干燥特性曲線測定實(shí)驗(yàn)

1、干燥特性曲線測定實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1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)研究干燥條件對于干燥過程特性的影響。二、基本原理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。即式中，U干燥速率，又稱干燥通量，kg/（m2s）； A干燥表面積，m2； 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干物料，負(fù)號表示X隨干燥時(shí)間的增加而減少。

2、2. 干燥速率的測定方法 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，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為計(jì)算出每一時(shí)刻的瞬間含水率X，然后將X對干燥時(shí)間作圖，即為干燥曲線。由已測得的干燥曲線求出不同X下的斜率，再計(jì)算得到干燥速率U，將U對X作圖，就是干燥速率曲線。三、實(shí)驗(yàn)裝置 1裝置流程本裝置流程如圖所示。空氣由鼓風(fēng)機(jī)送入電加熱器，經(jīng)加熱后流入干燥室，加熱干燥室料盤中的濕物料后，經(jīng)排出管道通入大

3、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，并由智能數(shù)顯儀表記錄下來（或通過固定間隔時(shí)間，讀取該時(shí)刻的濕物料重量）。1風(fēng)機(jī)；2管道；3進(jìn)風(fēng)口；4加熱器；5廂式干燥器；6氣流均布器；7稱重傳感器； 8濕毛氈； 9玻璃視鏡門； 10，11，12蝶閥；13風(fēng)機(jī)入口溫度計(jì)。2主要設(shè)備及儀器（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：實(shí)驗(yàn)物料、濕毛氈、濕砂等； （5）稱重傳感器：CZ500型，0300g。四、實(shí)驗(yàn)步驟與注意事項(xiàng) 1實(shí)驗(yàn)步驟（1）放置托盤，開啟總電源，開啟風(fēng)機(jī)電源。

4、（2）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)間長短）。在U型濕漏斗中加入一定水量，并關(guān)注干球溫度，干燥室溫度（干球溫度）要求達(dá)到恒定溫度。（3）將待干燥物料加入一定量的水并使其潤濕均勻，注意水量不能過多或過少。（4）當(dāng)干燥室溫度恒定在75時(shí), 將濕料小心地放置于稱重傳感器上。放置待干燥物料時(shí)應(yīng)特別注意不能用力下壓，因稱重傳感器的測量上限僅為300克，用力過大容易損壞稱重傳感器。（5）記錄時(shí)間和脫水量，開始時(shí)每分鐘記錄一次重量數(shù)據(jù)，之后適當(dāng)增長間隔；每兩分鐘記錄一次干球溫度和濕球溫度。（6）等待干燥物料恒重時(shí)，即為實(shí)驗(yàn)終了時(shí)，關(guān)閉儀表電源，注意保護(hù)

5、稱重傳感器，非常小心地取下干燥物料。（7）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，否則加熱管可能會被燒壞。（2）特別注意傳感器的負(fù)荷量僅為300克，放取待干燥物料時(shí)必須十分小心，絕對不能下壓，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，以免引起料盤晃動，影響結(jié)果。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理1、數(shù)據(jù)記錄及處理下表中，取Gc=16.2g，根據(jù)干燥曲線方程y=1.049exp(-0.0272*x),可以得到dX/dt=1.049*（-0.0272）exp(-0.0272*t)，于是可以計(jì)算出下表dX/dt以及U*A的值。時(shí)間t/min物料質(zhì)量G/g

6、干基含水量X=（G-Gc）/Gc斜率dX/dt/minU*A=-Gc*dx/dt031.50.9444-0.02857 0.4628529.50.8210-0.02494 0.40401027.90.7222-0.02176 0.35261526.30.6235-0.01900 0.30782025.10.5494-0.01658 0.26862424.30.5000-0.01487 0.24093023.30.4383-0.01263 0.20473422.70.4012-0.01133 0.18364021.80.3457-0.00962 0.15594421.40.3210-0.0086

7、3 0.13985020.70.2778-0.00733 0.11885420.30.2531-0.00658 0.10656019.90.2284-0.00559 0.09056519.50.2037-0.00488 0.07907019.10.1790-0.00426 0.06897518.80.1605-0.00371 0.06028018.50.1420-0.00324 0.05258518.30.1296-0.00283 0.04589018.00.1111-0.00247 0.04009517.70.0926-0.00216 0.034910017.50.0802-0.00188

8、0.030510517.30.0680-0.00164 0.026611017.00.0556-0.00143 0.023212016.80.0370-0.00109 0.017713016.60.0247-0.00083 0.013514016.40.0123-0.00063 0.01032.干燥曲線3.干燥速率曲線根據(jù)X和U*A的數(shù)據(jù)描繪如上的散點(diǎn)圖，可以看出X與U*A大致成線性關(guān)系，沒法分辨出恒速階段和降速階段，整個(gè)干燥過程近似為一個(gè)緩慢降速的階段。因此，沒法讀出臨界含水量以及平衡含水量。4數(shù)據(jù)分析討論：（1）從恒定條件下的干燥速率曲線U-X圖可知，該曲線呈緩慢下降，沒有出現(xiàn)明顯的恒速干

9、燥階段，只能近似的描畫出這個(gè)速率恒定的階段，導(dǎo)致這種結(jié)果出現(xiàn)的可能原因有：干燥器本身的系統(tǒng)誤差；實(shí)驗(yàn)時(shí)溫度繼電器的對溫度的調(diào)節(jié)不穩(wěn)定導(dǎo)致脫水速率的波動。物料是否均勻，也會對此產(chǎn)生影響。（2）物料的干燥速率與固體物料的種類、性質(zhì)及形狀（厚度或顆粒大小等）；空氣的溫度、濕度和流速；空氣與固體物料間的相對運(yùn)動方式等因素有關(guān)。（3）干燥速率曲線的意義：干燥是一個(gè)傳熱傳質(zhì)同時(shí)進(jìn)行的復(fù)雜過程，目前為止，干燥的計(jì)算仍需要以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)。不同的物料有不同的干燥特征，因此就有不同的干燥曲線。通過干燥曲線可以計(jì)算干燥過程的時(shí)間，這就為干燥器的設(shè)計(jì)提供了重要的依據(jù)。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

10、哪些措施來保持干燥過程在恒定干燥條件下進(jìn)行？答：恒定干燥條件指干燥介質(zhì)的溫度、濕度、流速及與物料的接觸方式，都在整個(gè)干燥過程中均保持恒定。本實(shí)驗(yàn)中，固定蝶閥使流速固定在120m3/h；密封干燥廂并利用加熱保持溫度恒定在75；濕料鋪平濕毛氈后，干燥介質(zhì)與濕料的接觸方式也恒定。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？答：恒速干燥階段的干燥速率的大小取決于物料表面水分的汽化速率，亦取決定于物料外部的干燥條件，所以恒定干燥階段又稱為表面汽化控制階段。降速階段的干燥速率取決于物料本身結(jié)構(gòu)、形狀和尺寸，而與干燥介質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)關(guān)系不大，故降速階段又稱物料內(nèi)部遷移控制階段。3.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？答：若加大熱空氣流量，干燥曲線的起始點(diǎn)將上升，下降幅度變大，并且到達(dá)臨界點(diǎn)的時(shí)間縮短，臨界濕含量降低。這是因?yàn)轱L(fēng)速增加后，加快啦熱空氣的排濕能力。4.為什么要先啟動風(fēng)機(jī)，再啟動加熱器？實(shí)驗(yàn)過程中干、濕球