燥概述n干燥方法是物料除濕的一種常用方法，即利用熱能，使?jié)裎锪现械臐穹謿饣竦姆椒?。該方法耗能較大，工業(yè)上往往將機(jī)械分離法和干燥法聯(lián)合起來(lái)除濕，即先用機(jī)械方法盡可能除去濕物料中的大部分濕分，然后再利用干燥方法繼續(xù)除濕。n分類（按照熱能供給濕物料的方式）：1.傳導(dǎo)干燥；2.對(duì)流干燥；3.輻射干燥；4.介電加熱干燥等。n應(yīng)用：在化工、食品、制藥、紡織、采礦、農(nóng)產(chǎn)品加工等行業(yè)，濕固體物料中的濕分去除。實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?n1、學(xué)習(xí)干燥曲線和干燥速率曲線及臨界濕含量的實(shí)驗(yàn)測(cè)定方法，加深對(duì)干燥操作過(guò)程及其機(jī)理的理解；n2、學(xué)習(xí)干、濕球溫度計(jì)

2、的使用方法，學(xué)習(xí)被干燥物料與熱空氣之間對(duì)流傳熱系數(shù)的測(cè)定方法；n3、通過(guò)實(shí)物了解干燥操作中廢氣循環(huán)的流程和概念；n4、掌握由氣體流量計(jì)讀數(shù)求指定界面處氣體流速的計(jì)算方法。實(shí)驗(yàn)原理（實(shí)驗(yàn)原理（1） 由于干燥過(guò)程既涉及傳熱過(guò)程又涉及傳質(zhì)過(guò)程，其機(jī)理比較復(fù)雜。一般干燥實(shí)驗(yàn)是在恒定的干燥條件下進(jìn)行的，即實(shí)驗(yàn)采用大量的空氣干燥少量的濕物料，因此干燥介質(zhì)（熱空氣）進(jìn)出干燥器的溫度、濕度、氣速以及與物料的接觸方式在整個(gè)干燥過(guò)程中都保持恒定。在干燥過(guò)程中，定時(shí)測(cè)定物料的質(zhì)量變化，并記錄每一時(shí)間間隔內(nèi)物料的質(zhì)量變化及物料的表面溫度，直至物料的質(zhì)量恒定為止，此時(shí)物料與空氣達(dá)到平衡狀態(tài)，物料中所含水分即該條件下的平

3、衡水分。然后再將物料放到電烘箱內(nèi)烘干到恒重為止，即可測(cè)得絕干物料的質(zhì)量。上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)整理后可分別繪出物料的干燥曲線和干燥速率曲線。實(shí)驗(yàn)原理（實(shí)驗(yàn)原理（2 2） 物料干燥過(guò)程分三個(gè)階段：第一階段為物料的預(yù)熱段，此時(shí)空氣中的部分熱量用于加熱物料，物料的含水量及溫度均隨時(shí)間變化不大；第二階段為恒速段，此階段內(nèi)空氣傳給物料的顯熱恰好等于水分從物料中汽化所需的潛熱，而物料表面的溫度等于熱空氣的濕球溫度；第三階段為降速段，進(jìn)入該階段后，物料開(kāi)始升溫，熱空氣中部分熱量用于加熱物料，另一部分熱量用于汽化水分，直至物料中所含水分降到平衡含水量為止，干燥過(guò)程即終止。1.干燥曲線 以物料含水量與干燥時(shí)間、物料表面

4、溫度與干燥時(shí)間的關(guān)系曲線，均稱為干燥曲線，如圖8-1所示。2.干燥速率曲線 干燥速率曲線是干燥速率隨物料平均干基含水量的變化曲線圖。其具體形狀與物料性質(zhì)及干燥條件有關(guān)，比較典型的如圖8-2所示。恒速干燥階段的干燥速率大小決定于物料外部的干燥條件，而降速干燥速率的大小主要取決于物料本身結(jié)構(gòu)、形狀和尺寸，而與外部的干燥條件關(guān)系不大。 恒速階段的干燥速率和臨界含水量是干燥過(guò)程研究和干燥器設(shè)計(jì)的重要數(shù)據(jù)，本實(shí)驗(yàn)在恒定干燥條件下對(duì)浸透水的帆布進(jìn)行干燥，測(cè)定干燥曲線和干燥速率曲線，目的是掌握恒速段干燥速率和臨界含水量的測(cè)定方法及其影響因素。(1).干燥速率(u) 即水分汽化速率，可用單位時(shí)間內(nèi)從被干燥物料

5、的單位面積上汽化的水分質(zhì)量表示（kg/m2s），在較小范圍內(nèi)，可按下式計(jì)算： 式中： -干燥速率（kg/m2.s） -干燥面積（m2） -時(shí)間間隔（s） -絕干物料量（kg） -時(shí)間間隔內(nèi)干燥氣化的干基含水量sxgswuccgxsu(2).被干燥物料的重量 式中： -被干燥物料和支撐架的總質(zhì)量（kg） -式樣支撐架的質(zhì)量（kg）gdtgggtgdg(3).物料的干基含水量 與干燥速率相對(duì)應(yīng)的濕物料含水量（物料平均干基含水量） 式中： -第i次測(cè)定的濕物料干基含水量(kg水/kg絕干料)； -第i+1次測(cè)定的濕物料干基含水量(kg水/kg絕干料)。ccgggx21/iiixxxx1ixix(4)

6、.恒速階段對(duì)流傳熱系數(shù) 與傳質(zhì)系數(shù) 在恒速干燥階段，物料在恒定的干燥條件下進(jìn)行干燥時(shí)，物料表面與空氣間的傳熱過(guò)程和傳質(zhì)過(guò)程分別用下式表示， 傳熱過(guò)程： 傳質(zhì)過(guò)程： 式中： -空氣至物料表面的傳熱膜系數(shù)（kw/m2k）； h、t-空氣的濕度（kg水/kg絕干料）和溫度（k）； hw、tw -濕球溫度下空氣的飽和濕度（kg水/kg絕干料）和濕物料表面溫度（即空氣的濕球溫度）（k）； kh-以濕度基h為推動(dòng)力的傳質(zhì)系數(shù)（kg/m2sh）。hk)(wttsdq)(hhksdwwh 在恒速干燥階段中，空氣傳給物料之顯熱恰等于水分從物料汽化所需的潛熱，即： 式中： -濕球溫度下水的汽化潛熱（kj/kg）。

7、 即 則傳質(zhì)系數(shù) dwrdqwwr)()(wwwhwttrhhksrdqsdwhhttrkwwwh 當(dāng)空氣平行流過(guò)靜止的物料層表面時(shí)，對(duì)流傳熱系數(shù) 式中：l -濕空氣的質(zhì)量流速（kg/m2h）；其中 -溫度為t時(shí)，空氣的密度（kg/m3）； a-干燥器洞道流通面積（m2）。8 .0)(0204.0ltavltt(5).空氣體積流量 的計(jì)算 由節(jié)流式流量計(jì)的流量公式和理想氣體的狀態(tài)方程式可推導(dǎo)出： 式中： 試樣放置處空氣體積流量（m2/h）； v20 常壓下20時(shí)空氣體積流量（m2/h）； 由u形管壓差計(jì)讀數(shù)和校正曲線查得； t0 流量計(jì)處空氣溫度（）； t 干燥器內(nèi)空氣的溫度（）；tv0020

8、27327320273273tttvvttv實(shí)驗(yàn)裝置及及流流程程 實(shí)驗(yàn)裝置的主要技術(shù)參數(shù)n1.洞道干燥器:其規(guī)格為1201201200mm；n2.鼓風(fēng)機(jī)為xgb-2型漩渦氣泵:最大流量為50（m3/h）；n3.稱重傳感器:最大量程為300g；n4.孔板流量計(jì):不銹鋼制品，配形管壓差計(jì)，自行設(shè)計(jì)、標(biāo)定。n5.溫度計(jì):干球溫度為鉑電阻，濕球溫度為鉑電阻外包紗布。n6.加熱器:二組電阻絲加熱，每組2.0kw，控溫精度小于1.0。n7.濕物料:帆布。n8.流量與壓差關(guān)系: 適用范圍1550m3/h，rmmh20(標(biāo)準(zhǔn)溫度0)/(12. 2351. 00hmrv 實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟n1、實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作n

9、2、實(shí)驗(yàn)方法1、實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作(1)n（1）按流程及板面布置、電器線路示意圖檢查設(shè)備及儀器、儀表是否齊全，完好。熟悉裝置上各個(gè)設(shè)備、儀表和部件使用方法，了解有關(guān)注意事項(xiàng)。n（2）檢查濕球溫度測(cè)量鉑電阻包裝、安裝是否正確，并向濕球溫度計(jì)的蓄水池中加水。n（3）將物料試樣事前稱準(zhǔn)絕干料質(zhì)量（放在烘箱內(nèi)，在80下烘烤，用精密天平稱量，幾次稱量值相同后，視為絕干料重），也可由指導(dǎo)教師提供該值。之后，將要干燥的物料試樣在水中進(jìn)行充分浸泡。1、實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作(2)n（4）將被干燥物料的空支架安裝在洞道內(nèi)，令天平處在自由擺動(dòng)的平衡狀態(tài)，記錄整個(gè)支架和托盤(pán)的重量。n（5）熟悉秒表使用方法。n（6）全開(kāi)新鮮

10、空氣進(jìn)口閥和廢氣排出閥，全關(guān)廢氣循環(huán)閥。n（7）將空氣流量調(diào)節(jié)閥全開(kāi)，以啟動(dòng)時(shí)保護(hù)電機(jī)。n（8）將空氣預(yù)熱器加熱電壓調(diào)節(jié)旋鈕擰至全關(guān)狀態(tài)。防止啟動(dòng)時(shí)功率過(guò)大，燒壞加熱器。2、實(shí)驗(yàn)方法(1)n（1）打開(kāi)風(fēng)機(jī)電源（插座），調(diào)節(jié)流量，設(shè)定加熱溫度，調(diào)節(jié)控溫電流34a，并調(diào)節(jié)常熱電流12a。n（2）當(dāng)溫度穩(wěn)定后，注意觀察重量顯示儀讀數(shù)是否穩(wěn)定，當(dāng)讀數(shù)穩(wěn)定后，再調(diào)節(jié)零點(diǎn)電位器至零。n（3）當(dāng)零點(diǎn)值和濕球溫度讀數(shù)穩(wěn)定后，記下流量和各點(diǎn)溫度值。將準(zhǔn)備好的濕物料試樣放入干燥器內(nèi)（注意手不能按稱重傳感器上托架）。記下濕物料試樣的初重。n（4）用秒表在一定時(shí)間間隔內(nèi)（如1min）記下稱重傳感器顯示的質(zhì)量值。連續(xù)測(cè)

11、試，直至物料質(zhì)量保持不變?yōu)橹埂?、實(shí)驗(yàn)方法(2)n（5）在記時(shí)過(guò)程中隨時(shí)注意控溫點(diǎn)的干球溫度和濕球溫度的顯示值，整個(gè)操作過(guò)程中濕球溫度值基本不變（維持在0.5內(nèi)變化）。否則就是系統(tǒng)未達(dá)到穩(wěn)定或濕球計(jì)內(nèi)缺水或物料已烘干。n（6）停止加熱，風(fēng)機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)幾分鐘，待溫度降低后再停風(fēng)機(jī)，然后取出試樣，一切復(fù)原。n注意：最后若發(fā)現(xiàn)時(shí)間已過(guò)去很長(zhǎng)，而減少的重量還達(dá)不到所要求的克數(shù)，則可立即人為使天平處于平衡狀態(tài)，并同時(shí)記錄數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)原始記錄與數(shù)據(jù)處理結(jié)果 試樣物料: ；試樣編號(hào): ；試樣尺寸:長(zhǎng) 寬 厚 （mm）； 干燥面積s= m2；試樣絕干質(zhì)量:gc= g；有風(fēng)時(shí)物料架質(zhì)量= g干燥實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)記錄序號(hào)

12、濕樣品質(zhì)量g干燥時(shí)間間隔/min流量計(jì)示值r/mmh2o風(fēng)機(jī)出口溫度/干燥室前溫度/濕球溫度/干燥室后溫度/1234干燥實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理結(jié)果序號(hào)濕料含水量x/（kg水分/kg絕干料）與u對(duì)應(yīng)的濕料含水量x/（kg水/kg絕干料）干燥速率u103/(kg/m2.s)1234計(jì)算與實(shí)驗(yàn)結(jié)果項(xiàng) 目試樣001試樣002空氣平均溫度tm 空氣濕球溫度tw 空氣體積流量vt m3/h物料受熱面積s m2tw 下水的氣化熱t(yī)w kj/kg干燥器洞道流通面積f m2空氣的質(zhì)量速度l kg/m2.h干燥曲線干燥速率曲線臨界含水量xc平衡含水量x*恒速段干燥速率uc kg/m2.h恒速段對(duì)流傳熱系數(shù) w/m2.按值估

13、計(jì)的uc計(jì) kg/m2.h實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求n1.對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并寫(xiě)出一組數(shù)據(jù)的計(jì)算示例；n2.繪制干燥曲線圖和干燥速率曲線圖；n3.計(jì)算對(duì)流傳熱系數(shù)，并由值估計(jì)恒速干燥速率，并與實(shí)測(cè)值比較，分析誤差原因。實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)(1)n1、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，始終都要使天平能夠自由擺動(dòng)，這是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵。n2、為了設(shè)備的安全，開(kāi)車時(shí)，一定要先開(kāi)風(fēng)機(jī)后開(kāi)空氣預(yù)熱器。停車時(shí)則相反。n3、物料干燥前應(yīng)測(cè)定好絕干料重和有關(guān)尺寸。實(shí)驗(yàn)操作前必須先將物料充分濕透，但放入干燥器內(nèi)時(shí)以不帶水為準(zhǔn)。n4、準(zhǔn)確安裝濕球溫度計(jì)，并保證玻璃球內(nèi)有足夠量的水。實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)(2)n5、流量不宜過(guò)大，防止噪音大，且標(biāo)定流量計(jì)時(shí)，流量計(jì)算式應(yīng)在一定讀數(shù)范圍內(nèi)適用。n6、加熱器電流不宜過(guò)大，否則使控溫精度降低。n7、稱重傳感器屬貴重儀表且極易損壞。零點(diǎn)受溫度影響較大，使用時(shí)一定不能超重，嚴(yán)禁用手按壓。n*打開(kāi)加熱管段處的法蘭，即可更換加熱用的電阻絲。實(shí)驗(yàn)思考題(1)n1.如何恒定干燥條件？n2.若提高空氣的溫度或增加空氣的流量，干燥速率曲線、恒速干燥速率、臨界含水量、平衡含水量有何變化？n3.若被干燥介質(zhì)（如黃沙）的厚度增加，其干燥速率曲線、臨界含水量、平衡含水量有何變化？n4.相對(duì)而言空氣循環(huán)式和