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1、洞道干燥实验(基本型)一、 实验目的：1. 了解常压干燥设备的构造，基本流程和操作；2. 测定物料的干燥曲线干燥速率曲线；3. 测定恒速干燥阶段的传质系数KH；（选作，理论课结束后处理）4. 研究气流速度和温度对干燥速率曲线的影响。（选作）二、 实验原理及说明：1、 干燥曲线干燥曲线即物料的干基含水量x与干燥时间的关系曲线。它说明物料在干燥过程中，干基含水量随干燥时间的变化关系：x=F() （1）实验过程中，在衡定的干燥条件下，测定物料总质量随时间的变化，直到物料的质量恒定为止。此时物料与空气间达到平衡状态，物料中所含水分即为该空气条件下的平衡水分。然后结合物料的绝干质量，则物料的瞬间干基含水
2、量为：（kg水/kg绝干物料） （2）式中：W物料的瞬间质量（kg）WC物料的绝干质量（kg）将X对进行标绘，就得到如图1所示的干燥曲线。图1-干燥曲线干燥曲线的形状由物料性质和干燥条件决定。2、干燥速率曲线干燥速率是指在单位时间内，单位干燥面积上汽化的水分质量。 kg/m2s 或 g/m2s （3）A干燥面积（m2）W从被干燥物料中除去的水分质量（kg） 本实验是通过测出每挥发一定量的水分（w）所需要的时间（）来实现测定干燥速率的。影响干燥速率的因素很多，它与物料性质和干燥介质（空气）的情况有关。在干燥条件不变的情况下，对同类物料，当厚度和形状一定时，速率Na是物料干基含水量的函数：Na =
3、 f(X) （4）概念介绍：平衡水分与自由水分：a、平衡水分：用某种空气无法再去除的水分。与物料的种类、温度及空气的相对湿度有关。物料中的平衡水分随温度升高而减小，随湿度的增加而增加。b、自由水分 ：在干燥过程中所能除去的超出平衡水分的那一部分水分。 结合水分和非结合水分：a、结合水分：与物料之间有物理化学作用，因而产生的蒸汽压，低于同温度下纯水的饱和蒸汽压。包括溶涨水分和小毛细管中的水分。难于除去 b、非结合水分 ：机械地附着在物料表面， 产生的蒸汽压与纯水无异。包括物料中的吸附水分和大孔隙中的水分。容易除去。平衡水分一定是结合水分；自由水分包括了全部非结合水分和一部分结合水分。 AB段：预
4、热段BC段：恒速段CDE段：降速干燥阶段C点：临界点XC：临界含水量E点：平衡点X*：平衡水分 图2-干燥速率曲线3、传质系数(恒速干燥阶段)查H、Hw 流量计处的空气性质 流量计处的质量流量 干燥室的质量流速 传热系数的计算 计算传质系数KH三、实验装置本装置由离心式风机送风，先经过一圆管再经孔板流量计测风量，经电加热室加热后，进入方形风道，流入干燥室，再经方变圆管流入蝶阀可手动调节流量（本实验装置可由调节风机的频率来调节风量，实验时蝶阀处于全开状态），流入风机进口，形成循环风洞干燥。为防止循环风的湿度增加，保证恒定的干燥条件，在风机进出口分别装有两个阀门，风机出口不断排放出废气，风气进口不
5、断流入新鲜气，以保证循环风湿度不变。为保证进入干燥室的风温恒定，保证恒定的干燥条件，电加热的二组电热丝采用自动控温，具体温度可人为设定。本实验有三个计算温度，一是进干燥室的干球温度（为设定的仪表读数），二是进干燥室的湿球温度，三是流入流量计处用于计算风量的温度，其位置如图所示。本装置管道系统均由不锈钢板加工，电加热和风道采用保温。有关参数： 中压风机：全风压2KPa， 风量22m3/min ，750w 圆管内径：73.6 mm 方管尺寸：150200 mm （宽高） 孔板流量计：全不锈钢，环隙取压，孔径57.01mm，m=0.6 C0=0.74 电加热：二组21.5 Kw，自动控温 压差传感器
6、：无锡梅园WMF2000，01200 Pa 压差显示仪表：宇电501 热电阻传感器：Pt100 温度数显仪表：宇电501 温度控制器：宇电518 称重传感器：北京正开MCLL ，01000g 称重显示仪表：北京正开MCKZS干燥湿物料：羊毛毡，尺寸为1308010（长宽厚），绝干重21克 本实验消耗和自备设施： 电负荷：3+0.75Kw四、实验步骤：1、 将待干燥试样浸水，使试样含有适量水分约70克左右（不能滴水），以备干燥实验用。2、 检查风机进出口放空阀应处于开启状态；往湿球温度计小杯中加水；3、 检查电源连接，开启仪控柜总电源，检查三个相电指示灯是否全亮（若不全亮首先检查指示灯是否损坏，
7、若没有损坏，确认；若是缺相，切记不要进行以下操作，而应检查）。开启仪表上电开关。启动风机开关，并调节阀门，使仪表达到预定的风速值，一般风速调节到600900Pa；4、 风速调好后，通过温控器仪表手动调节干燥介质的控制温度（一般在8095之间）。开启加热开关，温控器开始自动控制电热丝的电流进行自动控温，逐渐达到设定温度。5、 放置物料前调节称重显示仪表显示回零。6、 状态稳定后（干、湿球温度不再变化，由于密封性不好，干球温度只能达到71左右），将试样放入干燥室架子上，等约2分种，开始读取物料重量（最好从整克数据开始记录），记录下试样质量每减少3克时所需时间，直至时间间隔超过6分钟左右时停止记录（
8、最好等到时间间隔有明显变化时停止）。7、 取出被干燥的试样，先关闭加热开关。当干球温度降到60以下时，关闭风机的开关，关闭仪表上电开关，最后关闭总电源开关。友情提示1、干球温度一般控制在8095之间。2、放物料时，手要用水淋湿以免烫手；放好物料时检查物料是否与风向平行。注意事项1、在总电源接通前，应检查相电是否正常，严禁缺相操作。2、不要将湿球温度计内的湿棉纱弄脱落，调试好湿球温度后，最好不要让学生乱动。3、所有仪表按键最好由老师提前设定或调节好，学生不要乱动。4、开加热电压前必须开启风机，并且必须调节阀门有一定风量，关闭风机前必须先关闭电加热，且在温度降低到60以下时再停风机。本装置在设计时
9、，加热开关在风机通电开关下游，只有开启风机开关才能开电加热，若关闭风机，则电加热也会关闭。虽然有这样的保护设计，但是我们还是希望用户在操作时按照说明书进行。五、调试记录与计算示例本实验在厂内经过调试数据见附页，现以第1组数据为计算示例：1、干燥速率曲线 干基湿含量： 干燥速率： 式中：物料表面积A=2（0.13*0.08+0.08*0.01+0.13*0.01）=0.0250 m22、KH的计算：（1）计算H、Hw ：查得湿球温度tw下：饱和蒸汽压Ps= 7113 Pa 汽化潜热rw=2402 KJ/Kg（2）计算流量计处的空气性质：流量计处湿空气的比体积： 流量计处湿空气的密度是：=（1+H
10、）/vH =(1+0.02)/1.041=0.980 kg/m3湿气（3）计算流量计处的质量流量mkg/s：流量计的孔流速度： 式中：流量计处的质量流量：m=q=0.085280.980=0.08357 kg/s（4）干燥室的质量流速Gkg/m2s：干燥室的质量流速为：G=m/A=0.08357/0.03=2.786 kg/m2s A=0.150.2=0.03 m2 干燥室的流速为：u=q/A=0.08528/0.03=2.843 kg/m2s（5）传热系数的计算： kw/m2（6）计算KH： 3、实测恒速干燥阶段的传质系数 从干燥速率曲线图中可得恒速阶段的平均干燥速率：Na=0.72 g/m2S 实测传质系数为：数据记录表格1：设备物料有关恒定数据物料尺寸干燥室尺寸孔板尺寸长宽厚绝干重高宽孔径管径13080102120015057.0173.6数据记录表格2：测量过程有关恒定数据干球温度t湿球温度tw流量计处温度tL压差计读数P开始时结束时平均数据记录表格3：测量过程有关数据NoWWXNaNoWWXNa01211321431541651761871982092110221123
