干燥速率曲線(xiàn)的測(cè)定

1、干燥速率曲線(xiàn)的測(cè)定一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 隼握恒定干燥條件下物料干燥曲線(xiàn)和干燥速率曲線(xiàn)的測(cè)定方法。2. 了解濕物料的臨界含水最XC,恒速階段傳質(zhì)系數(shù)KH、對(duì)流傳熱系數(shù)Q的測(cè)定方法。3熟悉洞道式循環(huán)干燥器的基本流程.工作原理和操作方法。二實(shí)驗(yàn)原理采用具有恒定溫度t、濕度H的熱空氣作為干燥介質(zhì)與含水濕物料進(jìn)行接觸，物料 中的水分向介質(zhì)中轉(zhuǎn)移，完成干燥。物料含水的性質(zhì)決定干燥經(jīng)力預(yù)熱以及恒速干燥和 降速干燥階段。完整的干燥過(guò)程中，物料含水率、物料溫度以及干燥速率的變化如下圖所示:干燥曲線(xiàn)圖3-6干燥曲線(xiàn)與干燥揀率曲線(xiàn)(327)圖中，表示干燥速率，其定義為：Ade式中：U 干燥速率.kg/（m2 -s）-V

2、 一物料干甚含水率.膜（水）/kg（絕干物料）A 干燥面枳，山0 時(shí)間，sG,絕十物料質(zhì)屆，kg干燥曲線(xiàn)中ab段為預(yù)熱段，出現(xiàn)在干燥開(kāi)始，持續(xù)時(shí)間較短，該階段物料溫度迅速 升到空氣的濕球溫度tw：在隨后的bc段中，物料溫度維持在tw,在溫差t-tw作用卜 空氣將熱鼠傳遞給物料而使物料所含非結(jié)合水汽化，水氣在物料表面飽和濕度Hw與空氣 濕度之差Hw -H作用卜擴(kuò)散到空氣中被帶走。此階段干燥速率恒定：在物料中的非結(jié)合 水被祛除之后，干燥進(jìn)入圖中sd所示的降速段，以祛除物料中的結(jié)合水為主，干燥速 率受到水分從物料內(nèi)部擴(kuò)散到物料表面的擴(kuò)散速率控制，且隨干燥進(jìn)行不斷下降，物料 溫度亦不斷上升。恒速段與降

3、速段的交界點(diǎn)c所對(duì)應(yīng)的含水星稱(chēng)為臨界含水量，以Xc表示。若干燥持續(xù)進(jìn)行，最終達(dá)到物料與空氣的平衡，物料含水率為半衡含水率。物料 的種類(lèi)、含水性質(zhì)、料層厚度和顆粒大小，熱空氣溫度、濕度、流速，空氣與固體物料 間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方式等都是影響干燥速率的因素，采用理論計(jì)算確定干燥速率十分困難, 因此干燥速率大多采用實(shí)驗(yàn)測(cè)定的方法。三.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 測(cè)定恒定干燥條件下干燥曲線(xiàn)和干燥速率曲線(xiàn)，濕物料的臨界含水量。2. 測(cè)定恒速干燥階段空氣與物料間的對(duì)流傳熱系數(shù)。四實(shí)驗(yàn)裝置與流程（1）實(shí)驗(yàn)裝置流程圖I 一鼓風(fēng)機(jī)2 孔板流量計(jì)3 壓力變送器4 一加熱器5 咆量傳感器6 顯示儀7. 8干、濕球溫度計(jì)9、10 調(diào)節(jié)閥

4、II 一觀察窗（2）流程簡(jiǎn)介參照?qǐng)D3-7,鼓風(fēng)機(jī)1將新鮮空氣送入系統(tǒng)，經(jīng)電加熱器2加熱后經(jīng)孔板流彊計(jì)汁駅流 量后進(jìn)入洞道與濕物料接觸，部分熱空氣經(jīng)閥9返回循環(huán)使用，部分經(jīng)閥10放空。濕 物料重量由傳感器5測(cè)得。（3）設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)1 鼓風(fēng)機(jī)：BYF7122, 370W；2電加熱器：額定功率4.5KW；3 T燥室：180mm X 180mm X 1250mm：4干燥物料：濕毛氈或濕砂；5稱(chēng)重傳感器：CZ500型，0300g五.實(shí)驗(yàn)方法及步驟1. 打開(kāi)實(shí)驗(yàn)裝置的進(jìn)氣閥門(mén)和排氣閥門(mén)，放空閥10全開(kāi)，循環(huán)閥門(mén)9可適肖開(kāi)啟或不 開(kāi)。2. 打開(kāi)儀表電源和風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)，用空氣流量調(diào)節(jié)閥調(diào)整空氣流量，建議流量在

5、 140150m3/h 左右。3打開(kāi)加熱開(kāi)關(guān)，在控制面板上設(shè)置加熱溫度為80-Co4.觀察濕球溫度計(jì)和干球溫度計(jì)，當(dāng)溫度叢本穩(wěn)定后，從水中取出試樣，試樣控水至 無(wú)水珠滴下，將支架從干燥洞道內(nèi)取出，插入試樣，將支架連同試樣平行放入干燥洞道 中，并安插在其支擦桿上，注意支架不要觸壁。合上觀察窗，盡快啟動(dòng)秒表開(kāi)始汁時(shí)。 建議每隔30s記錄一次數(shù)據(jù)，后期重最降低較慢時(shí)，可每隔60s記錄一次數(shù)據(jù)，直到 重量不變并維持5分鐘以上為止。六. 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1. 實(shí)驗(yàn)測(cè)試中要注意不能有水滴從試樣上滴下。2. 為了設(shè)備的安全，要先開(kāi)風(fēng)機(jī)，后開(kāi)加熱器，否則電阻絲容易過(guò)熱燒斷。停止時(shí)關(guān) 閉加熱器后應(yīng)待加熱部分冷卻后再

6、關(guān)風(fēng)機(jī)。3. 特別注意傳感器的負(fù)荷量?jī)H為300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(chēng)重傳感器。4. 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，不要拍打、碰扣裝置面板，以免引起料盤(pán)晃動(dòng)，影響結(jié)果。七、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄.處理及結(jié)果分析1、干燥曲線(xiàn)及干燥速率曲線(xiàn)的繪制實(shí)驗(yàn)中，物料的質(zhì)量隨著時(shí)間的變化記錄如下:t/minm/gt/minm/gt/minm/gt/minm/gt/minm/g098.715873075.94566.26060.4197.91686.33175.24665.56160.22971785.53274.547656260. 1396.21884.83373. 84864.56360495.519

7、843473. 149646459.9594. 92083.33572.45063.56559.76942182.63671.851636659.7793.32281.73771. 15262.66759.6892.523813870.55362.26859.6991.72480.23970. 15461.86959.61090.92579.54069. 35561.61190. 12678.74168.75661.31289.32778426& 15761. 11388. 72877. 34367.45860.81487.82976.64466.75960.6實(shí)驗(yàn)中各參數(shù)記錄如下:絕

8、干物料質(zhì) SGc/g物料干燥面積A/m2干球溫 度°C濕球溫 度°C風(fēng) 量 m'/h加熱電 壓V加熱電 流A參數(shù)值59.60.0170.045.01492804.5數(shù)據(jù)處理如下：己知干基物料含水率X由以卜公式町得G-Gc則第m+1組的干燥速率為Ad0A-A6現(xiàn)知,0 =60s,物料干燥面積A=0.01m2,絕干物料的質(zhì)量為Gc=59.6g,計(jì)算X即可。時(shí)間/min質(zhì)量/g物料干基含水率X=(G-Gc)/GcX干燥速率U/kg/(m 2s)098.70.65604197.90.642617-0.013421.3333332970.627517-0.01511.5396

9、.20.614094-0.013421.333333495.50.6023490.011741.166667594.90.592282-0.0100716940.577181-0.01511.5793.30.5654360.011741.166667892.50.5520130.013421.333333991.70.538591-0.013421.3333331090.90.5251680.013421.3333331190.10.5117450.013421.333333128930.4983220.013421.3333331388.70.488255-0.0100711487.80.4

10、73154-0.01511.515870.4597320.023421.333333168630.4479870.011741.1666671785.50.434564-0.013421.3333331884.80.422819-0.011741.16666719840.4093960.023421.3333332083303976510.011741.1666672182.60385906-0.011741.1666672281.70370805-0.01511.523810359060.011741.1666672480.20.3456380.013421.3333332579.50.33

11、3893-0.011741.1666672678.7032047-0.013421.333333277803087250.011741.166667287730.296980.011741.1666672976.60.285235-0.011741.1666673075.90.27349-0.011741.1666673175.20.2617450.011741.1666673274.50.25-0.011741.1666673373.80.2382550.011741.1666673473.10.226510.011741.1666673572.40.2147650.011741.16666

12、73671.80.204698-0.0100713771.10.1929530.011741.1666673870.50.1828860.0100713970.10.176174-0.006710.666667406930.1627520.013421.3333334168.70.1526850.0100714268.10.1426170.0100714367.40.130872-0.011741.1666674466.70.119128-0.011741.1666674566.20.1107380.008390.8333334665.50.098993-0.011741.1666674765

13、0.0906040.008390.8333334864.50.0822150008390.83333349640.0738260.008390.8333335063.50.0654360.008390.83333351630.0570470008390.8333335262.60.050336-0.006710.6666675362.20.0436240.006710.6666675461.80.036913-0.006710.6666675561.60.0335570003360.333333566130.0285230005030.55761.10.0251680.003360.33333

14、35860.80.0201340005030.55960.60.0167790.003360.3333336060.40.0234230003360.3333336160.20.0100670.003360.3333336260.10.008389-0.001680.16666763600.006711-0.001680.1666676459.90.005034-0.001680.1666676559.70.0016780.003360.3333336659.70.001678006759.60-0.001680.1666676859.60006959.6000以時(shí)間為橫坐標(biāo)，以干基含水率為縱

15、坐標(biāo)可以做干燥曲線(xiàn)如下:物料干基含水率通過(guò)擬合物料干基含水率I 速率圖,如卜:.6O0.4 -0.2 -1 nT"T"I-1"1"0.00.10.20.30 40.50.60.7物料干基含水率實(shí)驗(yàn)圖分析：通過(guò)干燥曲線(xiàn)圖叮以看出：在恒定的干燥條件卜，隨時(shí)間的增加，物料的干基含水率會(huì) 不斷的下降。干燥速率人致可分為二個(gè)階段：第一個(gè)階段為預(yù)熱段，在干燥開(kāi)始時(shí)，持續(xù)的 時(shí)間非常短，該階段物料的溫度會(huì)迅速上升到空氣的濕球溫度第二個(gè)階段，干燥速率 不變，是恒速干燥的階段，空氣會(huì)將熱呈傳遞給物料血使物料所含非結(jié)合水汽化，水'(在物 料表面飽和濕度Hw與空氣濕度

16、之差Hw-H作用卜擴(kuò)散到空'(中被帯走。第三個(gè)階段，干燥 速率會(huì)逐步降低，以祛除物料中的結(jié)合水為主，這時(shí)干燥速率受到水分從物料內(nèi)部擴(kuò)散到物 料表面的擴(kuò)散速率控制，且隨干燥進(jìn)行不斷下降，物料溫度亦不斷上升。恒速干燥段空氣與物料間的對(duì)流傳熱系數(shù)通過(guò)干燥速率曲線(xiàn)可得到恒速段與降速段的交界點(diǎn)c為(0.119128, 1.166667),即臨界 含水量為X C=0 119128。同時(shí)可以算得此點(diǎn)處的干燥速率為：Uc=l 166667 xlOg/Cms)己知濕球溫度tw=45.0°C,干球溫度t=7o or由內(nèi)插法可求得在t=tw=45 0°C下的汽化熱rw=2389 6KJ/

17、kg根據(jù)以下公式，可以計(jì)算對(duì)流傳熱系數(shù)：uc =_Q_AwQ = «A(t -tw)t/c rwt tw由匕面兩個(gè)公式可以得到:1.166667 * 10-3kg/(m2 s) * 2389.5 * 103J/kg-=111.53lV/(m2* K)八、思考題1、何為恒定干燥條件，如何實(shí)現(xiàn)恒定干燥條件？答：恒定干燥條件：在干燥的過(guò)程中，干燥環(huán)境的溫度、濕度以及空V的流速均保持恒 定不變，使得物料在一個(gè)始終沒(méi)有變化的化境中得到干燥。實(shí)現(xiàn)的方式：釆用調(diào)節(jié)管路調(diào)節(jié)閥，使通入的空氣最變?nèi)?，以保證干球和濕球溫度始 終處于穩(wěn)定的狀態(tài)。2、實(shí)驗(yàn)中若加大循環(huán)氣體使用量，會(huì)引起什么結(jié)果？答：加大循壞氣體的使用最，會(huì)導(dǎo)致干燥速率堀大，