四川大学化工原理干燥实习报告

1、本科实习报告学院 化学工程 学生姓名 张锡坤 专业 化学工程与工艺 学号 86 年级 2014级 指导教师 何凌 教务处制表二六 年 12 月 20日对流干燥实验一、实验目的（1）了解洞道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。（4）加强对干燥原理的理解，掌握影响干燥速率的因素。二、实验原理干燥是以热能为动力，利用分子浓度不同所带来的扩散性去除固体物料中湿份的操作。干燥过程中，物料首先被空气预热，温度上升到空气的湿球温度，干燥速率上升，随后保持平衡，温度不变，干燥速率恒定。当物料中的自由水被干燥完全后，干燥速率下降，最后至

2、为0，到达水分的平衡。实际过程中，物料的预热时间很短，可以被忽略。（1）干燥曲线。 干燥曲线是物料的湿含量X与干燥时间的关系曲线。它反映了物料在干燥过程中湿含量随干燥时间的变化关系，其具体形状因物料性质及干燥条件而有所不同，干燥曲线的基本变化趋势如图3-15所示。干燥曲线中BC段为直线，CD段为曲线，直线和曲线的交点为临界点，临界点的物料湿含量为临界湿含量XC。 （2）干燥速率曲线。干燥速率曲线是干燥速率与物料湿含量的关系曲线。它反映了物料干燥过程的基本规律，如图所示。从图中可以明显看出，湿物料在干燥过程中经历了三个阶段：物料预热升温段、恒速干燥段和降速干燥段。常常采用实验的方法来测定干燥速率

3、曲线。干燥速率曲线是工业干燥器设计的依据，因而具有重要的现实意义。 干燥速率是以单位时间内、单位面积上所汽化的水分量来表示，其数学式为 （3-36）式中：u干燥速率，； 图3-16干燥速率曲线W汽化水分量，kg；GC绝干物料量，kg； X湿物料的干基含湿量，kg水/kg绝干物料； A干燥面积，m2；干燥时间，S。实验中干燥速率可按下式近似计算： （3-37）式中：干燥进行时间，S； 在时间内湿物料汽化的水分量，kg。干燥速率受到干燥介质的温度、湿度与流动状态、物料的性质与尺寸以及物料与介质的接触方式等多种因素的影响，若这些因素均保持相对恒定，则物料的湿含量将只随干燥时间而降低，据此可作出：湿含

4、量与干燥时间关系的干燥曲线；干燥速率与物料湿含量关系的干燥速率曲线。本实验在洞道式循环干燥器内进行，以热空气为干燥介质来加热湿物料，干燥是物料静止、热空气强制对流传热情况下的传质过程。用电子称重传感器与秒表配合，测定物料每失重一定量所需的时间，即可求出该时段内湿分汽化量和干燥速率。 三.实验流程及设备 （1）气流干燥实验流程。 本干燥实验装置为洞道式循环干燥器。空气由风机送出，经电加热器加热变成热空气，通过孔板流量计计量后进人干燥箱体内与湿物料进行热量传递和质量传递，然后返回风机，循环使用。湿物料由称重传感器测其随时间的重量变化，其流程示意如图3-17所示。 图3-17 对流干燥实验装置流程1

5、- 球阀；2-蝶阀；3、11-热电偶；4、9-重量巡检仪；5、10-称重传感器；6-风机7-加热器；8-巡检仪；12、13-干燥物料；14-孔板流量计（2）实验设备及仪表。 干燥箱体：尺寸为，材质为不锈钢。 风机：Y9US-2.其他仪表仪器：高精度数字显示仪DWI-D，称重传感器C1Y3、孔板流量计；巡检仪F&B、热电偶WZC-333、电子表。 四.实验操作步骤 （1）理清流程，熟悉测试仪表的使用。 （2）蝶阀2全开，打开控制箱，依次开启总电源、风机、电加热器和仪表按钮，让空气进人电加热器7，预热空气后进人干燥箱体。 （3）预热空气升温至50以上，调节阀门1，保持温度恒定后，放人湿物料进入干燥

6、箱内，记录其总重量，同时计时。 （4）每失重0.5g，记录一次干燥时间，共采集数据13组到15组。 （5）所有实验数据采集完后，经指导教师同意，关闭电加热器、关闭风机和总电源。 （6）在实验操作过程中，注意用电的安全。五实验原始数据记录干燥箱内温度：55 物料尺寸：86*108*2mm 湿物料起始量：46g 绝干物料质量：18.2g45.6 4140.8 90436.0 51631.2 185026.4 221145.2 12340.4 95535.6 61730.8 10826.0 252644.8 15140.0 104835.2 72130.4 24025.6 284844.4 2203

7、9.6 114634.8 83130.0 35225.2 32444.0 30139.2 123734.4 92729.6 52524.8 373543.6 34438.8 132834.0 103229.2 70324.4 52343.2 43038.4 142233.6 114228.8 84624.0 104142.8 51338.0 34.0 33.2 124428.4 104223.6 170842.4 55437.6 12732.8 135528.0 121723.2 244842.0 64737.2 22232.4 150527.6 142322.8 335941.6 73336

8、.8 32032.0 162327.2 164522.4 450741.2 82336.4 41931.6 173426.8 1912质量/g时间表3-18 物料质量随时间变化关系六试验数据处理1、干燥曲线湿含量 X=(G-Gc)/Gc以第一组数据为例：X1=(46-18.2)/18.2=152.75%湿含量X%时间t/s湿含量X%时间t/s湿含量X%时间t/s湿含量X%时间t/s湿含量X%时间t/s152.75 0126.37 503100.00 112173.63 191647.25 3144150.55 41124.18 54497.80 117871.43 199245.05 3323

9、148.35 83121.98 59595.60 123969.23 206042.86 3518146.15 111119.78 64893.41 130367.03 215240.66 3720143.96 140117.58 70691.21 137364.84 222438.46 3916141.76 181115.38 75789.01 142962.64 231736.26 4247139.56 224113.19 80886.81 149460.44 241534.07 4570137.36 270110.99 86284.62 156458.24 251831.87 48881

10、35.16 313108.79 89682.42 162656.04 263429.67 5275132.97 354106.59 94980.22 169753.85 272927.47 5735130.77 407104.40 100478.02 176751.65 283525.27 6286128.57 453102.20 106275.82 184549.45 299723.08 6954表3-19 湿含量-累计时间根据表3-19绘制干燥曲线如下图3-20 干燥曲线2、干燥速率曲线干燥速率 以第一组实验数据为例：A=2*(86*108+86*2+108*2)mm2=19352mm2=

11、0.m2湿份X/%速率u*104126.37 4.5979 100.00 3.5068 73.63 2.9141 47.25 1.4075 150.55 5.0464 124.18 4.4022 97.80 3.6299 71.43 2.7224 45.05 1.1559 148.35 4.9263 121.98 4.0569 95.60 3.3919 69.23 3.1349 42.86 1.0610 146.15 4.9263 119.78 3.9038 93.41 3.2329 67.03 2.8737 40.66 1.0243 143.96 5.1726 117.58 3.9789 9

12、1.21 2.9558 64.84 2.8737 38.46 1.0556 141.76 5.0464 115.38 4.0569 89.01 3.6947 62.64 2.2248 36.26 0.6251 139.56 4.8117 113.19 4.0569 86.81 3.1831 60.44 2.1113 34.07 0.6406 137.36 4.4979 110.99 3.8315 84.62 2.9558 58.24 2.0088 31.87 0.6506 135.16 4.8117 108.79 3.8315 82.42 3.3372 56.04 1.7837 29.67 0

13、.5346 132.97 5.0464 106.59 3.7619 80.22 2.9141 53.85 2.1779 27.47 0.4498 130.77 4.7024 104.40 3.7619 78.02 2.9558 51.65 1.9519 25.27 0.3755 128.57 4.4979 102.20 3.5673 75.82 2.6526 49.45 1.2772 23.08 0.3097 表3-21 湿份-干燥速率对应表图3-22 干燥速率曲线七结果与分析通过图3-15和3-20对比可以看出，实验测定的干燥曲线与理想的干燥曲线较为吻合，实验曲线出现了明显的恒速干燥段BC和

14、降速干燥段CD，未出现AB段的原因可能是物料加热速度太快，很快就加热到了恒速段，因此AB段不明显。而图3-22干燥速率曲线总体趋势与图3-16理想干燥速率曲线相符合，干燥速率先是在BC段保持平衡，当物料湿含量降到临界湿含量后干燥速率随湿含量降低而降低。但是图3-22受测量误差干扰很大，波动太大。去掉一些误差大的点，可以得到新的平稳的干燥速率曲线：图3-23 处理后的干燥速率曲线通过图3-23可以得到，物料的临界湿含量Xc=132%左右。当湿含量大于临界湿含量时，干燥处于恒速段，湿含量小于临界含量时，速率随湿含量降低而降低。八实验思考与讨论1、 分析影响干燥速率的因素有哪些？答：影响干燥速率的因素主要有内因和外因。外因有：干燥气温度，风速大小，干燥气与物料的接触面积，干燥器的相对湿度等，干燥气温度越高，风速越大，相对湿度越小，接触面积越大干燥速率越大。内因与物料的内部结构性质，与水的结合力，作用力强弱有关。在恒速干燥段，外因起主导作用，降速干燥段，内因起主要作用。2、 为什么在干燥操作中要先开风机，而后再通加热？答：（1）如果先开加热，静止空气的导热系数很低，导致热量无法散出，容易烧徽设备。（2）风机启动需要很大的电流，如果这