干燥特性曲线测定实验 .docx

干燥特性曲线测定实验一、实验目的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。二、基本原理1. 干燥速率的定义干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U _ dW _ - G?XAdt Adt式中，U一干燥速率，又称干燥通量，kg/ (m2s)；A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，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林*。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对干燥时间作图，即为干燥曲线。由已测得的干燥曲线 求出不同X下的斜率哇，再计算得到干燥速率U，将U对X作图，就是干燥速率曲线。三、实验装置1. 装置流程本装置流程如图所示。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)。8湿毛毡；9 玻璃视镜门；10，11，12 蝶阀；13 风机入口温度计。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：180mmx180mmx1250mm；(4) 干燥物料：实验物料、湿毛毡、湿砂等；(5) 称重传感器：CZ500型，0300g。四、实验步骤与注意事项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。(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75r时，将湿料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，开始时每分钟记录一次重量数据，之后适当增长间隔；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。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，放取待干燥物料时必须十分小心，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。五、实验数据记录及处理1、数据记录及处理下表中，取 Gc=16.2g，根据干燥曲线方程 y=1.049exp(-0.0272*x),可以得到 dX/dt=1.049(-0.0272)exp(-0.0272*t)，于是可以计算出下表dX/dt以及U*A的值。时间t/min物料质量G/g干基含水量X= (G-Gc) /Gc斜率 dX/dt/minU*A=-Gc*dx/dt031.50.9444-0.028570.4628529.50.8210-0.024940.40401027.90.7222-0.021760.35261526.30.6235-0.019000.30782025.10.5494-0.016580.26862424.30. 5000-0.014870.24093023.30. 4383-0.012630.20473422.70. 4012-0.011330.18364021.80. 3457-0.009620.15594421.40. 3210-0.008630.13985020. 70. 2778-0.007330.11885420.30. 2531-0.006580.10656019.90. 2284-0.005590.09056519.50. 2037-0.004880.07907019. 10. 1790-0.004260.06897518.80. 1605-0.003710.06028018.50. 1420-0.003240.05258518.30. 1296-0.002830.04589018.00. 1111-0.002470.04009517.70. 0926-0.002160.034910017.50. 0802-0.001880.030510517.30. 0680-0.001640.026611017.00. 0556-0.001430.023212016.80. 0370-0.001090.017713016.60. 0247-0.000830.013514016.40. 0123-0.000630.01032 .干燥曲线1.210.80.60.40.20050干燥时间 t/min1001503 .干燥速率曲线根据X和U*A的数据描绘如上的散点图，可以看出X与U*A大致成线性关系，没法分辨出恒速阶 段和降速阶段，整个干燥过程近似为一个缓慢降速的阶段。因此，没法读出临界含水量以及平衡含 水量。4.数据分析讨论：(1) 从恒定条件下的干燥速率曲线U-X图可知，该曲线呈缓慢下降，没有出现明显的恒速干燥阶 段，只能近似的描画出这个速率恒定的阶段，导致这种结果出现的可能原因有：干燥器本身的系 统误差；实验时温度继电器的对温度的调节不稳定导致脱水速率的波动。物料是否均匀，也会 对此产生影响。(2) 物料的干燥速率与固体物料的种类、性质及形状(厚度或颗粒大小等)；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等因素有关。(3) 干燥速率曲线的意义：干燥是一个传热传质同时进行的复杂过程，目前为止，干燥的计算仍需 要以实验为基础。不同的物料有不同的干燥特征，因此就有不同的干燥曲线。通过干燥曲线可以计 算干燥过程的时间，这就为干燥器的设计提供了重要的依据。六、思考题1. 什么是恒定干燥条件？本实验装置中采用了哪些措施来保持干燥过程在恒定干燥条件下进行？答：恒定干燥条件指干燥介质的温度、湿度、流速及与物料的接触方式，都在整个干燥过程中均保持恒定。本实验中，固定蝶阀使流速固定在120m3/h ；密封干燥厢并利用加热保持温度恒 定在75 °C；湿料铺平湿毛毡后，干燥介质与湿料的接触方式也恒定。2. 控制恒速干燥阶段速率的因素是什么？控制降速干燥阶段干燥速率的因素又是什么？答：恒速干燥阶段的干燥速率的大小取决于物料表面水分的汽化速率，亦取决定于物料外部的干燥 条件，所以恒定干燥阶段又称为表面汽化控制阶段。降速阶段的干燥速率取决于物料本身结构、形 状和尺寸，而与干燥介质的状态参数关系不大，故降速阶段又称物料内部迁移控制阶段。3. 若加大热空气流量，干燥速率曲线有何变化？恒速干燥速率、临界湿含量又如何变化？为什么？答：若加大热空气流量，干燥曲线的起始点将上升，下降幅度变大，并且到达临界点的时间缩短， 临界湿含量降低。这是因为风速增加后，加快啦热空气的排湿能力。4. 为什么要先启动风机，再启动加热器？实验过程中干、湿球温度计是否变化？为什么？如何判断实验已经结束？答：让加热器通过风冷慢慢加热，避免损坏加热器，反之如果先启动加热器，通过风机的吹风会出 现急冷，高温极冷，损坏加热器。理论上干、湿球温度是不变的，但实验过程中干球温度不变，但 湿球温度缓慢上升，估计是因为干燥的速率不断降低，使得气体湿度降低，从而温度变化。湿毛毡 恒重时，即为实验结束。