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1、干燥综合实验 广州华南农业大学理学院09材化（2）班 林勋 ，2009307502111 实验目的 1.1 了解流化床干燥装置的基本结构、工艺流程和操作方法1.2 学习测定物料在恒定干燥条件下干燥特性的实验方法 1.3 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1.4 实验研究干燥条件对于干燥过程特性的影响 2 基本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
2、特性数据常常需要通过实验测定而取得。 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，再加上气流速度以及气流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。2.1 干燥速率的定义干燥速率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： （1）式中，U干燥速率，又称干燥通量，kg/（m2s）； A干燥表面积，m2； W汽化的湿分量，kg； 干燥时间，s； Gc绝干物料的质量，kg； X物料湿含量，kg湿分/kg干物料，负号表示X随干燥时间的
3、增加而减少2.2 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） 计算出每一时刻的瞬间含水率X，然后将X对干燥时间作图，得到干燥曲线，而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dX/d，再由式（1）计算得到干燥速率U，将U对X作图，就是干燥速率曲线；将床层的温度对时间作图，可得床层的温度与干燥时间的关系曲线
4、。3 实验步骤3.1 流化床干燥实验步骤（1） 开启风机如图1（2） 打开仪表控制柜电源开关，加热器通电加热，床层进口温度要求恒定在7080左右 （3） 将准备好的耐水硅胶或者其他物料加入流化床进行实验 （4） 每隔3-5min自动记录床层压降或者取510克样品进行质量分析,同时记录床层温度（5） 待耐水硅胶/绿豆/花生恒重时，即为实验终了，关闭仪表电源（6） 关闭加热电源（7） 关闭风机，切断总电源，清理实验设备图1 流化床干燥实验装置流程图 1加料斗；2床层（可视部分）；3床层测温点；4取样口；5出加热器热风测温点； 6风加热器；7转子流量计；8风机；9排灰口；10旋风分离器；11风机出口
5、测点（双金属温度计）；12床层出口气体温度测点（双金属温度计）3.2 洞道干燥实验步骤（1）放置托盘，开启总电源，开启风机电源见图2（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70）（3）将待干燥物料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70时, 将湿毛毡十分小心地放置于称重传感器上。放置待干燥物料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300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
6、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）等待干燥物料恒重时，即为实验终了时，关闭仪表电源，注意保护称重传感器，非常小心地取下干燥物料（7）关闭风机，切断总电源，清理实验设备本装置流程如图2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2 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称重传感器； 8湿毛毡； 9玻璃视镜门； 10，11，12蝶阀；13
7、风机入口温度计4 实验数据及数据处理4.1 流化床干燥实验4.1.1 实验数据及处理表1 质量数据记录表空盒豆+空盒空铝盒/g实验前/g2.5h后/g3.5h后/g4.5h后/g5.5h后 /g17.0721.7819.22619.18519.17819.174表2 温度数据记录表时间t/min34691421314666温床温度T4851.654.758.862.163.465.566.767.6表3 实验数据处理表编号时间t铝容器质量/g恒重质量/g红豆干料质量/g称量读数/gX(瞬间含水率Xi)Y(干燥速率N)1317.43521.9864.5517.7967120.7131870.02
8、89382416.56421.1354.5717.7247710.6899520.0232343616.84121.4094.5687.4139080.623010.0223144916.70221.474.7687.4373110.5598390.02105751419.65524.0894.4346.5517120.4776080.01644662117.1821.9984.8186.5238950.3540670.01764973116.78821.8685.086.317430.2435890.01104884616.61921.164.5414.9953430.1000530.009
9、56996616.96622.075.1045.3948550.0569860.0021534.1.2 绘图根据表2数据绘制床层温度随时间变化的关系曲线；根据表3数据绘制干燥曲线（失水量时间关系曲线）以及干燥速率曲线，如图3、4和5； 图3 床层温度随时间变化的关系曲线 图4 失水量时间关系曲线图5 干燥速率曲线 从图5可得知：物料的临界湿含量 Xc=0.5998 g湿分/g干物料；平衡含水量X*=0.2435 g湿分/g干物料4.2 洞道干燥实验4.2.1实验数据及处理 表4 实验数据记录处理表间隔时间/minY(瞬间含水率Xi)X(干燥时间i)Y(干燥速率N)00.81339712900.
10、02392344510.78947368410.02392344510.76555023920.02870813410.73684210530.02392344510.7129186640.02392344510.68899521550.02392344510.6650717760.02392344510.64114832570.01913875610.62200956980.02392344510.59808612490.03827751210.559808612100.02392344510.535885167110.01913875610.516746411120.01913875610
11、.497607656130.019138756间隔时间/minY(瞬间含水率Xi)X(干燥时间i)Y(干燥速率N)10.4784689140.02870813420.449760766160.01674641120.416267943180.03349282320.38277512200.01435406720.354066986220.01196172220.330143541240.00956937820.311004785260.01674641130.277511962290.00797448230.253588517320.01116427430.220095694350.00956
12、937830.19138756380.01435406750.148325359430.00765550250.110047847480.0086124450.066985646530.0062200964.2.2 绘图根据表4绘制干燥曲线（失水量时间关系曲线）和干燥速率曲线，见图6和7 图6 失水量时间关系曲线图7 干燥速率曲线 从图7中可得知：物料的临界湿含量Xc=0.5167 g湿分/g干物料，平衡含水量X*=0.2536 g湿分/g干物料5 实验结果分析5.1 对比两个干燥过程的干燥曲线由两个干燥实验的干燥曲线图可知，在开始实验的时候，流化床和洞道干燥所得的失水量随时间的变化相互较小，
13、主要是因为刚开始干燥两实验的物料含有的自由水分多。随着时间延长，流化床的干燥条件剧烈，颗粒与热介质在沸腾状态下进行充分混合与分散，气膜阻力小，且气固接触面积大，故失水量依旧随着时间的延长而增加，只是增加的幅度较小；但是洞道式干燥实验由于其加热比较均匀，而且样品红豆在样品槽中是平摊分布着的，因而相同的干燥时间里，干燥效果比流化床好一些。5.2 对比两个干燥过程的干燥速率曲线 由两干燥实验的干燥速率曲线可以看出，流化床干燥实验在较短时间到达恒速干燥阶段，直至干基含水量约降至0.5998 g湿分/g干物料时，干燥速率下降不是很明显，此时进入降速干燥段，可以得到平衡含水量约为0.2435 g湿分/g干物料；而洞道干燥也没有预热段，直接进入恒速干燥段，干基含水量降至0.5167 g湿分/g干物料是，干燥速率开始下降，延长降速干燥段并与横轴的交点可以得到平衡含水量约为X*=0.2536 g湿分/g干物料。说明相对于洞道干燥，在一定的干燥时间里，流化床的干燥速度快，但从平衡含水量看来，是洞道式干燥的最终效果好。综上，流化床干燥可以短时间得到干燥比较均匀的干燥产品；而洞道干燥器适用于干燥耗时长的物料，而且它的产量比较大。6 注意事项6.
