洞道干燥實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、洞道干燥 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 干燥特性曲線測(cè)定實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解洞道式干燥裝置的基本結(jié)構(gòu)、工藝流程和操作方法。 2. 學(xué)習(xí)測(cè)定物料在恒定干燥條件下干燥特性的實(shí)驗(yàn)方法。3. 掌握根據(jù)實(shí)驗(yàn)干燥曲線求取干燥速率曲線以及恒速階段干燥速率、臨界含水量、平 衡含水量的實(shí)驗(yàn)分析方法。4. 實(shí)驗(yàn)研究干燥條件對(duì)于干燥過程特性的影響。二、基本原理在設(shè)計(jì)干燥器的尺寸或確定干燥器的生產(chǎn)能力時(shí),被干燥物料在給定干燥條件下的干燥速率、臨 界濕含量和平衡濕含量等干燥特性數(shù)據(jù)是最基本的技術(shù)依據(jù)參數(shù)。由于實(shí)際生產(chǎn)中的被干燥物料的性 質(zhì)千變?nèi)f化,因此對(duì)于大多數(shù)具體的被干燥物料而言,其干燥特性數(shù)據(jù)常常需要通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定。按干燥過程中

2、空氣狀態(tài)參數(shù)是否變化,可將干燥過程分為恒定干燥條件操作和非恒定干燥條件操 作兩大類。若用大量空氣干燥少量物料,則可以認(rèn)為濕空氣在干燥過程中溫度、濕度均不變,再加上 氣流速度、與物料的接觸方式不變,則稱這種操作為恒定干燥條件下的干燥操作。1. 干燥速率的定義干燥速率的定義為單位干燥面積(提供濕分汽化的面積 、單位時(shí)間內(nèi)所除去的濕分質(zhì)量。即CG dX dWU Ad Ad =- (10-1式中, U -干燥速率,又稱干燥通量, kg/(m 2s ;A -干燥表面積, m 2;W -汽化的濕分量, kg ; -干燥時(shí)間, s ;Gc -絕干物料的質(zhì)量, kg ;X -物料濕含量, kg 濕分 /kg干

3、物料,負(fù)號(hào)表示 X 隨干燥時(shí)間的增加而減少。2. 干燥速率的測(cè)定方法將濕物料試樣置于恒定空氣流中進(jìn)行干燥實(shí)驗(yàn),隨著干燥時(shí)間的延長(zhǎng),水分不斷汽化,濕物料質(zhì) 量減少。若記錄物料不同時(shí)間下質(zhì)量 G ,直到物料質(zhì)量不變?yōu)橹?也就是物料在該條件下達(dá)到干燥極 限為止,此時(shí)留在物料中的水分就是平衡水分 X *。再將物料烘干后稱重得到絕干物料重 Gc ,則物料 中瞬間含水率 X 為 G GcX Gc-=(10-2 計(jì)算出每一時(shí)刻的瞬間含水率 X ,然后將 X 對(duì)干燥時(shí)間 作圖,如圖 10-1,即為干燥曲線。圖 10- 1恒定干燥條件下的干燥曲線上述干燥曲線還可以變換得到干燥速率曲線。由已測(cè)得的干燥曲線求出不同

4、 X 下的斜率dXd ,再 由式(10-1計(jì)算得到干燥速率 U ,將 U 對(duì) X 作圖,就是干燥速率曲線,如圖 10-2所示。圖 10-2恒定干燥條件下的干燥速率曲線3. 干燥過程分析預(yù)熱段 見圖 10-1、 10-2中的 AB 段或 A B 段。物料在預(yù)熱段中,含水率略有下降,溫度則升 至濕球溫度 t W , 干燥速率可能呈上升趨勢(shì)變化,也可能呈下降趨勢(shì)變化。預(yù)熱段經(jīng)歷的時(shí)間很短,通常 在干燥計(jì)算中忽略不計(jì),有些干燥過程甚至沒有預(yù)熱段。本實(shí)驗(yàn)中也沒有預(yù)熱段。恒速干燥階段 見圖 10-1、 10-2中的 BC 段。該段物料水分不斷汽化,含水率不斷下降。但由 于這一階段去除的是物料表面附著的非結(jié)

5、合水分,水分去除的機(jī)理與純水的相同,故在恒定干燥條件 下,物料表面始終保持為濕球溫度 t W , 傳質(zhì)推動(dòng)力保持不變,因而干燥速率也不變。于是在圖 10-2中, BC 段為水平線。只要物料表面保持足夠濕潤(rùn),物料的干燥過程中總有恒速階段。而該段的干燥速率大小取決于物 料表面水分的汽化速率,亦即決定于物料外部的空氣干燥條件,故該階段又稱為表面汽化控制階段。 降速干燥階段 隨著干燥過程的進(jìn)行,物料內(nèi)部水分移動(dòng)到表面的速度趕不上表面水分的氣化速 率,物料表面局部出現(xiàn)“干區(qū)” ,盡管這時(shí)物料其余表面的平衡蒸汽壓仍與純水的飽和蒸汽壓相同、傳 質(zhì)推動(dòng)力也仍為濕度差,但以物料全部外表面計(jì)算的干燥速率因“干區(qū)”

6、的出現(xiàn)而降低,此時(shí)物料中 的的含水率稱為臨界含水率,用 Xc 表示,對(duì)應(yīng)圖 10-2中的 C 點(diǎn),稱為臨界點(diǎn)。過 C 點(diǎn)以后,干燥 速率逐漸降低至 D 點(diǎn), C 至 D 階段稱為降速第一階段。干燥到點(diǎn) D 時(shí),物料全部表面都成為干區(qū),汽化面逐漸向物料內(nèi)部移動(dòng),汽化所需的熱量必須通 過已被干燥的固體層才能傳遞到汽化面;從物料中汽化的水分也必須通過這層干燥層才能傳遞到空氣 主流中。干燥速率因熱、質(zhì)傳遞的途徑加長(zhǎng)而下降。此外,在點(diǎn) D 以后,物料中的非結(jié)合水分已被除 盡。接下去所汽化的是各種形式的結(jié)合水,因而,平衡蒸汽壓將逐漸下降,傳質(zhì)推動(dòng)力減小,干燥速 率也隨之較快降低,直至到達(dá)點(diǎn) E 時(shí),速率降

7、為零。這一階段稱為降速第二階段。降速階段干燥速率曲線的形狀隨物料內(nèi)部的結(jié)構(gòu)而異,不一定都呈現(xiàn)前面所述的曲線 CDE 形狀。 對(duì)于某些多孔性物料,可能降速兩個(gè)階段的界限不是很明顯,曲線好像只有 CD 段;對(duì)于某些無孔性 吸水物料,汽化只在表面進(jìn)行,干燥速率取決于固體內(nèi)部水分的擴(kuò)散速率,故降速階段只有類似 DE 段的曲線。與恒速階段相比,降速階段從物料中除去的水分量相對(duì)少許多,但所需的干燥時(shí)間卻長(zhǎng)得多?？?之,降速階段的干燥速率取決與物料本身結(jié)構(gòu)、形狀和尺寸,而與干燥介質(zhì)狀況關(guān)系不大,故降速階 段又稱物料內(nèi)部遷移控制階段。三、實(shí)驗(yàn)裝置1.裝置流程本裝置流程如圖 10-3所示?？諝庥晒娘L(fēng)機(jī)送入電加熱

8、器,經(jīng)加熱后流入干燥室,加熱干燥室中的 濕物料后,經(jīng)排出管道通入大氣中。隨著干燥過程的進(jìn)行,物料失去的水分量由稱重傳感器轉(zhuǎn)化為電 信號(hào),并顯示在智能數(shù)顯儀表上,固定間隔時(shí)間讀取濕物料的重量。 (或:記錄每汽化一定水份所需的 時(shí)間;恒速階段每汽化 2克水分所需的時(shí)間,降速階段每汽化 1克水分所需的時(shí)間,臨近平衡水分時(shí) 每汽化 0.5克水分所需的時(shí)間。 1-離心風(fēng)機(jī); 2-管道; 3-加熱器; 4-廂式干燥器; 5-氣流均布器; 6-稱重傳感器; 7-玻璃視鏡門; 8-濕球溫度計(jì); 9-干球溫度計(jì); 10、 11、 12-蝶閥; 13-進(jìn)風(fēng)口; 14-出風(fēng)口 圖 10-3干燥裝置流程圖2.主要設(shè)備

9、及儀器(1鼓風(fēng)機(jī):BYF7122,370W ;(2電加熱器:額定功率 4.5KW ;(3干燥室:180mm180mm1250mm ;(4干燥物料:濕毛氈;(5稱重傳感器:CZ1000型, 0500g 精度 0.1g四、實(shí)驗(yàn)步驟與注意事項(xiàng)1.實(shí)驗(yàn)步驟(1實(shí)驗(yàn)前應(yīng)秤量,記錄絕干物料的重量。 (室溫下的平衡重量 (2開啟總電源,開啟風(fēng)機(jī)電源。(3打開儀表電源開關(guān),加熱器通電加熱,旋轉(zhuǎn)加熱按鈕至適當(dāng)加熱電壓(根據(jù)實(shí)驗(yàn)室溫和實(shí)驗(yàn) 講解時(shí)間長(zhǎng)短 。在 U 型濕漏斗中加入一定水量,并用潤(rùn)濕的棉花包住濕球溫度計(jì),干燥室 洞道干燥實(shí)驗(yàn) (DG100B實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 洞道干燥實(shí)驗(yàn) (DG100B 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 溫度（干

10、球溫度）要求達(dá)到恒定溫度（80-90之間） 。 （4）將毛氈加入一定量的水并使其潤(rùn)濕均勻，注意水量不能過多或過少。 （5）當(dāng)干燥室溫度達(dá)到恒定值時(shí), 將濕毛氈十分小心地放置于稱重傳感器上。放置毛氈時(shí)應(yīng)特別 注意不能用力下壓，因稱重傳感器的測(cè)量上限僅為 500 克，用力過大容易損壞稱重傳感器。 （6）記錄時(shí)間、毛氈重量以及干球溫度和濕球溫度，每分鐘或者每?jī)煞昼娪涗浺淮螖?shù)據(jù)。 （7）待毛氈恒重時(shí)，即為實(shí)驗(yàn)終了時(shí)，關(guān)閉加熱電源，小心地取下毛氈，注意保護(hù)稱重傳感器。 （8）待干球溫度降至室溫，關(guān)閉風(fēng)機(jī)，切斷總電源，清理實(shí)驗(yàn)設(shè)備。 2. 注意事項(xiàng) （1）必須先開風(fēng)機(jī)，后開加熱器，否則加熱管可能會(huì)被燒壞。

11、 （2）特別注意傳感器的負(fù)荷量?jī)H為 500 克，放取毛氈時(shí)必須十分小心，絕對(duì)不能下壓，以免損壞 稱重傳感器。 （3）實(shí)驗(yàn)過程中，不要拍打、碰扣裝置面板，以免引起傳感器晃動(dòng)，影響結(jié)果。 五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 1. 繪制干燥曲線（瞬間含水率時(shí)間關(guān)系曲線） ； 2. 根據(jù)干燥曲線作干燥速率曲線； 3. 讀取物料的臨界濕含量； 4. 對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析討論。 六、思考題 1. 什么是恒定干燥條件？本實(shí)驗(yàn)裝置中采用了哪些措施來保持干燥過程在恒定干燥條件下進(jìn)行？ 2. 控制恒速干燥階段速率的因素是什么？控制降速干燥階段干燥速率的因素又是什么？ 3. 為什么要先啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，再啟動(dòng)加熱器？實(shí)驗(yàn)過程中干、濕球溫度計(jì)是否變化？為什么？如何判斷 實(shí)驗(yàn)已經(jīng)結(jié)束？ 4. 若加大熱空氣流量，干燥速率曲線有何變化？恒速干燥速率、臨界濕含量又如何變化？為什么？ 第 6 頁(yè) 共 7頁(yè) 洞道干燥實(shí)驗(yàn) (DG100B實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 洞道干燥實(shí)驗(yàn) (DG100B 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 干燥實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理表 干燥實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及