干燥速率曲线测定实验.doc

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1、实验7 干燥速率曲线测定实验 一、实验目的 了解洞道干燥器的结构，练习操作。 在恒定空气温度和流量条件下，测定物料的干燥曲线和干燥速率曲线。 加深对物料临界含水量Xc的概念及其影响因素的理解。 测定恒速干燥阶段物料与空气之间对流传热系数。 二、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期间的特点，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达到物料表面。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

2、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，便进入降速干燥阶段。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

3、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。 干燥速率的测定 （7-1）式中：干燥速率，kg /（m2h）； 干燥面积，m2，（实验室现场提供）； 时间间隔，h； 时间间隔内干燥气化的水分量，kg。 物料干基含水量 （7-2）式中：物料干基含水量，kg水/ kg绝干物料； 固体湿物料的量，kg； 绝干物料量，kg。 恒速干燥阶段，物料表面与空气之间对流传热系数的测定 （7-3） （7-4）式中：恒速干燥阶段物料表面与空气之间的对流传热系数，W/（m2）； 恒速干

4、燥阶段的干燥速率，kg/（m2s）； 干燥器内空气的湿球温度，； 干燥器内空气的干球温度，； 下水的气化热，J/ kg。 干燥器内空气实际体积流量的计算 由节流式流量计的流量公式和理想气体的状态方程式可推导出： （7-5）式中：干燥器内空气实际流量，m3/ s； 流量计处空气的温度，；常压下t0时空气的流量，m3/ s；干燥器内空气的温度，。 （7-6） （7-7）式中：C0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， d0=0.050 m； P节流孔上下游两侧压力差，Pa； 孔板流量计处时空气的密度，kg/m3。 四、实验装置实验流程示意图见图7-1干燥器

5、类型：洞道 洞道尺寸：长1.10米、宽0.125米、高0.180米；加热功率：500w1500w； 空气流量：1-5m3/min； 干燥温度：40-120重量传感器显示仪：量程（0-200g），精度0.2级；干球温度计、湿球温度计显示仪：量程（0-150），精度0.5级；孔板流量计处温度计显示仪：量程（0-100），精度0.5级；孔板流量计压差变送器和显示仪：量程（0-4Kpa），精度0.5级；电子秒表绝对误差0.5秒。图7-1 洞道干燥实验流程示意图1离心风机；2孔板流量计；3、15孔板流量计处温度计显示仪；4、17重量传感器显示仪； 5干燥物料（帆布）；6电加热器；7干球温度计；8、14湿

6、球温度计显示仪；9洞道干燥室； 10废气排出阀；11废气循环阀；12新鲜空气进气阀；13电加热控制仪表； 16孔板流量计压差变送器和显示仪 四、操作方法 将干燥物料（帆布）放入水中浸湿。 调节送风机吸入口的蝶阀12到全开的位置后启动风机。 用废气排出阀10和废气循环阀11调节到指定的流量后，开启加热电源。在智能仪表中设定干球温度，仪表自动调节到指定的温度。 在空气温度、流量稳定的条件下，用重量传感器测定支架的重量并记录下来。 把充分浸湿的干燥物料（帆布）5固定在重量传感器4上并与气流平行放置。 在稳定的条件下，记录干燥时间每隔2分钟干燥物料减轻的重量。直至干燥物料的重量不再明显减轻为止。 变空

7、气流量或温度，重复上述实验。 关闭加热电源，待干球温度降至常温后关闭风机电源和总电源。 实验完毕，一切复原。 五、报告内容 根据实验结果绘制出干燥曲线、干燥速率曲线，并得出恒定干燥速率、临界含水量、平衡含水量。 改变空气温度、流量绘制出干燥曲线、干燥速率曲线，并得出恒定干燥速率、临界含水量、平衡含水量。 计算出恒速干燥阶段物料与空气之间对流传热系数。六、思考题1. 试分析空气流量或温度对恒定干燥速率、临界含水量的影响。2. 分析采用废气循环干燥湿物料的优缺点？ 七、实验结果表1 干燥实验装置实验原始及整理数据表空气孔板流量计读数R：0.90kPa 流量计处的空气温度to：39.3 干球温度t：

8、60湿球温度tW：40.0 框架重量GD：81.0g 绝干物料量GC：20.5g干燥面积S：0.1420.0882=0.024992m2 洞道截面积：0.130.17=0.0221m2序号累计时间总重量干基含水量平均含水量干燥速率T（分）GT（g）X（kg/kg）XAV（kg/kg）U104 kg/（sm2）10136.01.68291.65852.22323135.01.63411.60242.89036133.71.57071.53902.89049132.41.50731.47802.668512131.21.44881.41463.112615129.81.38051.34882.89

9、0718128.51.31711.28293.112821127.11.24881.21712.890924125.81.18541.15123.1121027124.41.11711.08542.8901130123.11.05371.01953.1121233121.70.98540.95372.8901336120.40.92200.89022.8901439119.10.85850.82682.8901542117.80.79510.76592.6681645116.60.73660.70492.8901748115.30.67320.64392.6681851114.10.61460

10、.58782.4451954113.00.56100.53412.4452057111.90.50730.48292.2232160110.90.45850.43662.0012263110.00.41460.39022.2232366109.00.36590.34881.5562469108.30.33170.31461.5562572107.60.29760.28291.3342675107.00.26830.25371.3342778106.40.23900.22681.1112881105.90.21460.20001.3342984105.30.18540.17321.1113087104.80.16100.14881.1113190104.30.13660.12680.8893293103.90.1171