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1、生命科学与工程学院本科实验项目实验项目名称 热风干燥实验所属课程食品工程原理所适专业食品科学与工程专业带课教师李凤实验要求必修关键词干燥曲线 干燥速率曲线 传质系数 实验类型.基础性验证实验 所用主要仪器设备烘箱，分析天平，干湿球温度计实验学时4是否特色否实验1 热风干燥实验1.1 实验目的1、学习干燥曲线和干燥速率曲线及临界湿含量的实验原理和测定方法；2、学习空气状态测定方法，学习被干燥物料与热空气之间对流传热系数和传质系数的测定方法；3、了解测定物料干燥速率曲线的工程意义；4、了解影响干燥速率的有关工程因素。1.2 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
2、传递。根据干燥过程中不同期间的特点，干燥过程分为两个阶段。第一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，故此阶段也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），物料表面处的水蒸气分压也维持恒定，故干燥速率恒定不变。第二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
3、部迁移控制阶段。随着湿含量逐渐减少，物料内部水分的迁移速率也逐渐减小，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。恒速阶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，本实验在恒定干燥条件下对浸透水的帆布进行干燥，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、干燥速率的测定 式中：NA 干燥速率（kg/kg.s） 时间间隔（s） GC 绝干物料量（kg） dX 时间间隔内干燥气化的干基含水量2、物料的干基含水
4、量X 3、恒速阶段的对流传热系数式中：t 试样放置处的干球温度（）tw 试样放置处的湿球温度（）rtw 湿球温度下水的汽化潜热（J/kg. ）4、恒速阶段的对流传质系数K 式中：G 恒速阶段除去的水分质量（kg）t 恒速阶段时间（s）A 干燥面积（m2）1.3 材料与仪器材料：纱布 主要仪器：分析天平、电热烘箱、空气温湿度计、秒表。 1.4实验方案实验采用鼓风干燥箱干燥物料。通过测定不同时间物料的含水量和物料温度得到干燥曲线，并且根据气化水分消耗的热量间接测得恒速干燥阶段被干燥物料与热空气之间的对流传热系数。检测点及测定方法测定的数据有：干燥时间t，物料温度，含水率，空气温度和相对湿度。干燥时
5、间：计时器热风温度：空气温湿计物料含水率：烘干称重法。 1.5 操作与结果实验前的准备工作将被干燥的物料试样在水中进行充分浸泡。将被干燥物料均匀平铺布满整个物料盘。熟悉秒表使用方法。实验方法按下空气预热器的电源开关，并调节加热电压旋钮，使干燥器的热风温度达到指定值。干燥器的热风温度恒定5分钟后，开始实验。将物料放入干燥箱中。每间隔35分钟记录一次物料温度并取样秤量一次，直至物料温度达到空气干球温度结束取样。注意：最后若发现时间已过去很长，料温度仍不能够达到空气干球温度，结束实验并同时记录数据。干燥曲线测定实验原始数据记录表空气干球温度 ，空气湿球温度 。物料面积 m2。干皿重量 g，干物料重量
6、 g，物料吸水后初始重量 g。物料初始含水量 。NO.干燥时间（min）物料和皿重量 g物料重量 g物料含水率1.6 数据处理及结果分析1、第一部分参考教材p145。2、按照原理部分的分析计算对流给热系数。1.7 思考题1、测定干燥速率曲线的理论和应用意义何在？2、结合同班其它组的实验结果分析影响干燥的工程因素有哪些？3、干燥空气的干球温度高低对于干燥的影响体现在哪里？4、实验的体会有哪些？参考文献1 史贤林, 田恒水. 化工原理实验M. 上海: 华东理工大学出版社. 2005.2杨同舟. 食品工程原理M. 北京: 中国农业大学出版社, 2001.实验项目名称 流体流动阻力损失测定所属课程食品
7、工程原理所适专业食品科学与工程专业带课教师李凤实验要求必修关键词流体流动、阻力损失实验类型.基础性验证实验 所用主要仪器设备 实验学时4是否特色否实验2 喷雾干燥实验2.1 实验目的1掌握流体流经直管和管阀件时阻力损失的测定方法，通过实验了解流体流动中能量损失的变化规律。 2测定直管摩擦系数与雷诺准数Re的关系，将所得的Re方程与公认经验关系比较。 3测定流体流经闸阀等管件时的局部阻力系数。 4学会压差计和流量计的使用方法。5观察组成管路的各种管件、阀件，并了解其作用。2.2 实验原理 流体在管内流动时，由于粘性剪应力和涡流的存在，不可避免地要消耗一定的机械能，这种机械能的消耗包括流体流经直管
8、的沿程阻力和因流体运动方向改变所引起的局部阻力。 1沿程阻力 流体在水平均匀管道中稳定流动时，阻力损失表现为压力降低。即 影响阻力损失的因素很多，尤其对湍流流体，目前尚不能完全用理论方法求解，必须通过实验研究其规律。为了减少实验工作量，使实验结果具有普遍意义，必须采用因次分析方法将各变量综合成准数关联式。根据因次分析，影响阻力损失的因素有， (1)流体性质：密度，粘度； (2)管路的几何尺寸：管径d，管长l，管壁粗糙度； (3)流动条件：流速。 可表示为： 组合成如下的无因次式： 令 则式中，压降 Pahf直管阻力损失 J/kg，流体密度kg/m3直管摩擦系数，无因次l直管长度 md直管内径
9、mu流体流速，由实验测定 m/s称为直管摩擦系数。滞流(层流)时，64Re；湍流时是雷诺准数Re和相对粗糙度的函数，须由实验确定.2局部阻力 局部阻力通常有两种表示方法，即当量长度法和阻力系数法。 当量长度法 流体流过某管件或阀门时，因局部阻力造成的损失，相当于流体流过与其具有相当管径长度的直管阻力损失，这个直管长度称为当量长度，用符号le表示。这样，就可以用直管阻力的公式来计算局部阻力损失，而且在管路计算时可将管路中的直骨长度与管件、阀门的当量长度合并在一起计算，如管路中直管长度为乙各种局部阻力的当量长度之和为 ，则流体在管路中流动时的总阻力损失 为 (36) 阻力系数法 流体通过某一管件或
10、阀门时的阻力损失用流体在管路小的动能系数来表示，这种计算局部阻力的方法，称为阻力系数法。 即 式中，局部阻力系数，无因次； u在小截面管中流体的平均流速，ms。 由于管件两侧距测压孔问的直管长度很短引起的摩擦阻力与局部阻力相比，可以忽略不计。因此hf之值可应用柏努利方程由压差计读数求取。 2.3 材料与仪器仿真实验软件。2.4实验方案材料经水提取后采用喷雾干燥得浸膏粉末。检测点及测定方法测定的数据有：空气进出口温度，产物含水率，产物粒度。空气进出口温度：空气温湿计物料含水率：烘干称重法产物粒度：显微镜。 2.5 操作与结果（1）当装置确定后，根据和u的实验测定值，可计算和，在等温条件下，雷诺数
11、Re=du/=Au，其中A为常数，因此只要调节流量调节阀，可得一系列Re的实验点，绘出Re曲线。（2）缓缓打开出水阀门3，调节好一个流量，待水稳定后，正确测取压差和流量等有关参数。然后再改变不同流量，正确读取不同流量下的测取压差和流量等有关参数。（3）根据本装置特点，应考虑好实验点的分布和测量次数。实验结束后，应将装置中的水排放干净。（4）关闭与实验无关的阀门，并关闭流量调节阀，稍开入口闸阀，对流程进行冲水排气。2.6 数据处理及结果分析1根据粗糙管实验结果，在双对数坐标纸上标绘出Re曲线，对照化工原理教材上有关图形，即可估出该管的相对粗糙度和绝对粗糙度。 2根据光滑管实验结果，对照柏拉修斯方
12、程，计算其误差。 3根据局部阻力实验结果，求出闸阀全开时的平均值。 4对实验结果进行分析讨论。2.7 思考题1在对装置做排气工作时，是否一定要关闭流程尾部的流量调节阀?为什么? 2如何检验测试系统内的空气已经被排除干净? 3以水做介质所测得的Re关系能否适用于其它流体?如何应用? 4在不同设备上(包括不同管径)，不同水温下测定的Re数据能否关联在同一条曲线上? 5如果测压口、孔边缘有毛刺或安装不垂直，对静压的测量有何影响?参考文献1 史贤林, 田恒水. 化工原理实验M. 上海: 华东理工大学出版社. 2005.2杨同舟. 食品工程原理M. 北京: 中国农业大学出版社, 2001.实验项目名称 材料粉碎及产品粒度测定所属课程食品工程原理所适专业食品科学与工程专业带课教师李凤实验要求必修关键词粉碎 粒度 实验类型.综合与设计性 所用主要仪器设备粉碎机，泰勒标准筛，分析天平，显微镜实验学时4是否特色是实验3 材料粉碎及产品粒度测定 3.1 实验目的1、 了解粉碎与筛分的过程2、 掌握粉碎粒度的测定法和平均粒度的
