干燥特性曲线测定实验.doc

干燥特性曲线测定实验一、 实验目的：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、 学习测定物料在恒定干燥条件下的干燥特性的实验方法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、临界含水量、平衡含水量、传质系数和传热系数的实验分析方法4、 实验研究干燥条件对干燥过程特性的影响二、 实验原理： 干 燥 速 率 定 义 为 单 位 时 间、 单 位 干 燥 表 面 积 所 干 燥 除 去 的 湿 分 重 量， 以 U 代 表 之， 故： U = (Gc / A)*dX/dt 式 中： U干 燥 速 率 kg/m2*s； A 干 燥 面 积 m2； Gc 物 料 绝 干 重 量 kg； X 物 料 干 基 湿 含 量 kg水/kg 干物料。 物 料 中 所 含 湿 分 性 质 不 同， 反 应 在 物 料 的 干 燥 上， 其 过 程 的 变 化 也 必 各 异。 为 了 减 少 影 响 因 数， 我 们 将 湿 物 料 在 恒 定 干 燥 条 件 下 做 干 燥 实 验。 试 验 中， 通 过 对 湿 物 料 在 不 同 时 间 内 失 重 的 称 量， 即 可 得 到 干 燥 时 间 与 物 料 湿 含 量 的 关 系， 将 数 据 加 以 整 理 可 得 物 料 干 燥 的 干 燥 速 率 UX 曲 线。 对 于 任 何 一 种 干 燥 速 率 曲 线， 均 有 恒 速 干 燥 与?降 速 干 燥 阶 段。 临 界 湿 含 量， 即 为 恒 速 与 降 速 阶 段 的 分 界 点。 而 临 界 湿 含 量 对 于 干 燥 机 理 和 干 燥 器 的 设 计 都 是 十 分 重 要 的。 在 本 实 验 中， 即 测 出 物 料 失 重 与 时 间 的 关 系， 得 出 曲 线， 进 而 求 出 Xc 及 X* 。 1、湿 度 H 单 位 质 量 干 气 体 中 所 含 有 的 水 蒸 气 质 量 的 多 少 称 为 气 体 的 湿 度(Humidity), 也 称 气 体 的 湿 含 量， 以 符 号 H 表 示。 湿空气中的蒸汽质量? mv H = = (Kg/Kg) ?湿空气中的干空气质量 mg 2、湿 球 温 度tw 用 水 保 持 湿 润 的 纱 布 包 裹 温 度 计 的 感 温 部 分(水 银 球)， 此 种 温 度 计 称 为 湿 球 温 度 计 若 将 湿 球 温 度 计 置 于 一 定 温 度 和 湿 度 的 湿 空 气 中， 达 到 平 衡 或 稳 定 时 的 温 度 称 为 该 空 气 的 湿 球 温 度 tw。 3、绝 热 饱 和 温 度 在 外 界 不 补 充 能 量 且 无 热 省 失 时， 当 湿 度 为 H、 温 度 为 t的 不 饱 和 空 气 与 大 量 的 循 环 水 密 切 接 触 时， 水 分 即 不 断 地 向 空 气 中 气 化， 气 化 所 需 的 潜 热 只 能 来 自 空 气， 因 此 空 气 的 温 度 随 过 程 的 进 行 逐 渐 下 降， 湿 度 则 升 高， 但 是 空 气 的 焓 却 保 持 不 变。 上 述 过 程 称 为 绝 热 增 湿（或 等 焓）过 程。 若 该 过 程 进 行 到 该 空 气 为 水 气 所 饱 和， 即 达 到 稳 定 状 态 时， 空 气 的 温 度 不 再 下 降， 而 等 于 循 环 水 的 温 度， 此 稳 定 状 态 的 温 度 称 为 初 始 状 态 空 气 的 绝 热 饱 和 温 度， 以 符 号 tas 表 示。4、临 界 含 水 量 Xc 临 界 含 水 量 Xc 是 指 在 干 燥 过 程 中， 当 物 料 的 表 面 吸 湿 湿 度 等 于 1 时， 物 料 的 平 均 含 水 率（量）。以 符 号 Xc 来 表 示。 干 燥 速 率 越 大，则 临 界 含 水 量 Xc 越 大。5、恒 定 干 燥 条 件 恒 定 干 燥 条 件 是 指 在 整 个 干 燥 过 程 中 空 气 的 温 度 和 湿 度 不 变， 气 流 速 度 和 物 性 也 不 变。 空 气 与 物 料 的 接 触 状 态 不 变。6、平 衡 湿 含 量 X* 在 给 定 的 的 温 度 条 件 下，物 料 中 的 湿 分 达 到 平 衡 时其， 湿 含 量 为 平 衡 湿 含 量， 是 物 料 在 该 条 件 下 的 干 燥 极 限， 此 时 所 含 水 分 称 为 平 衡 水 分。7、恒 速 干 燥 阶 段 湿 物 料 表 面 全 部 为 非 结 合 水 所 润 湿。 在 物 料 表 面 上 水 分 汽 化 过 程 中， 湿 物 料 内 部 水 分 向 表 面 扩 散 的 速 率 等 于 或 大 于 水 分 的 表 面 汽 化 速 率， 则 物 料 表 面 总 将 维 持 润 湿 状 态， 且 其 表 面 温 度 亦 为 该 空 气 状 态 的 湿 球 温 度 tw 。8、降 速 干 燥 阶 段 湿 物 料 内 部 水 分 向 表 面 扩 散 的 速 率 低 于 物 料 表 面 的 汽 化 速 率， 则 物 料 温 度 升 高、 或 表 面 变 干， 进 入 降 速 阶 段。 随 着 物 料 不 断 干 燥， 其 内 部 水 分 愈 来 愈 少， 这 样， 水 分 由 内 部 向 表 面 传 递 的 速 率 愈 来 愈 慢， 干 燥 速 率 亦 随 之 降 低， 直 至 物 料 含 水 量 达 到 该 空 气 状 态 下 的 物 料 平 衡 含 水 量 X* 。三、实验设备： 本 实 验 装 置 为 敞 式 的 洞 道 式 干 燥 器， 风 管 直 径 D = 68mm ， 干 燥 器 截 面 积 0.12*0.14m2； 物 料 干 燥 时 间 和 干 燥 失 去 水 分 量， 由 天 平和 秒 表 来 测 量。 1、洞 道式 干 燥 器 洞 道 式 干 燥 器 是 厢 式 干 燥 器 的 扩 大 和 延 伸， 属 于 连 续 操 作 的 干 燥 装 置。 它 在 狭 长 的 洞 道 内 铺 设 铁 轨， 物 料 装 于 小 车 上 送 入 洞 道， 沿 铁 轨 向 前 缓 慢 移 动。 由 进 口 端 绞 车 推 动 料 车， 也 可 使 轨 道 保 持 倾 斜 度(1/200)， 以 便 小 车 自 动 滑 行。 各 个 料 车 彼 此 靠 紧， 每 进 入 一 车 湿 料， 即 推 出 一 车 干 料。 干 燥 介 质 可 用 空 气 或 烟 道 气， 其 流 速 按 洞 道 的 有 效 截 面 (气 体 流 通 截 面) 计， 应 不 小 于 23m/s， 气 体 与 物 料 间 的 流 向 可 安 排 为 并 流、 逆 流 或 错 流。 为 控 制 干 燥 速 度， 可 采 用 部 分 废 气 循 环， 在 本 实 验 中 采 用 废 气 排 放 式。这 种 干 燥 器 适 用 于 物 料 需 长 时 间 连 续 干 燥 的 场 合。 2、温 度 控 制 本 实 验 中 用 三 相 加 热； 每 相 1.2千 瓦，其 中 一 相 用 TDA-8301温 控 仪 控 制 加 热 温 度。 学 生 可 在 0150 内 设 置 加 热 温 度，但 学 生 一 般 应 把 温 度 设 置 在 70110以 内， 温 度 设 置 过 高 则 能 耗 太 大， 温 度 设 置 过 低 则 干 燥 速 度 太 慢 。 3、天平 本 实 验 中 最 主 要 的 操 作 仪 器 是 托 盘 天 平， 为 方 便 学 生 操 作， 最 小 的 砝 码 设 置 为 一 克， 标 尺 的 最 大 刻 度 为 一 克， 游 标 可 在 标 尺 上 移 动 从 而 调 节 天 平 平 衡。 可 移 动 调 零 螺 母 来 对 天 平 调 零。 4、砂 芯 片 在 本 实 验 中 选 用 砂 芯 片 作 为 被 干 燥 物， 砂 芯 片 具 有 良 好 的 吸 水 性 能，具 有 恒 定 的 干 燥 面 积， 操 作 简 单、 方 便。 一 片 干 的 砂 芯 片 约 重 60克 左 右， 浸 湿 后 重 71克 左 右， 干 燥 过 程 约 需 时 间 30分 钟， 干 燥 时 间 长 短 适 当，适 宜 于 学 生 做 实 验。四、实验操作： 1、 调 节 天 平 平 衡 ； 2、 打 开 总 电 源， 打 开 风 机 开 关； 3、 给 湿 球 温 度 计 加 水 ； 4、 设 置 进 风 量 和 设 置 加 热 温 度 ； 5、 打 开 加 热 器 电 源 ； 6、 给 干 燥 物 估 称 重 量 ， 等 待 系 统 稳 定； 7、 读 取 系 统 的 干 球 温 度， 湿 球 温 度 和 干 燥 室 后 的 温 度； 8、 浸 湿 干 燥 物， 将 湿 物 料 挂 入 干 燥 室 ， 调 节