干燥特性曲线测定实验

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1、浙江科技学院实验报告课程名称:化工原理实验名称:干燥特性曲线测定实验院:生物与化学工程学院班:化工111名:王建福号：5110420016同组人员:杨眯眯 张涛实验时间:2013年11月28日指导教师:诸爱士一、实验课程名称：化工原理二、实验项目名称：干燥特性曲线测定实验三、实验目的和要求：1. 了解洞道式干燥装置的基本结构、工艺流程和操作方法。2. 学习测定物料在恒定干燥条件下干燥特性的实验方法。3. 掌握根据实验干燥曲线求取干燥速率曲线以及恒速阶段干燥速率、临界含水量、平衡含水量的实验分 析方法。4. 实验研究干燥条件对于干燥过程特性的影响。四、实验内容和原理实验内容：测定时间与物料质量的

2、变化关系，计算含水量、干燥速度，绘制干燥曲线与干燥速率曲线。实验原理：在设计干燥器的尺寸或确定干燥器的生产能力时，被干燥物料在给定干燥条件下的干燥速率、 临界湿含量和平衡湿含量等干燥特性数据是最基本的技术依据参数。由于实际生产中的被干燥物料的性质千 变万化，因此对于大多数具体的被干燥物料而言，其干燥特性数据常常需要通过实验测定。按干燥过程中空气状态参数是否变化，可将干燥过程分为恒定干燥条件操作和非恒定干燥条件操作两大 类。若用大量空气干燥少量物料，则可以认为湿空气在干燥过程中温度、湿度均不变，再加上气流速度、与 物料的接触方式不变，则称这种操作为恒定干燥条件下的干燥操作。1. 干燥速率的定义干

3、燥速率的定义为单位干燥面积（提供湿分汽化的面积）、单位时间内所除去的湿分质量。即 dW G dXU AdxAdx式中，U 一干燥速率，又称干燥通量，kg/ （m2s）； A 一干燥表面积，m2；W 一汽化的湿分量，kg；T 一干燥时间，S；Gc 一绝干物料的质量，kg；X 一物料湿含量，kg湿分/kg干物料，负号表示X随干燥时间的增加而减少。2. 干燥速率的测定方法将湿物料试样置于恒定空气流中进行干燥实验，随着干燥时间的延长，水分不断汽化，湿物料质量减少。 若记录物料不同时间下质量G，直到物料质量不变为止，也就是物料在该条件下达到干燥极限为止，此时留 在物料中的水分就是平衡水分X *。再将物料

4、烘干后称重得到绝干物料重Gc，则物料中瞬间含水率X为（2）G - GcX =Gc计算出每一时刻的瞬间含水率X，然后将X对干燥时间t作图，如图1，即为干燥曲线。-Jylil IlT . /h图1恒定干燥条件下的干燥曲线dX 一 、上述干燥曲线还可以变换得到干燥速率曲线。由已测得的干燥曲线求出不同X下的斜率再由式（1）d计算得到干燥速率U，将U对X作图，就是干燥速率曲线，如图2所示。图2恒定干燥条件下的干燥速率曲线3. 干燥过程分析预热段 见图1、2中的AB段或AB段。物料在预热段中，含水率略有下降，温度则升至湿球温度tW , 干燥速率可能呈上升趋势变化，也可能呈下降趋势变化。预热段经历的时间很短

5、，通常在干燥计算中忽略不 计，有些干燥过程甚至没有预热段。本实验中也没有预热段。恒速干燥阶段 见图1、2中的BC段。该段物料水分不断汽化，含水率不断下降。但由于这一阶段去除 的是物料表面附着的非结合水分，水分去除的机理与纯水的相同，故在恒定干燥条件下，物料表面始终保持 为湿球温度tW，传质推动力保持不变，因而干燥速率也不变。于是，在图2中，BC段为水平线。只要物料表面保持足够湿润，物料的干燥过程中总有恒速阶段。而该段的干燥速率大小取决于物料表面 水分的汽化速率，亦即决定于物料外部的空气干燥条件，故该阶段又称为表面汽化控制阶段。降速干燥阶段随着干燥过程的进行，物料内部水分移动到表面的速度赶不上表

6、面水分的气化速率，物 料表面局部出现“干区”，尽管这时物料其余表面的平衡蒸汽压仍与纯水的饱和蒸汽压相同、传质推动力也仍 为湿度差，但以物料全部外表面计算的干燥速率因“干区”的出现而降低，此时物料中的的含水率称为临界 含水率，用Xc表示，对应图2中的C点，称为临界点。过C点以后，干燥速率逐渐降低至D点，C至D阶 段称为降速第一阶段。干燥到点D时，物料全部表面都成为干区，汽化面逐渐向物料内部移动，汽化所需的热量必须通过已被 干燥的固体层才能传递到汽化面；从物料中汽化的水分也必须通过这层干燥层才能传递到空气主流中。干燥 速率因热、质传递的途径加长而下降。此外，在点D以后，物料中的非结合水分已被除尽。

7、接下去所汽化的 是各种形式的结合水，因而，平衡蒸汽压将逐渐下降，传质推动力减小，干燥速率也随之较快降低，直至到 达点E时，速率降为零。这一阶段称为降速第二阶段。降速阶段干燥速率曲线的形状随物料内部的结构而异，不一定都呈现前面所述的曲线CDE形状。对于某 些多孔性物料，可能降速两个阶段的界限不是很明显，曲线好像只有CD段；对于某些无孔性吸水物料，汽 化只在表面进行，干燥速率取决于固体内部水分的扩散速率，故降速阶段只有类似DE段的曲线。与恒速阶段相比，降速阶段从物料中除去的水分量相对少许多，但所需的干燥时间却长得多。总之，降 速阶段的干燥速率取决与物料本身结构、形状和尺寸，而与干燥介质状况关系不大

8、，故降速阶段又称物料内 部迁移控制阶段。五、主要仪器设备1. 装置流程本装置流程如图3所示。空气由鼓风机送入电加热器，经加热后流入干燥室，加热干燥室料盘中的湿物 料后，经排出管道通入大气中。随着干燥过程的进行，物料失去的水分量由称重传感器转化为电信号，并由 智能数显仪表记录下来（或通过固定间隔时间，读取该时刻的湿物料重量）。图3干燥装置流程图1风机；2 管道；3进风口； 4加热器；5 厢式干燥器；6气流均布器;7 一称重传感器；8一湿毛毡；9 玻璃视镜门；10, 11, 12一蝶阀2. 主要设备及仪器(1)鼓风机：BYF7122,370W；(2)电加热器：额定功率4.5KW；(3)干燥室：18

9、0mmx180mmx1250mm；(4)干燥物料：湿毛毡或湿砂；(5)称重传感器：CZ500型，0300g。六、操作方法与实验步骤1 .实验步骤(1) 放置托盘，开启总电源，开启风机电源。(2) 打开仪表电源开关，加热器通电加热，旋转加热按钮至适当加热电压(根据实验室温和实验讲解时 间长短)。在U型湿漏斗中加入一定水量，并关注干球温度，干燥室温度(干球温度)要求达到恒 定温度(例如70C)。(3) 将毛毡加入一定量的水并使其润湿均匀，注意水量不能过多或过少。(4) 当干燥室温度恒定在70C时，将湿毛毡十分小心地放置于称重传感器上。放置毛毡时应特别注意 不能用力下压，因称重传感器的测量上限仅为3

10、00克，用力过大容易损坏称重传感器。(5) 记录时间和脱水量，每分钟记录一次重量数据；每两分钟记录一次干球温度和湿球温度。(6) 待毛毡恒重时，即为实验终了时，关闭仪表电源，注意保护称重传感器，非常小心地取下毛毡。(7) 关闭风机，切断总电源，清理实验设备。2. 注意事项(1) 必须先开风机，后开加热器，否则加热管可能会被烧坏。(2) 特别注意传感器的负荷量仅为300克，放取毛毡时必须十分小心，绝对不能下压，以免损坏称重传 感器。(3) 实验过程中，不要拍打、碰扣装置面板，以免引起料盘晃动，影响结果。七、实验数据记录与处理实验原始数据记录表，相关数据计算。实验 九 干燥特性曲线测定实验原始数据

11、记录表专业化工班级化工111 第 组，实验日期2013/11/28同组实验者杨眯眯张涛毛毡（干燥）面积： 0.0109m2。（按长方形计）毛毡吸水后质量:21.6 g ,干燥平衡后的质量：10.7 g ,绝干质量:10.6go（干燥平衡后的毛毡质量再减0.1g作为绝干质量，当显示质量保持3分钟仍不变，即可认为达 到平衡。）注意：毛毡吸水后，待其渗透均匀，尽量压干，再开始干燥，放置和取下时要轻取轻放！采用 减重法计时间，可以用式U = #广*口）或u.=牛求干燥速率。4111风量m3/h98.798.798.798.798.798.798.798.798.798.798.798.798.7干球温

12、度。C79.879.879.879.879.879.879.879.879.879.879.879.879.8湿球温 度C52.452.452.452.452.452.452.452.452.452.452.452.452.4质量g21.621.32120.720.420.119.819.519.218.918.618.318干燥时 间s32.1437.1337.2136.0631.820.3233.7932.0426.7541.0431.5925.8335.92XiKg 水/kg干1.0377361.0094340.9811320.952830.9245280.8962260.8679250

13、.8396230.8113210.7830190.7547170.7264150.698113Ui2 g/(m2.s)0.8563450.7412590.7396650.7632540.8655011.3544750.8145290.8590181.0288950.6706370.8712551.0655410.766229风量m3/h98.798.798.798.798.798.798.798.798.798.798.798.798.7干球温 度C79.879.879.879.879.879.879.879.879.879.879.879.879.8湿球温 度C52.452.452.452.

14、452.452.452.452.452.452.452.452.452.4质量g17.717.417.116.816.516.215.915.615.31514.714.414.1干燥时 间s31.9829.836.4229.8238.335.4144.4642.5539.5229.4841.9241.5948.19XiKg 水/kg干0.6698110.6415090.6132080.5849060.5566040.5283020.50.4716980.4433960.4150940.3867920.3584910.330189Ui g/(m2.s)0.860630.9235880.7557090.9229690.7186150.7772640.6190490.6468380.6964310.9336140.65655