干燥曲线与干燥速率曲线的测定.doc

干燥曲线与干燥速率曲线的测定一、 实验目的及任务1、 了解洞道式干燥装置的基本结构、工艺流程和操作方法。2、 学习测定物料在守恒干燥条件下干燥特性的试验方法。3、 掌握根据实验干燥曲线求取干燥速率曲线以及恒速阶段干燥速率、临界水含量、平衡含水量的实验分析方法4、 学习恒速干燥阶段干燥条件对于干燥过程特性的影响；加加深对物料临界含水量Xc的概念及其影响因素的理解。5、 学习恒速干燥阶段物料与空气之间对流传热系数的测定方法。6、 学习用误差分析方法对实验结果进行误差估算。二、 基本原理当湿物料与干燥介质接触时，物料表面的水分开始气化，并向周围介质传递。根据干燥过程中不同期间的特点，干燥过程可以分为两个阶段。第一阶段为恒速干燥阶段。干燥速率为物料表面上的水分的汽化速率控制，故此阶段也称为表面汽化控制阶段。在此阶段，干燥介质传给物料的热量全用于水分的汽化，物料表面的温度也保持恒定，物料表面的水蒸气分压也维持恒定，故干燥速率恒定不变。第二阶段为降速干燥阶段，当物料被干燥达到临界湿含量后，便进入降速干燥阶段。此时，物料中所含水分较少，水分自物料内部向表面传递的速率低于物料表面水分的汽化速率，干燥速率为水分在物料内部的传递速率所控制。故此阶段也称内部迁移控制阶段。随物料湿含量减少，物料内部的水分的迁移速率也逐渐减少，故干燥速率不断下降。恒速段干燥速率和临界含水量的影响因素主要有：固体物料种类及性质；固体物料层的厚度或颗粒大小；空气的温度、湿度和流速；空气与固体物料间相对运动方式。本实验恒定干燥条件下对工业呢物料进行干燥，测定干燥曲线和干燥速率曲线，目的是掌握恒速干燥段速率和临界含水量的测定方法和影响因素。1、 干燥速率的测定 U=dW/(Ad)W/(A)2、 物料干基含水量 X=(G- Gc)/Gc3、 恒速干燥阶段，物体表面与空气之间的对流传热系数的测定 Uc= dW/(Ad)=dQ/(rtwAd)= (t-tw)/ rtw = Ucrtw/(t-tw)4、 干燥器内空气实际体积流量的计算 Vto=C0A02P/ A=d2/4三、 实验装置与流程1、 实验装置 C01、风机 E01、加热器 M01、洞道干燥器 V01、蓄水瓶 洞道干燥实验流程示意图2、 装置流程将润湿的工业呢，悬挂于干燥室内的料盘，干燥室其侧面与底面均外包绝热材料，防止导热影响。空气由鼓风机送入电加热器，经加热的空气流入干燥室，加热干燥室料盘中的湿物料后，经排出管道通入大气。随着干燥过程的进行，物料失去的水分量由重量传感器转化为电信号，并由智能数显仪表记录下来。四、 实验步骤与注意事项1、 实验步骤1) 将干燥物料放入水中浸湿。2) 向湿球温度计的附加蓄水瓶内，补加适量的水。3) 调节送风机吸入口的蝶阀到全开的位置后开启动风机。4) 废气排出阀和废气循环阀调节到指定的流量后，开启加热电源。在智能仪表中设定干球温度，仪表自动调节到指定温度。5) 在空气温度、流量稳定的情况下，用重量传感器测定支架重量并记录。6) 把充分浸湿的干燥物料固定在重量传感器上并与气流平行放置。7) 在稳定条件下，记录干燥时间每隔两分钟干燥物料减轻的重量。直至干燥物料的重量不再明显减轻为止。8) 改变空气流量与温度，重复上述实验。9) 关闭加热电源，待干球温度降至常温时关闭风机电源和总电源。10) 实验完毕，一切复原。2、 注意事项1) 干燥器内必须有空气流过才能加热，防防止干烧损坏加热器，出现事故。2) 干燥物料必须充分浸湿，但不能有水滴自由滴下，否则影响实验数据的正确性。3) 实验中不要改变智能仪表的设置。五、 实验数据记录与处理 干燥实验装置实验原始及整理实验数据表30HZ时的干燥实验数据空气孔板流量计压差 0.41Kpa 流量计处得空气温度t0 25.7 oC干球温度t 70.4oC 湿球温度tw 65.6 oC 框架质量GD 115.8 g绝干物料量Gc 22.8 g 干燥面积A 0.024992 m2 洞道截面积0.0221 m2序号累计时间t/min总质量GT/g干基含水量X(kg/kg）平均含水量XAV/(kg/kg）干燥速率U*104/Kg/(s*m2）10170.71.40791.37063.779023169.01.33331.30923.667835167.91.28511.26323.334447166.91.24121.21933.334459165.91.19741.17763.0010611165.01.15791.13823.0010713164.11.11841.09873.0010815163.21.07891.06142.6675917162.41.04391.02632.66751019161.61.00880.99122.66751121160.80.97370.95612.66751223160.00.93860.92112.66751325159.20.90350.88602.66751427158.40.86840.85092.66751529157.60.83330.81582.66751631156.80.79820.78072.66751733156.00.76320.74562.66751835155.20.72810.71052.66751937154.40.69300.67542.66752039153.60.65790.64042.66752141152.80.62280.60532.66752243152.00.58770.57022.66752345151.20.55260.53512.66752447150.40.51750.50002.66752549149.60.48250.46492.66752651148.80.44740.42982.66752753148.00.41230.39472.66752855147.20.37720.35962.66752957146.40.34210.32682.33413059145.70.31140.29612.33413161145.00.28070.26752.00063263144.40.25440.24341.66723365143.90.23250.22151.66723467143.40.21050.19961.66723569142.90.18860.17761.66723671142.40.16670.15791.33383773142.00.14910.14041.33383875141.60.13160.12281.33383977141.20.11400.10531.33384079140.80.09650.08991.00034181140.50.08330.07681.00034283140.20.07020.06580.66694385140.00.06140.05700.66694487139.80.05260.04611.00034589139.50.03950.03510.66694691139.30.03070.02850.33344793139.20.02630.02410.33344895139.10.02190.01750.66694997138.90.01320.01100.33345099138.80.00880.00660.333451101138.70.00440.00220.333453103138.60.00000.00000.000055105138.6计算实例： 以第一组数据为例1计算干基含水量X=（总重量G-框架重量GD-绝干物料量GC）/绝干物料量GC=(170.7-115.8-22.8)/22.8=1.4079（kg/kg）2计算平均含水量 XAV=两次记录之间的平均含水量=(1.4079+1.3333)/2=1.3706（kg水/kg绝干物料）3计算干燥速率U=-（绝干物料量GC/干燥面积S）*（X/T）=-(22.8*0.001*(1.3333-1.4079)/(0.024992*3*60)=0.00037790 kg/（sm2）4绘制干燥曲线（XT曲线）和干燥速率曲线（UXAV曲线）5. 恒定干燥速率：U=0.00026675 Kg/(s*m2） 临界含水量： 0.3772*22.8=8.6g 平衡含水量： 1.0789*22.8=24.6g6、计算恒速干燥阶段物料与空气之间对流传热系数W/m2 Uc恒速干燥阶段的干燥速率，kg/（m2s）=0.0002668t=70.4 tw=65.6twtw下水的气化热，kJ/ kg。查表P351, tw=65.6 .查表得,tw=2600 kJ/ kg=2.668*0.0001*2600*1000/(70.4-65.6)=144.5 W/(m2* )50HZ时的干燥实验数据空气孔板流量计压差 0.41Kpa 流量计处得空气温度t0 25.7 oC干球温度t 70.4oC 湿球温度tw 65.6 oC 框架质量GD 117.5g绝干物料量Gc 21.3 g 干燥面积A 0.024992 m2 洞道截面积0.0221 m2序号累计时间t/min总质量GT/g干基含水量X/(kg/kg)平均含水量XAV/(kg/kg）干燥速率U*104/Kg/(s*m2）10173.21.61501.57515.66848122171.51.53521.49775.33504134169.91.46011.42495.00160146168.41.38971.35684.6681658167.01.32391.29344.33472610165.71.26291.23244.33472712164.41.20191.17374.00128814163.21.14551.11973.66784916162.11.09391.07043.33441018161.11.04691.02583.000961120160.21.00470.98363.000961222159.30.96240.94133.000961324158.40.92020.89913.000961426157.50.87790.85683.000961528156.60.83570.81463.000961630155.70.79340.77233.000961732154.80.75120.73003.000961834153.90.70890.68783.000961936153.00.66670.64553.000962038152.10.62440.60333.000962140151.20.58220.56103.000962242150.30.53990.51883.000962344149.40.49770.47653.000962446148.50.45540.43433.000962548147.60.41310.39203.000962650146.70.37090.35212.667522752145.90.33330.31462.667522854145.10.29580.27932.334082956144.40.26290.24882.000643058143.80.23470.22301.66723160143.30.21130.19951.66723262142.80.18780.17841.333763364142.40.16900.15961.333763466142.00.15020.14321.000323568141.70.13620.12911.000323670141.40.12210.11740.666883772141.20.11270.10800.666883874141.00.10330.10090.333443976140.90.09860.09390.666884078140.70.08920.08690.333444180140.60.08450.07980.666884282140.40.07510.07040.666884384140.20.06570.06340.333444486140.10.06100.05870.333444588140.00.05630.05160.666884690139.80.04690.04460.333444792139.70.04230.03990.333444894139.60.03760.03290.666884996139.40.02820.02350.666885098139.20.01880.01640.3334451100139.10.01410.00940.6668852102138.90.00470.0