实验四 干燥操作及干燥速率曲线的测定 (1).doc

实验四 干燥操作及干燥速率曲线的测定一、实验目的1. 了解厢式循环干燥器的基本流程、工作原理和操作方法。2. 掌握物料干燥曲线的测定方法。3. 测定湿物料的临界含水量XC。二、基本原理干燥曲线即物料的自由含水量X与干燥时间的关系曲线，它反映了物料在干燥过程中，自由含水量随干燥时间变化的关系。物料干燥曲线的具体形状因物料性质及干燥条件而有所不同，其基本变化趋势如图1(a)所示。干燥曲线中BC段为直线，随后的一段CD为曲线，直线和曲线的交接点为2. 干燥速率曲线 干燥速率曲线是干燥速率NA与物料的自由含水量Xc的关系曲线。因为干燥速率不仅取决于空气的性质和操作条件，而且还与物料的结构及所含水份的性质有关，所以干燥速率曲线只能通过实验测得。干燥速率由恒速阶段转为降速阶段时的含水量称为临界含水量，用Xc表示。此点称临界点。 干燥速率是指单位时间内从被干燥物料的单位汽化面积上所汽化的水分量，用微分式表示，即为： （1）式中NA：干燥速率, kg/m2 s； A：被干燥物料的汽化面积, m2； d：干燥进行时间, s； dW：在d时间内从被干燥物料中汽化的水份量, kg。实验可按下式作近似计算 （2）式中：干燥进行时间, s； dW：在时间内从被干燥物料中汽化的水份量, kg。 从（2）式可以看出，干燥速率NA为区间内的平均干燥速率，故其所对应的物料含水量X为某一干燥速率下的物料平均含水量X平。 （3）式中：X平：某一干燥速率下，湿物料的平均含水量，kg水/kg绝干物料；Gi, Gi+1：分别为时间间隔内开始和终了时湿物料的量, kg；GC：湿物料中绝干物料的量, kg。由X平、NA X平作图可分别得到干燥曲线和干燥速率曲线。三、实验装置流程及主要设备1. 实验装置流程干燥实验装置流程示意图如图所示。空气由风机1输送，经孔板流量计4，空气加热器6，流入干燥室8，然后返回风机，循环使用。由风机出口管上的气阀15放空一部分循环空气，以保持系统湿度恒定。空气加热器由控温仪11控制，使进入干燥室的空气的温度恒定。干燥室前方装有干、湿球温度计，风机出口以及干燥室后也装有温度计，都用以确定干燥室内的空气状态。空气流速由蝶阀10调节。操作时注意任何时候该阀都不允许全关，否则空气加热器就会因空气不流动而过热，引起损坏。35.3658912141113图2 干燥实验装置流程图注：1.风机 2.风道 3.温度计 4.孔板流量计 5.加热室 6.空气加热器 7.湿球温度计 8.干燥室 9.试料10.蝶阀 11.热流温度控制显示仪 12.室前温度显示仪 13.电子天平 14.室后温度显示仪 15.气阀 16.压差计2. 主要设备（1）孔板流量计：管径D144mm，孔径d0=68.46mm，孔截面积A0=3.68 l0-3m2；（2）空气加热器：共有三组电热丝，每组功率1000W；（3）湿球温度计1套；（4）电子天平1台。四、实验步骤1. 将待测样品在烘箱中干燥至恒重，记录绝干试样的质量。2. 将绝干试样放入水中浸湿，拿出稍候片刻，让水份均匀扩散至整个试样，然后称取湿试样质量。 3. 开启风机，调节蝶阀至预定风速，适当打开阀15。调节控温仪至预定温度（70）。4. 往湿球温度计中加水。注意加水量不能过多，以避免溢流进入风道内。在实验过程中应注意观察蒸发情况，及时向湿球温度计中补水。5. 检查天平是否正常(实验过程中一定要有专人负责固定支架，防止试验料传动丝挂到器壁，影响天平读书的精确性)。6. 待空气状态稳定后，打开干燥室门将湿试样放入。7. 开动秒表，每隔一定时间记录一次干燥时间、试样质量、湿球温度、室前温度、室后温度至试样接近平衡水份为止。8. 实验结束，检查合格后先关加热器，再关风机，卸下试样并收拾整理现场。 五、数据记录与处理绝干物料重 ：70.67-44.79=25.88 g 湿物料初始质量：93.5-44.79=48.71g 干球温度(t ) ： 95 湿球温度(tW)： 52.8 干 燥 风 速： 中高档恒定 序号G(g)X(s)UW/(G*)693.500793.30.878284421.8921.890.000353037893.10.870556427.4449.330.000281632992.90.86282842372.330.0003359991092.70.855100525.7298.050.0003004661192.50.847372524.27122.320.0003184171292.30.839644516.72139.040.0004621991392.10.831916521.5160.540.0003594411491.90.824188620.1180.640.0003844761591.70.816460616.78197.420.0004605471691.50.808732618.32215.740.0004218331791.30.801004615.88231.620.0004866481891.10.793276719.63251.250.0003936821990.90.785548718.78270.030.00041152090.70.777820719.06289.090.0004054552190.50.770092719.3308.390.0004004132290.30.762364817.1325.490.0004519282390.10.754636818.87344.360.0004095382488.70.70054116.84361.20.0004589062588.50.69281317.5378.70.0004415992688.30.68508517.15395.850.0004506112788.10.67735715.75411.60.0004906652887.90.669629115.15426.750.0005100972987.70.661901119.35446.10.0003993793087.50.654173115.94620.0004860363187.30.646445115.05477.050.0005134873287.10.638717220.07497.120.0003850513386.90.630989216.05513.170.0004814943486.70.623261216.97530.140.000455393586.50.615533218.15548.290.0004257843683.50.499613622.63570.920.0003414923783.30.491885617.78588.70.0004346443883.10.484157719607.70.0004067363982.90.476429719.38627.080.000398764082.70.468701718.13645.210.0004262534182.50.460973725670.210.0003091194282.30.453245717.02687.230.0004540534382.10.445517826.13713.360.0002957514481.90.437789822.62735.980.0003416434581.70.430061823.22759.20.0003328154681.50.422333818.51777.710.0004175034781.30.414605919.32797.030.0003999994881.10.406877919.82816.850.0003899084980.90.399149924.4841.250.000316725080.70.391421922.34863.590.0003459255180.50.38369420.5884.090.0003769745280.30.37596627.13911.220.000284855380.10.36823822.31933.530.0003463915479.90.3605120.31953.840.0003805015579.70.352782122.06975.90.0003503165679.50.345054132.681008.580.0002364745779.30.337326126.091034.670.0002962045879.10.329598119.431054.10.0003977345978.90.321870220.161074.260.0003833326078.70.314142229.151103.410.0002651116178.50.306414228.651132.060.0002697376278.30.298686226.531158.590.0002912926378.10.290958329.651188.240.000260646477.30.260046436.321224.560.0002127756577.10.252318448.121272.680.0001605986676.90.244590444.691317.370.0001729246776.70.236862444.241361.610.0001746836876.50.229134560.881422.490.0001269386976.30.221406553.851476.340.0001435097076.10.213678559.621535.960.0001296217175.90.205950569.951605.910.0001104797275.70.198222663.91669.810.0001209397375.50.190494663.871733.680.0001209957475.30.182766670.541804.220.0001095557575.10.175038682.051886.279.41862E-057674.90.1673107102.591988.867.53287E-057774.70.159582795.282084.148.11081E-057874.50.151854797.532181.677.92369E-057974.30.1441267120.412302.086.41805E-058074.10.1363988120.842422.926.39521E-058173.90.1286708162.432585.354.75773E-058273.70.1209428174.512759.864.42839E-058373.50.1132148177.292937.154.35895E-058473.30.1054869247.783184.933.11889E-058573.10.0977589280.133465.062.75871E-057672.90.0900309300.323765.382.57325E-05计算举例：干燥数据处理（以第三组为例）以此类推汇总数据见附表六、实验结果与讨论由上述数据作UX图所得：作UX图得： （1）由X图可见，随着时间延长，干燥物料水平含量呈逐渐下降趋势。（2）由vX图可知，干燥速率曲线呈现升速，恒速和降速三个阶段，其特征很明显。（3）对吸水硅胶而言，临界含水率Xc=0.467,平衡含水率X*=0.08。实验讨论：（1）实验数据呈上下跳跃现象，并非严格在一条趋势线上，这主要是由于物料称量传动金属丝靠坒的阻尼及机械装置强烈震动对称量秤的干扰所致。但从流计数据其规律还是能清晰所致，而且水分含量较低时，线性降速规律较明显。（2）提交实验精度的方法。实验过程中尽量用手扶住称量架，减轻震荡强度，提高