单操实验-固体粒子乾燥速度-实验说明及数据处理.pptx

ExpC3固 乾燥速 目的 解固 體之乾燥機構 如起始期 恆速期及減速乾燥期等 2 學習固體在乾燥器之乾燥操作及測定固體之乾燥速 曲線 DryingRateCurve 乾燥乃是 用熱與質 之同時傳送而將固體物質中水份或其他液體除去之操作 一般常 之乾燥設備係 用空氣 將試 中之水份蒸發 為 解固體之乾燥機構及奠定乾燥裝置之設計基礎 須熟悉下 各點 1 乾燥條件 DryingConditions 固體與液體在一定溫 下會產生一定之蒸氣壓 而固體之乾燥係同時受外在因素與內在因素影響 外在因素為固體接觸之空氣溫 溼 風速 風 及風向等 內在因素為固體本身之大小 形 成分 結合 態 水份含 固體之物 性質 化學性質 以及乾燥程 等 由於內在因素係因物質而 而外在因素與物質之種 無關 故通常皆以外在因素為乾燥條件 2 自由水份含 FreeMoistureContent 與平衡水份含 EquilibriumMoistureContent 將充分濕潤之試 在一定乾燥條件 溫 溼 風速 風 及風向等 下乾燥 觀察試 重 隨乾燥時間變化 可發現在最初時其重 急速減輕 而後減少 逐漸 低 直至完全 再減輕 如圖1所示 此時固體內並非完全沒有水份 此水份稱平衡水份含 We 乾燥條件 變 此平衡水份將繼續保 在固體內 一定之乾燥條件下所能除去之水份 為固體試 原有水份與平衡水份之差值 稱自由水份含 乾燥時間 試料重量 3 乾燥曲線 DryingCurve 與乾燥速 曲線 DryingRateCurve 將充分濕潤之試 在一定之乾燥條件下進 乾燥 將乾燥時固體之自由水份含 對乾燥時間之變化作圖 可得圖2之乾燥曲線 將乾燥速 對自由水份含 作圖 則可得圖3之乾燥速 曲線 圖2 自由水份含 對乾燥時間圖 圖3 乾燥速 對自由水份含 圖 水份含量 水份含量 乾燥時間 乾燥速率 4 乾燥機構由圖2與圖3可知乾燥過程一般分四期 各期之特性分述於下 第一期 起始期AB段稱起始期 InitialPeriod 或材 預熱期 PreheatingPeriod 為一 穩定 態期間 當在一任意溫 下以熱空氣乾燥一濕潤固體 固體溫 與乾燥速 會有所增減以 在短時間內達到穩定 態 達穩定 態時 固體之表面溫 與空氣之濕球溫 Wet bulbTemperature 相等 到達此穩定 態之期間稱為起始期 第二期 恒速乾燥期BC段為一直線 稱恒速乾燥期 ConstantRatePeriod 當固體溫 達到穩定 態後 固體表面之水份 斷蒸發 猶如自液體表面所蒸發者一樣 熱空氣所供之熱 全用 蒸發水份 而水份由固體之內部擴散至固體表面速 甚大 足以補充被蒸發者 故固體表面恒成濕潤 態 其表面溫 即為空氣之濕球溫 此時水份含 依時間比 減少 在一定乾燥條件下 乾燥速 保持一定 此期間稱恒速乾燥期 分析此期間乾燥過程 其主要作用有二 一 固體接受空氣傳入之熱能 斷自表面蒸發水份 二 水份由固體內部擴散至固體表面 以補充蒸發之水份 水份含量 乾燥時間 乾燥速率 水份含量 圖2 自由水份含 對乾燥時間圖 圖3 乾燥速 對自由水份含 圖 C點為 界水份含 CriticalMoistureContent C點後乾燥速 下 乾燥至D點速 更緩慢 最後達E點 此時固體中水份含 為與乾燥條件相平衡之平衡水份含 故 改變乾燥條件 乾燥即終止進 CDE段稱為減速乾燥期 FallingRatePeriod 水份含量 乾燥時間 乾燥速率 水份含量 圖3 乾燥速 對自由水份含 圖 圖2 自由水份含 對乾燥時間圖 第三期 第一減速乾燥期CD段稱為第一減速乾燥期 FirstFallingRatePeriod 乾燥至C點 固體表面水膜消失 表面開始呈現乾燥區域 此時水份自固體內部擴散至表面之速 足供表面水份蒸發 則由熱空氣供應熱 除蒸發水份外尚加熱固體物 致固體表面溫 高於熱空氣溼球溫 乾燥速 遂漸 低 固體表面變得愈 愈缺水份 直至表面無被水飽和之區域為止 此段為第一減速乾燥期 在此期間水份飽和區域受對 熱而蒸發並傳遞至空氣 同時水份由固體內部擴散至固體表面 水份含量 乾燥時間 乾燥速率 水份含量 圖3 乾燥速 對自由水份含 圖 圖2 自由水份含 對乾燥時間圖 第四期 第二減速乾燥期DE段稱為第二減速乾燥期 SecondFallingRatePeriod 第一減速乾燥期與第二減速乾燥期通常可由圖3中之折點看出 經過第一減速乾燥期後 在固體內之水份發生蒸發作用 水份之含 減少 直至平衡水份含 為止 此時水之蒸氣壓等於空氣中水之分壓 此段期間稱為第二減速乾燥期 水份含量 乾燥時間 乾燥速率 水份含量 圖3 乾燥速 對自由水份含 圖 圖2 自由水份含 對乾燥時間圖 實驗裝置 圖4 固 乾燥曲線設備圖 電腦主機 烘箱 電子天秤 電子天秤 烘箱 電腦主機 樹脂 活性碳 珪矽球 1 先將乾燥樣品 珪矽球 樹脂及活性碳 加入適 水份 使其預先吸水飽和 實驗步驟 2 打開電腦主機並先執 電腦桌面上之ADAMView程式 再開啟桌面上之檔案DRY2 F gni 電腦主機 執行 開啟 DRY2 F gni ADAMViewRuntime 3 打開烘箱電源 調整烘箱溫 至140oC 設定溫度 實際溫度 10 00 0 00 4 秤欲進 乾燥之樣品10g於培養皿中 5 待烘箱溫 到達140oC時 打開烘箱並將培養皿及樣品置入烘箱內托盤中 電子天秤 8 7g 8 6g 6 放置完成後 即關閉烘箱門並按下ADAMView程式之start鍵 成紅字儲存字樣 開始監控樣品在乾燥過程之重 直至重量改變在0 1g之間跳動超過5分鐘時即可停止 7 停止ADAMViewRuntime程式並關閉烘箱電源 8 小心取出烘箱內之培養皿及樣品並將已乾燥樣品回收 9 重複步驟4 換其他 種 同之乾燥樣品 據記 與結果整 一 珪矽球 1 據記 2 結果整 a 作試 重 W 對乾燥時間 t 之圖 b 作自由水份含 We 對乾燥時間 t 之圖 恒速乾燥期 第二減速乾燥期 起始期 第一減速乾燥期 c 作乾燥速 R 對自由水份含 比 We 之圖 二 樹脂 1 據記 2 結果整 a 作試 重 W 對乾燥時間 t 之圖 b 作自由水份含 對乾燥時間 t 之圖 起始期 第一減速乾燥期