干燥速率曲线的测定实验.doc

1、 实验目的1.熟悉常压洞道式（厢式）干燥器的构造和操作；2.测定在恒定干燥条件（即热空气温度、湿度、流速不变，物料与气流的接触方式不变）下的湿物料干燥曲线和干燥速率曲线；3.测定该物料的临界湿含量X0；4.掌握有关测量和控制仪器的使用方法。2、 实验原理 当湿物料与干燥介质相接触时，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时期的特点，干燥过程可分为两个阶段。 第一个阶段为恒速干燥阶段。在过程开始时，由于整个物料的湿含量较大，其内部的水分能迅速地到达物料表面。因此，干燥速率为物料表面上水分的气化速率所控制，故此阶段亦称为表面气化控制阶段。在此阶段，干燥介质传给物料的热量全部用于水分的气化，物料表面的温度维持恒定（等于热空气湿球温度），物料表面处的水蒸汽分压也维持恒定，故干燥速率恒定不变。 第二个阶段为降速干燥阶段，当物料被干燥达到临界湿含量后，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气化速率，干燥速率为水分在物料内部的传递速率所控制。故此阶段亦称为内部迁移控制阶段。随着物料湿含量逐渐减少，物料内部水分的迁移速率也逐渐减少，故干燥速率不断下降。 恒速段的干燥速率和临界含水量的影响因素主要有：固体物料的种类和性质；固体物料层的厚度或颗粒大小；空气的温度、湿度和流速；空气与固体物料间的相对运动方式。恒速段的干燥速率和临界含水量是干燥过程研究和干燥器设计的重要数据。本实验在恒定的干燥条件下对帆布物料进行干燥，测定干燥曲线和干燥速率曲线，目的是掌握恒速段干燥速率和临界含水量的测定方法及其影响因素。 1.干燥速率测定：U=dW/SdW/SU-干燥速率，kg/（m2.h） S-干燥面积，m2 -时间间隔，hW-时间间隔内干燥气化的水分量，kg 2.物料干基含水量：X=（G-Gc）/ Gc X-物料干基含水量，kg水/kg绝干物料G-固体湿物料的量，kgGc-绝干物料量，kg 3.恒速干燥阶段，物料表面与空气之间对流传热系数的测定Uc= dW/Sd=dQ/rtwSd=（t-tw）/rtw= Uc rtw /（t-tw） -恒速干燥阶段物料表面与空气之间的对流传热系数，W/( m2.)Uc -恒速干燥阶段的干燥速率，kg/（m2.s）tw -干燥器内空气的湿球温度，t-干燥器内空气的干球温度，rtw - tw下水的气化热，j/kg 4.干燥器内空气实际体积流量的计算Vt=Vt0（273+t）/（273+ t0）Vt-干燥器内空气实际流量，m3/ s； t0-流量计处空气的温度，；Vt0-常压下t0时空气的流量，m3/ s；t-干燥器内空气的温度，。Vt0=C0A0(2p/)0.5A0=d20/4C0-流量计流量系数，C0=0.67 A0-节流孔开孔面积，m2； d0-节流孔开孔直径， 第14套d0=0.0500 m，第5-8套d0=0.0450 m； P-节流孔上下游两侧压力差，Pa；-孔板流量计处t0时空气的密度，kg/m3。3、 实验装置流程1.实验装置图 1中压风机；2孔板流量计；3空气进口温度计；4重量传感器；5被干燥物料； 6加热器；7干球温度计；8湿球温度计；9洞道干燥器；10.废气排出阀； 11废气循环阀；12新鲜空气进气阀；13压力变送器。2、主要设备及仪器 鼓风机：MY250W，250W； 电加热器：4.5KW； 干燥室：180mm180mm1250mm； 干燥物料：湿毛毡； 称重传感器：YZ108A型，0300g4、 实验步骤及注意事项1. 实验步骤a. 打开仪表控制柜上的仪表电源开关，开启仪表。b. 打开仪表控制柜上的风机电源开关，开启风机，这时加热管停止按钮灯亮。c. 按下加热管启动按钮，刚开始加热时，打开加热管电源开关，可通过仪表实现自动控制。d. 将毛毡加入一定的水并使其润湿均匀，注意水量不能过多或过少。e. 当干燥时温度恒定在70oC时，将湿毛毡小心的悬挂于称重传感器上。f. 记录时间和毛毡和剩余水的重量，即为重量显示仪的读数，每两分钟记录一次数据；每两分钟记录一次干球温度和湿球温度。g. 待毛毡恒重时，按下停止按钮，停止加热，注意保护传感器，一定要非常小心的取下毛毡。h. 等20分钟后待干球温度降到30时关闭风机、仪表电源，清理实验设备。 2. 注意事项1、 必须先开风机再开加热器，否则加热管会被烧坏。2、特别注意传感器是非常精密的仪器，且其负荷量仅为300g，放毛毡时必须十分小心，绝对不能用力下拉或上提，否则会严重损坏称重传感器导致不能在使用。3、风量不得低于50m3/h,否则会使风量过小而烧坏加热管。5、 原始实验数据 托盘重量：22.3 g 毡布绝干质量：Gc=11.7 g 温度： 70.0 干燥面积：A= 0.02785 m2时间(min)总质量(g)干球温度()湿球温度()时间(min)总质量(g)干球温度()湿球温度()271.465.838.53241.870.842.3469.270.440.83439.066.441.0664.267.640.03638.070.342.9863.267.440.63836.069.042.11061.670.641.34035.766.942.51258.967.140.44236.571.243.31461.469.541.54436.268.541.71657.869.641.14636.067.241.61855.766.440.54835.071.642.52053.371.242.05034.067.541.22252.568.140.95234.269.542.02448.461.941.05434.170.942.52645.171.342.05634.367.041.22844.167.541.05834.068.842.13044.368.341.76034.470.942.46、 数据处理X=(G- Gc)/Gc=(71.4-22.3-11.7)/11.7=3.197 /(Kg水/kg绝干料)时间(min) 干基含水量X (Kg水/kg绝干料)U(g/(m2min)时间(min)干基含水量X (Kg水/kg绝干料)U(g/(m2min)23.19749.12320.66723.1643.00947.39340.42721.4362.58145.66360.34219.6982.49643.93380.17117.96102.35942.20400.14516.23122.12840.46420.21414.50142.34238.73440.18812.77162.03437.00460.17111.04181.85535.27480.0859.310201.65033.545007.579221.58131.81520.0175.848241.23130.08540.0094.117260.94928.35560.0262.386280.86326.625800.655300.88024.89600.034-1.075 根据上表值可绘图得： 干燥曲线 由图得到X与t的关系为 X = 0.00103 t2- 0.12104 t+ 3.50489 dX / dt = 0.00206 t - 0.12104当t = 2时 dX / dt = 0.002062-0.12104 = -0.11692 U = -（Gc / A) dX / dt = - (11.7/0.02785)（- 0.11692）= 49.12 g / (m2min） 然后算出各时间段的U值，记录于同一表中。U对X作图得： 干燥速率曲线 由干燥速率曲线知：Xc=1.85 Kg水/Kg绝干物料。7、 结果分析与讨论1) 毛毡在流动的热空气中不是很稳定，有震动，传感器又敏感，造成毛毡的称重有一定的偏差，导致实验误差的产生。2) 空气流动时的波动，使实验中温度不稳定，也可能导致实验产生误差。3) 空气流速变大或温度升高将导致恒定干燥速度变大，临界含水量变小。4) 恒速干燥过程和降速干燥过程界限不是很明显，导致临界含水量的值不准确，有一定的误差。5) 在从电脑上读取数据时，由于数据有时候会存在波动，导致不能准确读取，也给实验带来了一定的影响。6) 每两分钟读数时，把握的时间较短，读数也有一定的偏差。7) 计算时估算产生的偏差。8、 思考题解答1) 毛毡含水是什么性质的水？答：