循環(huán)風(fēng)洞干燥實驗

1、循環(huán)風(fēng)洞干燥實驗裝置說明書天津大學(xué)化工基礎(chǔ)實驗中心201110一. 實驗裝置的基本功能和特點： 本裝置為學(xué)生學(xué)習(xí)干燥曲線、干燥速率曲線及臨界濕含量測定方法提供了實驗平臺，同時，可練習(xí)被干燥物料與熱空氣之間對流傳熱系數(shù)的測定方法，通過實驗，加深學(xué)生對干燥過程及干燥機理的理解，并通過操作實物干燥過程，了解干燥操作中廢氣循環(huán)的流程和概念。本說明書還列舉了一個由氣體流量計讀數(shù)求指定截面處氣體流速的實際例子，介紹數(shù)據(jù)的處理和計算方法。本實驗裝置還可以為研究恒速干燥速率，臨界濕含量，平衡濕含量等參數(shù)隨其影響因素的變化規(guī)律提供平臺。整套裝置具有結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，干燥介質(zhì)空氣流量調(diào)節(jié)范圍大，耗能量小，操作

2、方便等特點?？梢苑奖愕販y得常見的、典型的干燥曲線、干燥速率曲線和恒速段熱空氣與被干燥物表面之間的對流傳熱系數(shù)。 1. 用途： (1） 供學(xué)生做實驗，學(xué)習(xí)干燥曲線和干燥速率曲線及臨界濕含量的實驗測定方法，加深對干燥操作過程及其機理的理解。 (2)供學(xué)生學(xué)習(xí)干濕球溫度濕度計的使用方法，學(xué)習(xí)被干燥物料與熱空氣之間對流傳熱系數(shù)的測定方法。 (3)供學(xué)生通過實物了解干燥操作中廢氣循環(huán)的流程和概念。 (4)為學(xué)生提供一個由氣體流量計讀數(shù)求指定截面處氣體流速的實際例子，以便掌握其計算方法。 (5)實驗研究恒速干燥速率，臨界濕含量，平衡濕含量隨其影響因素的變化規(guī)律。 2.特點: (1)結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。

3、(2)干燥介質(zhì)空氣流量的調(diào)節(jié)范圍大。 (3)耗能量小。 (4)實驗操作十分方便。 (5)可以很容易地測得常見的典型的干燥曲線，干燥速率曲線和恒速段熱空氣與被干燥物表面之間的對流傳熱系數(shù)。二. 實驗裝置簡介： 1.實驗設(shè)備流程圖 （見圖一） 2.實驗設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)： (1)洞道干燥器: 空氣流通的橫截面積見表 1 (2)鼓風(fēng)機:上海興益電器廠BYF7132型三相低噪聲中壓風(fēng)機，最大出口風(fēng)壓為1.7kPa，電機功率為0.55 kW。 (3)空氣預(yù)熱器: 三個電熱器并聯(lián)， 每個電熱器的額定功率為450 W，額定電壓為220 (4)重量變送器: 量程0-200g，精度0.1級，輸出0-5V，供電電源

4、12VDC。(5)壓差變送器: 量程0-10kPa, 精度0.5級，輸出4-20mA，供電電源24VDC。(6)顯示儀表：a.重量顯示:輸入0-5V,顯示0-200g，供電電源220VAC。 b.壓差顯示:輸入4-20mA, 顯示0-4kPa，供電電源220VAC。 c.溫度顯示:輸入PT100, 顯示-50-150，供電電源220VAC。d.溫度顯示控制儀表:輸入PT100, 顯示-50-150，輸出0-5V,供電電源220VAC。(具體使用方法參見儀表使用說明書) （7）被干燥物的試樣： 被干燥物料為工業(yè)尼，每一套裝置所用某種紡織布料的干燥面積、絕干物料量可能稍有差別，具體數(shù)值見調(diào)試實驗的

5、數(shù)據(jù)表，表2等。三、實驗方法及步驟： 1.實驗前的準(zhǔn)備工作(1)將被干燥物料試樣進行充分的浸泡。 (2)向濕球溫度濕度計的附加蓄水池內(nèi)，補充適量的水， 使池內(nèi)水面上升至適當(dāng)位置。 圖一 實驗裝置流程圖1.中壓風(fēng)機；2.孔板流量計；3. 空氣進口溫度計；4.重量傳感器；5.被干燥物料；6.加熱器；7.干球溫度計；8.濕球溫度計；9.洞道干燥器；10.廢氣排出閥；11.廢氣循環(huán)閥；12.新鮮空氣進氣閥；13.干球溫度顯示控制儀表；14.濕球溫度顯示儀表；15.進口溫度顯示儀表；16.流量壓差顯示儀表；17.重量顯示儀表；18.壓力變送器。 (3)將被干燥物料的空支架安裝在洞道內(nèi)。 (4)調(diào)節(jié)新空氣

6、入口閥到全開的位置。 2.裝置的實驗操作方法 (1)按下電源開關(guān)的綠色按鍵，在按風(fēng)機開關(guān)按鈕，開動風(fēng)機。(2)調(diào)節(jié)三個蝶閥到適當(dāng)?shù)奈恢?，將空氣流量調(diào)至指定讀數(shù)。 (3)在溫度顯示控制儀表上，利用(,)鍵調(diào)節(jié)實驗所需溫度值，sv窗口顯示，此時pv窗口所顯示的即為干燥器的干球溫度值，按下加熱開關(guān)，讓電熱器通電。(4)干燥器的流量和干球溫度恒定達5分鐘之后，即可開始實驗。此時，讀取數(shù)字顯示儀的讀數(shù)作為試樣支撐架的重量(GD)。 (5)將被干燥物料試樣從水盆內(nèi)取出，控去浮掛在其表面上的水份(使用呢子物料時，最好用力擠去所含的水分，以免干燥時間過長。將支架從干燥器內(nèi)取出，再將支架插入試樣內(nèi)直至盡頭)。

7、(6)將支架連同試樣放入洞道內(nèi)，并安插在其支撐桿上。注意:不能用力過大，使傳感器受損。 (7)立即按下秒表開始計時，并記錄顯示儀表的顯示值。然后每隔一段時間記錄數(shù)據(jù)一次( 記錄總重量和時間 )，直至減少同樣時間重量的減少是恒速階段所用時間的8倍時，即可結(jié)束實驗。注意: 最后若發(fā)現(xiàn)時間已過去很長，但減少的重量還達不到所要求的克數(shù)，則可立即記錄數(shù)據(jù)。四、實驗注意事項： 1. 在安裝試樣時，一定要小心保護傳感器，以免用力過大使傳感器造成機械性損傷。 2. 在設(shè)定溫度給定值時，不要改動其它儀表參數(shù)，以免影響控溫效果。3. 為了設(shè)備的安全，開車時，一定要先開風(fēng)機后開空氣預(yù)熱器的電熱器。停車時則反之。4突

8、然斷電后，在次開啟實驗時，檢查風(fēng)機開關(guān)、加熱器開關(guān)是否已被按下，如果被按下，請再按一下使其彈起，不再處于導(dǎo)通狀態(tài)。四. 附數(shù)據(jù)處理過程舉例：(一) 調(diào)試實驗的結(jié)果 1. 調(diào)試實驗的數(shù)據(jù)見表1， 表中符號的意義如下: S干燥面積， m2 GC絕干物料量， g R空氣流量計的讀數(shù)， kPa To干燥器進口空氣溫度， t試樣放置處的干球溫度， tw試樣放置處的濕球溫度， GD試樣支撐架的重量， g GT被干燥物料和支撐架的總重量， g G被干燥物料的重量， g T累計的干燥時間， S X物料的干基含水量， kg水kg絕干物料 XAV兩次記錄之間的被干燥物料的平均含水量， kg水kg絕干物料 U干燥速

9、率， kg水(sm2) 2. 數(shù)據(jù)的計算舉例 以表1所示的實驗的第i和i1組數(shù)據(jù)為例 (1) 公式: 被干燥物料的重量 G: ，g (1) ，g (2) 被干燥物料的干基含水量 X: ， kg水kg絕干物料 (3) ，kg水kg絕干物料 (4) 兩次記錄之間的平均含水量 XAV ，kg水kg絕干物料 (5) 兩次記錄之間的平均干燥速率 ，kg水(sm2) (6) 干燥曲線XT曲線，用X、T數(shù)據(jù)進行標(biāo)繪，見圖 二。 干燥速率曲線UX曲線，用U、XAV數(shù)據(jù)進行標(biāo)繪，見圖 三 。 恒速階段空氣至物料表面的對流傳熱系數(shù) ，(m2) (7) 流量計處體積流量tm3h用其回歸式算出。由流量公式1計算 其中

10、，c0-孔板流量計孔流系數(shù)，c0=0.67 d0-孔板孔徑 ， d0 =0.017 m - 空氣入口溫度（及流量計處溫度）下的體積流量，m3/h ； -孔板兩端壓差，Kpa -空氣入口溫度（及流量計處溫度）下密度，Kg/m3。 干燥試樣放置處的空氣流量 ，m3h (9) 干燥試樣放置處的空氣流速 ，ms (10) (2) 數(shù)據(jù):以表1實驗數(shù)據(jù)為例進行計算(見表1) i1i12GT，i152.6gGT，i1151.4gGD102.0g由式(1)(2)得: Gi50.6g， Gi149.4gGC24.1g由式(3)(4)得: Xi1.0996 kg水kg絕干物料 Xi11.0498 kg水kg絕干

11、物料 由式(5)得: XAV1.0747 kg水kg絕干物料S20.1450.082=0.02378m2Ti0 s， Ti1180 s由式(6)得: U2.80310-4 kg水(sm2)第一套：表1 干燥實驗裝置實驗原始及整理數(shù)據(jù)表 空氣孔板流量計讀數(shù)R：1.18kPa 流量計處的空氣溫度to：30.4 干球溫度t：60濕球溫度tW：25.3 框架重量GD：102g 絕干物料量GC：24.1g干燥面積S：0.1450.0822=0.02378m2 洞道截面積：0.150.2=0.03m2序號累計時間總重量干基含水量平均含水量干燥速率T（分）GT（g）X（kg/kg）XAV（kg/kg）U10

12、4 kg/（sm2）10152.61.09961.07472.80323151.41.04981.02283.03736150.10.99590.97302.57049149.00.95020.92532.803512147.80.90040.87972.336615146.80.85890.83612.570718145.70.81330.79252.336821144.70.77180.75102.336924143.70.73030.70952.3361027142.70.68880.67012.1031130141.80.65150.63072.3361233140.80.61000.

13、58922.3361336139.80.56850.55191.8691439139.00.53530.51871.8691542138.20.50210.48551.8691645137.40.46890.45022.1031748136.50.43150.41292.1031851135.60.39420.37971.6351954134.90.36510.34851.8692057134.10.33200.31741.6352160133.40.30290.28841.6352263132.70.27390.25931.6352366132.00.24480.23441.16824691

14、31.50.22410.20951.6352572130.80.19500.18261.4022675130.20.17010.15981.1682778129.70.14940.13901.1682881129.20.12860.11831.1682984128.70.10790.09960.9343087128.30.09130.08300.9343190127.90.07470.06850.7013293127.60.06220.05600.7013396127.30.04980.04560.4673499127.10.04150.03730.46735102126.90.03320.0

15、3110.23436105126.80.02900.0145圖二 干燥曲線圖三 干燥速率曲線第二套：表2 干燥實驗裝置實驗原始及整理數(shù)據(jù)表 空氣孔板流量計讀數(shù)R：1.0kPa 流量計處的空氣溫度to：29.8 干球溫度t：60濕球溫度tW：25.4 框架重量GD：103.9g 絕干物料量GC：20.2g干燥面積S：0.1450.0822=0.02378m2 洞道截面積：0.150.2=0.03m2序號累計時間總重量干基含水量平均含水量干燥速率T（分）GT（g）X（kg/kg）XAV（kg/kg）U104 kg/（sm2）10152.01.38121.35152.80323150.81.3218

16、1.28473.50436149.31.24751.21533.03749148.01.18321.15103.037512146.71.11881.08663.037615145.41.05451.01983.271718144.00.98510.95303.037821142.70.92080.88613.271924141.30.85150.82182.8031027140.10.79210.76242.8031130138.90.73270.70302.8031233137.70.67330.64602.5701336136.60.61880.59162.5701439135.50.5

17、6440.54212.1031542134.60.51980.49262.5701645133.50.46530.44312.1031748132.60.42080.40101.8691851131.80.38120.35642.3361954130.80.33170.31441.6352057130.10.29700.27971.6352160129.40.26240.24261.8692263128.60.22280.21041.1682366128.10.19800.18071.6352469127.40.16340.14851.4022572126.80.13370.12380.934

18、2675126.40.11390.10400.9342778126.00.09410.07921.4022881125.40.06440.05690.7012984125.10.04950.04460.4673087124.90.03960.03220.7013190124.60.02480.01980.4673293124.40.01490.01240.2343396124.30.00990.0050-0.015圖四 干燥曲線圖五 干燥速率曲線第三套：表3 干燥實驗裝置實驗原始及整理數(shù)據(jù)表 空氣孔板流量計讀數(shù)R：1.02kPa 流量計處的空氣溫度to：30.4 干球溫度t：60濕球溫度tW：

19、25.3 框架重量GD：102.5g 絕干物料量GC：27.9g干燥面積S：0.150.0822=0.0246m2 洞道截面積：0.150.2=0.03m2序號累計時間總重量干基含水量平均含水量干燥速率T（分）GT（g）X（kg/kg）XAV（kg/kg）U104 kg/（sm2）10157.20.95700.93552.71023156.00.91400.89252.71036154.80.87100.84952.71049153.60.82800.80472.936512152.30.78140.76162.484615151.20.74190.71862.936718149.90.695

20、30.67742.258821148.90.65950.63982.484924147.80.62010.59862.7101027146.60.57710.55912.2581130145.60.54120.52332.2581233144.60.50540.49281.5811336143.90.48030.46422.0331439143.00.44800.43192.0331542142.10.41580.40141.8071645141.30.38710.37281.8071748140.50.35840.34232.0331851139.60.32620.31541.3551954

21、139.00.30470.29391.3552057138.40.28320.27061.5812160137.70.25810.24731.3552263137.10.23660.22401.5812366136.40.21150.19891.5812469135.70.18640.17741.1292572135.20.16850.15951.1292675134.70.15050.13981.3552778134.10.12900.12190.9032881133.70.11470.10571.1292984133.20.09680.08781.1293087132.70.07890.0

22、7170.9033190132.30.06450.05910.6783293132.00.05380.04840.6783396131.70.04300.03760.6783499131.40.03230.02690.67835102131.10.02150.01790.45236105130.90.01430.00900.67837108130.60.00360.00180.22638111130.50.00000.00000.000圖六 干燥曲線圖七 干燥速率曲線第四套：表4 干燥實驗裝置實驗原始及整理數(shù)據(jù)表 空氣孔板流量計讀數(shù)R：1.12kPa 流量計處的空氣溫度to：30.4 干球溫度

23、t：60濕球溫度tW：25.3 框架重量GD：100.2g 絕干物料量GC：24.1g干燥面積S：0.0822=0.02378m2 洞道截面積：0.150.2=0.03m2序號累計時間總重量干基含水量平均含水量干燥速率T（分）GT（g）X（kg/kg）XAV（kg/kg）U104 kg/（sm2）10161.01.52281.50002.40423159.91.47721.45442.40436158.81.43151.40662.62349157.61.38171.35892.404512156.51.33611.31332.404615155.41.29051.26562.623718154.21.24071.21782.404821153.11.19501.17012.623924151.91.14521.12452.1861027150.91.10371.08092.4041130149.81.05811.03532.4041233148.71.01240.98962.4041336147.60.96680.94612.1861439146.60.92530.90462.1861542145.60.