循環(huán)風(fēng)洞干燥試驗講解

1、循環(huán)風(fēng)洞干燥實驗裝置說明書天津大學(xué)化工基礎(chǔ)實驗中心2011. 10一.實驗裝置的基本功能和特點：本裝置為學(xué)生學(xué)習(xí)干燥曲線、干燥速率曲線及臨界濕含量測定方法提供了實 驗平臺，同時，可練習(xí)被干燥物料與熱空氣之間對流傳熱系數(shù)的測定方法，通 過實驗，加深學(xué)生對干燥過程及干燥機理的理解，并通過操作實物干燥過程， 了解干燥操作中廢氣循環(huán)的流程和概念。本說明書還列舉了一個由氣體流量計 讀數(shù)求指定截面處氣體流速的實際例子，介紹數(shù)據(jù)的處理和計算方法。本實驗 裝置還可以為研究恒速干燥速率，臨界濕含量，平衡濕含量等參數(shù)隨其影響因 素的變化規(guī)律提供平臺。整套裝置具有結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，干燥介質(zhì)空氣 流量調(diào)節(jié)范圍大，

2、耗能量小，操作方便等特點。可以方便地測得常見的、典型 的干燥曲線、干燥速率曲線和恒速段熱空氣與被干燥物表面之間的對流傳熱系 數(shù)。.用途：(1 )供學(xué)生做實驗，學(xué)習(xí)干燥曲線和干燥速率曲線及臨界濕含量的實驗測 定方法，加深對干燥操作過程及其機理的理解。供學(xué)生學(xué)習(xí)干濕球溫度濕度計的使用方法， 學(xué)習(xí)被干燥物料與熱空氣之 間對流傳熱系數(shù)的測定方法。供學(xué)生通過實物了解干燥操作中廢氣循環(huán)的流程和概念。(4)為學(xué)生提供一個由氣體流量計讀數(shù)求指定截面處氣體流速的實際例子，以便掌握其計算方法。(5)實驗研究恒速干燥速率，臨界濕含量，平衡濕含量隨其影響因素的變化 規(guī)律。2.特點：(1) 結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。(2)

3、干燥介質(zhì)空氣流量的調(diào)節(jié)范圍大。(3) 耗能量小。(4)實驗操作十分方便?？梢院苋菀椎販y得常見的典型的干燥曲線，干燥速率曲線和恒速段熱空 氣與被干燥物表面之間的對流傳熱系數(shù)。二.實驗裝置簡介：.實驗設(shè)備流程圖(見圖一).實驗設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)：洞道干燥器：空氣流通的橫截面積見表1鼓風(fēng)機：上海興益電器廠BYF7132型三相低噪聲中壓風(fēng)機，最大出口風(fēng)壓為1.7kPa,電機功率為0.55 kW。空氣預(yù)熱器：三個電熱器并聯(lián)，每個電熱器的額定功率為 450 W,額定電壓為220 V(4)重量變送器：量程0-200g,精度0.1級，卒&出0-5V,供電電源12VDC0(5)壓差變送器：量程0-10kPa,精度

4、0.5級，輸出4-20mA,供電電源 24VDCO(6)顯示儀表：a.重量 顯示：輸入 0-5V,顯示 0-200g，供電電源 220VACO壓差顯示：輸入4-20mA,顯示0-4kPa，供電電源 220VACO溫度顯示：輸入 PT100,顯示-50-150 C,供電電源220VACOd.溫度顯示控制儀表：輸入PT100,顯示-50-150 C,輸出 0-5V,供電電源220VAC o (具體使用方法參見儀表使用說明書)(7)被干燥物的試樣：被干燥物料為工業(yè)尼，每一套裝置所用某種紡織布料的干燥面積、絕干物 料量可能稍有差別，具體數(shù)值見調(diào)試實驗的數(shù)據(jù)表，表 2等。三、實驗方法及步驟：1.實驗前的

5、準(zhǔn)備工作(1)將被干燥物料試樣進行充分的浸泡。(2)向濕球溫度濕度計的附加蓄水池內(nèi)，補充適量的水， 使池內(nèi)水面上升至適當(dāng)位置541112圖一 實驗裝置流程圖8713日日日日 j14I日日日舊I715舊日日日|JhbbE17.中壓風(fēng)機；2.孔板流量計；3.空氣進口溫度計；4.重量傳感器；5.被干燥物 料；6.加熱器；7.干球溫度計；8.濕球溫度計；9.洞道干燥器；10.廢氣排出閥;.廢氣循環(huán)閥；12.新鮮空氣進氣閥；13.干球溫度顯示控制儀表；14.濕球溫 度顯示儀表；15.進口溫度顯示儀表；16.流量壓差顯示儀表；17.重量顯示儀表;18.壓力變送器。(3)將被干燥物料的空支架安裝在洞道內(nèi)。(

6、4) 調(diào)節(jié)新空氣入口閥到全開的位置。2.裝置的實驗操作方法(1) 按下電源開關(guān)的綠色按鍵，在按風(fēng)機開關(guān)按鈕，開動風(fēng)機。(2)調(diào)節(jié)三個蝶閥到適當(dāng)?shù)奈恢?，將空氣流量調(diào)至指定讀數(shù)。(3) 在溫度顯示控制儀表上，利用(,人 )鍵調(diào)節(jié)實驗所需溫度值，sv 窗口顯示，此時pv窗口所顯示的即為干燥器的干球溫度值，按下加熱開關(guān)， 讓 電熱器通電。(4)干燥器的流量和干球溫度恒定達(dá) 5分鐘之后，即可開始實驗。此時，讀 取數(shù)字顯示儀的讀數(shù)作為試樣支撐架的重量 (Gd)。將被干燥物料試樣從水盆內(nèi)取出，控去浮掛在其表面上的水份(使用呢子物料時，最好用力擠去所含的水分，以免干燥時間過長。將支架從干燥器內(nèi) 取出，再將支架

7、插入試樣內(nèi)直至盡頭)0將支架連同試樣放入洞道內(nèi)，并安插在其支撐桿上。注意：不能用力過大，使傳感器受損。立即按下秒表開始計時,并記錄顯示儀表的顯示值。然后每隔一段時間 記錄數(shù)據(jù)一次(記錄總重量和時間)，直至減少同樣時間重量的減少是恒速階 段所用時間的8倍時，即可結(jié)束實驗。注意：最后若發(fā)現(xiàn)時間已過去很長，但 減少的重量還達(dá)不到所要求的克數(shù)，則可立即記錄數(shù)據(jù)。四、實驗注意事項：.在安裝試樣時，一定要小心保護傳感器，以免用力過大使傳感器造成機 械性損傷。2. 在設(shè)定溫度給定值時，不要改動其它儀表參數(shù)，以免影響控溫效果。.為了設(shè)備的安全，開車時，一定要先開風(fēng)機后開空氣預(yù)熱器的電熱器。停車時則反之。.突然

8、斷電后，在次開啟實驗時，檢查風(fēng)機開關(guān)、加熱器開關(guān)是否已被按 下，如果被按下，請再按一下使其彈起，不再處于導(dǎo)通狀態(tài)。四.附數(shù)據(jù)處理過程舉例：(一)調(diào)試實驗的結(jié)果調(diào)試實驗的數(shù)據(jù)見表1,表中符號的意義如下：S 一干燥面積，m2G c一絕干物料量，gR 空氣流量計的讀數(shù)，kPaT。一干燥器進口空氣溫度，Ct 一試樣放置處的干球溫度，Ct w一試樣放置處的濕球溫度，CG l試樣支撐架的重量，gG l被干燥物料和支撐架的總重量，gG 一被干燥物料的重量，gT 一累計的干燥時間，SX 一物料的干基含水量，kg水/kg絕干物料X al兩次記錄之間的被干燥物料的平均含水量，kg水/kg絕干物料U 一干燥速率，k

9、g水/(s 喻數(shù)據(jù)的計算舉例以表1所示的實驗的第i和i +1組數(shù)據(jù)為例公式：被干燥物料的重量G: TOC o 1-5 h z Gi =Gi -Gd , g(1)G i 1 = G t , i 1 - G d , g(2)被干燥物料的干基含水量X:G； G0Xi=-,kg水/kg絕干物料(3)GcX小=G- -Gc , kg水/kg絕干物料(4)Gc兩次記錄之間的平均含水量XavX； XX AV =-, kg水/ kg絕干物料(5)2兩次記錄之間的平均干燥速率,kg 水/(s 希)(6)Gc 10, dX Gc 10, Xi 1 -XiSdT 一 一 STi 1 -TI干燥曲線X-T曲線，用X、

10、T數(shù)據(jù)進行標(biāo)繪，見圖 二c 干燥速率曲線U-X曲線，用U、Xa激據(jù)進行標(biāo)繪，見圖 恒速階段空氣至物料表面的對流傳熱系數(shù)Q Uc tw 103S t t -tw2,W/(m C)流量計處體積流量V tm3/h用其回歸式算出由流量公式1計算2 PVt = coAo ：其中，co-孔板流量計孔流系數(shù)，Co=O.67do-孔板孔徑，d o =0.017 mVt-空氣入口溫度（及流量計處溫度）下的體積流量，m/h ；P -孔板兩端壓差，Kpa3Pt-空氣入口溫度（及流量計處溫度）下密度，Kg/m干燥試樣放置處的空氣流量V=V式/配,市/川干燥試樣放置處的空氣流速V3600 A,m/s(10)（2） 數(shù)據(jù)

11、：以表1實驗數(shù)據(jù)為例進行計算（見表1）i =1 i +1=2G, i = 152.6gG, i + 1=151.4gG= 102.0g由式(1)(2)得：Gi = 50.6g , Gi + 1 = 49.4gGC= 24.1 g由式(3)(4)得:X i = 1.0996 kg水/kg絕干物料X+1=1.0498 kg 水/kg 絕干物料由式(5)得：X a= 1.0747 kg 水/kg絕干物料S= 2X0.145 X 0.082=0.02378 m2Ti = 0 s , Ti + 1=180 s由式(6)得：U =2.803 x 10-4 kg 水/(s m2)第一套表1干燥實驗裝置實驗原

12、始及整理數(shù)據(jù)表空氣孔板流量計讀數(shù) R: 1.18kPa流量計處的空氣溫度to： 30.4 C 干球溫度t : 60C濕球溫度tw 25.3 C 框架重量 G: 102g 絕干物料量 G: 24.1g干燥M S: 0.145 X 0.082 X 2=0.02378R2 洞皿加：0.15 X 0.2=0.03m2序號累計時問T (分)總重量GT (g)干基含水量X (kg/kg )平均含水量Xav (kg/kg )干燥速率UX 104kg/ (s m2)10152.61.09961.07472.80323151.41.04981.02283.03736150.10.99590.97302.5704

13、9149.00.95020.92532.803512147.80.90040.87972.336615146.80.85890.83612.570718145.70.81330.79252.336821144.70.77180.75102.336924143.70.73030.70952.3361027142.70.68880.67012.1031130141.80.65150.63072.3361233140.80.61000.58922.3361336139.80.56850.55191.8691439139.00.53530.51871.8691542138.20.50210.48551

14、.8691645137.40.46890.45022.1031748136.50.43150.41292.1031851135.60.39420.37971.6351954134.90.36510.34851.8692057134.10.33200.31741.6352160133.40.30290.28841.6352263132.70.27390.25931.6352366132.00.24480.23441.1682469131.50.22410.20951.6352572130.80.19500.18261.4022675130.20.17010.15981.1682778129.70

15、.14940.13901.1682881129.20.12860.11831.1682984128.70.10790.09960.9343087128.30.09130.08300.9343190127.90.07470.06850.7013293127.60.06220.05600.7013396127.30.04980.04560.4673499127.10.04150.03730.46735102126.90.03320.03110.23436105126.80.02900.0145圖二干燥曲線圖二干燥曲線空氣孔板流量計讀數(shù) R: 1.0kPa流量計處的空氣溫度to: 298c 干球溫度

16、t: 60c濕球溫度tW： 254c 框架重量 Gd： 103.9g 絕干物料量 Gc： 20.2g干燥面積 S: 0.145 0.082 2=0.02378m2 洞積：0.15 私2=0.03m2序 號累計時間T (分)總重量Gt (g)十型含水量X (kg/kg)平均含水量Xav (kg/kg)干燥速率Ux 104 kg/ ( s m2)10152.01.38121.35152.80323150.81.3218 11.28473.50436149.31.24751.21533.03749148.01.18321.15103.037512146.71.11881.08663.03761514

17、5.41.054511.01983.271718144.00.98510.95303.037821142.70.92080.88613.271924141.30.851510.82182.8031027140.10.79210.76242.8031130138.90.73270.70302.8031233137.70.6733 ；0.64602.5701336136.60.61880.59162.5701439135.50.56440.54212.1031542134.60.5198 0.49262.5701645133.50.46530.44312.1031748132.60.42080.4

18、0101.8691851131.80.38120.35642.3361954130.80.33170.31441.6352057130.10.29700.27971.635圖三干燥速率曲線表2干燥實驗裝置實驗原始及整理數(shù)據(jù)表3.00.00.00.20.40.60.81.01.2XAv(kg/kg)圖三干燥速率曲線1.41.65 0 5 0 52 2 110- S/OK( 0-62160129.40.26240.24261.8692263128.60.2228 :0.21041.1682366128.10.19800.18071.6352469127.40.16340.14851.4022572

19、126.80.1337 10.12380.9342675126.40.11390.10400.9342778126.00.09410.07921.4022881125.40.06440.05690.7012984125.10.0495 10.04460.4673087124.90.03960.03220.7013190124.60.02480.01980.4673293124.40.014910.01240.2343396124.30.00990.0050-0.015干燥曲線/gX圖四干燥曲線干燥速率曲線4-0 U10圖五干燥速率曲線第三套：表3干燥實驗裝置實驗原始及整理數(shù)據(jù)表空氣孔板流量計讀

20、數(shù) R: 1.02kPa流量計處的空氣溫度to: 304c 干球溫度t: 60c濕球溫度tw： 25.3C 框架重量 Gd： 102.5g 絕干物料量 Gc： 27.9g干燥面積 S: 0.15 0.082 2=0.0246m2 洞道截面積：0.15 2=0.03m2序 號累計時間T (分)總重量Gt (g)干基含水量X (kg/kg)平均含水量Xav (kg/kg)干燥速率UX104 kg/ (sm2)10157.20.95700.93552.71023156.00.9140 10.89252.71036154.80.87100.84952.71049153.60.82800.80472.9

21、36512152.30.78140.76162.484615151.20.741910.71862.936718149.90.69530.67742.258821148.90.65950.63982.484924147.80.620110.59862.7101027146.60.57710.55912.2581130145.60.54120.52332.2581233144.60.5054 :0.49281.5811336143.90.48030.46422.0331439143.00.44800.43192.0331542142.10.41580.40141.8071645141.30.38

22、7110.37281.8071748140.50.35840.34232.0331851139.60.32620.31541.3551954139.00.3047 ；0.29391.3552057138.40.28320.27061.5812160137.70.25810.24731.3552263137.10.2366 0.22401.5812366136.40.21150.19891.5812469135.70.18640.17741.1292572135.20.16850.15951.1292675134.70.15050.13981.3552778134.10.12900.12190.

23、9032881133.70.11470.10571.1292984133.20.09680.08781.1293087132.70.07890.07170.9033190132.30.06450.05910.6783293132.00.05380.04840.6783396131.70.04300.03760.6783499131.40.03230.02690.6781135102131.10.02150.01790.45236105130.90.01430.00900.67837108130.60.00360.00180.22638111130.50.00000.00000.000干燥曲線圖

24、六干燥曲線干燥速率曲線圖七干燥速率曲線表4干燥實驗裝置實驗原始及整理數(shù)據(jù)表R: 1.1仝氣孔板流量計俵數(shù)ZkPa 沆重計處日勺二氣假度 to: 30.4C 十以假度t: 60c濕球溫度tW: 25.3C干燥面積S: 0.15.5框架重量 Gd: 100.2g 絕干物料量 GC: 24.1g- - 2 、u-M、-e一 ， 一一 一一 20.U82 =U.U23/8m洞追做卸枳: 0.15的.2=0.03m序 號累計時間總重量十型含水量平均含水量干燥速率12T （分）Gt (g)X (kg/kg)Xav (kg/kg)Ux 104 kg/ (sm2)10161.01.52281.50002.40

25、423159.91.47721.45442.40436158.81.43151.40662.62349157.61.38171.35892.404512156.51.336111.31332.404615155.41.29051.26562.623718154.21.24071.21782.404821153.11.195011.17012.623924151.91.14521.12452.1861027150.91.10371.08092.4041130149.81.058111.03532.4041233148.71.01240.98962.4041336147.60.96680.94612.1861439146.60.9253 10.90462.186