計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制干燥實(shí)驗(yàn)(共11頁(yè))

1、 14/14實(shí)驗(yàn)報(bào)告專業(yè)：姓名：學(xué)號(hào)：日期：地點(diǎn)：課程名稱： 過(guò)程工程(gngchng)原理實(shí)驗(yàn)(shyn)（甲） 指導(dǎo)老師： 成績(jī)(chngj)：_實(shí)驗(yàn)名稱： 干燥特性曲線測(cè)定 實(shí)驗(yàn)類型 同組學(xué)生姓名： 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模ū靥睿?二、實(shí)驗(yàn)儀器與裝置（必填）三、實(shí)驗(yàn)原理（必填） 四、操作方法和實(shí)驗(yàn)步驟五、數(shù)據(jù)記錄和處理 六、結(jié)果與分析（必填）七、討論與心得實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解洞道式干燥裝置的結(jié)構(gòu)、流程及其操作方法。2、作出物料在恒定干燥條件下的干燥特性曲線（X，UX），并求出臨界含水量XC、平衡含水量X*及恒速階段的干燥速度U恒速。3、求出恒速階段的傳質(zhì)系數(shù)KH和傳熱系數(shù)a。4、改變氣溫或氣速等操作條

2、件，作出不同空氣參數(shù)下的干燥特性曲線，同時(shí)求出各自的臨界含水量、平衡含水量以及恒速階段的干燥速度、傳質(zhì)系數(shù)和傳熱系數(shù)。二、實(shí)驗(yàn)儀器與裝置實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示。1風(fēng)機(jī) 2孔板流量計(jì) 3壓差變送器 4電動(dòng)調(diào)節(jié)閥 5加熱器 6溫控系統(tǒng) 7濕球溫度計(jì) 8、10干球溫度計(jì) 9重量傳感器 11干燥物料 圖1 干燥實(shí)驗(yàn)裝置流程圖風(fēng)機(jī)將空氣送入預(yù)熱室進(jìn)行預(yù)熱，冷空氣經(jīng)電加熱器加熱到T1溫度后，進(jìn)入干燥室將熱能供給物料，然后直接排放(pi fn)入大氣?？諝獾牧髁坑煽装辶髁坑?jì)測(cè)量(cling)，孔板兩端差壓利用(lyng)差壓變送器測(cè)量，其中孔板的孔徑為34mm,風(fēng)管內(nèi)徑為68mm，干燥室截面積0.1*0.1m2

3、，空氣流量由電動(dòng)調(diào)節(jié)閥經(jīng)計(jì)算機(jī)在線控制調(diào)節(jié)。系統(tǒng)內(nèi)空氣溫度由銅-康銅熱電偶測(cè)定，干燥室內(nèi)空氣入口及出口的干球溫度由傳感器8,10測(cè)量，溫度傳感器7測(cè)量干燥室出口的濕球溫度?？諝膺M(jìn)口溫度T1采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制。物料重量變化由重量傳感器測(cè)量并由計(jì)算機(jī)檢測(cè)顯示。三、實(shí)驗(yàn)原理 干燥是利用熱量去濕的一種方法，它不僅涉及到氣、固兩相間的傳熱與傳質(zhì)，而且涉及到濕分以氣態(tài)或液態(tài)的形式自物料內(nèi)部向表面?zhèn)髻|(zhì)的機(jī)理。由于物料的含水性質(zhì)和物料形狀的差異，水分傳遞速率的大小差別很大，概括起來(lái)，它受到物料及其含水性質(zhì)，干燥介質(zhì)的性質(zhì)、流速，干燥介質(zhì)與濕物料接觸方式等各種因素的影響。目前對(duì)干燥機(jī)理的研究尚不夠充分，干燥速度

4、的數(shù)據(jù)還主要依靠實(shí)驗(yàn)。 若將濕物料置于一定的干燥條件下（即干燥介質(zhì)空氣的溫度、濕度、速度以及與物料接觸的方式均維持恒定）進(jìn)行干燥實(shí)驗(yàn)，測(cè)定被干燥物料的重量隨時(shí)間的變化關(guān)系，將數(shù)據(jù)加以整理可得物料的干燥曲線X-和干燥速率曲線U-X。 干燥過(guò)程中，根據(jù)其不同時(shí)期的特點(diǎn)，可分為兩個(gè)階段：第一個(gè)階段為恒速干燥階段。過(guò)程開始時(shí)，由于整個(gè)物料的濕含量較大，其內(nèi)部水分能迅速地達(dá)到物料表面，因此干燥速率為物料表面上水分的氣化速率所控制。在此階段，干燥介質(zhì)傳給物料的熱量全部用于水分的氣化，物料表面的溫度維持恒定且表面溫度亦為該空氣狀態(tài)下的濕球溫度tw，物料表面處的水蒸汽分壓也維持恒定，故干燥速率恒定不變。第二個(gè)

5、階段為降速干燥階段。當(dāng)物料被干燥達(dá)到臨界濕含量后，水分子物料內(nèi)部向表面?zhèn)鬟f的速率低于物料表面水分的汽化速率，干燥速率為水分在物料內(nèi)部的傳遞速率所控制。隨著物料濕含量逐漸減少，物料內(nèi)部水分的遷移速率也逐漸減小，故干燥速率不斷下降。直至物料含水量達(dá)到該空氣狀態(tài)下的物料平衡含水量X*。臨界濕含量Xc，即為恒速與降速階段的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，臨界濕含量對(duì)于干燥過(guò)程研究和干燥器的設(shè)計(jì)都是十分重要的。1、干燥干燥特性曲線的求取干燥速率的定義為單位時(shí)間、單位干燥面積所除去的濕分質(zhì)量。 （1）式中 U干燥速率， kg/m2s； A干燥面積，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

6、(w lio)干基(n j)濕含量(hnling)，kg水/kg干料。根據(jù)計(jì)算機(jī)和重量傳感器測(cè)出的不同時(shí)刻物料重量與時(shí)間的關(guān)系曲線G，可得不同時(shí)刻物料的干基濕含量Xi： （2）式中： Xi物料干基含水量，kg水/kg絕干物料；Gi固體物料量(包括附件重)，kg；Gc絕干物料量(包括附件重)，kg。按（2）式可得i時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的Xi值，據(jù)此即可作出干燥曲線X，從X曲線圖中可找出XC，再在X曲線上取代表性的點(diǎn)作圖求出dXd，再按（1）式可計(jì)算出干燥速率Ui，然后繪出干燥速率曲線UX，從UX圖中可以找出X*和U恒速。2、恒速干燥階段傳質(zhì)系數(shù)與傳熱系數(shù)的測(cè)定根據(jù)傳質(zhì)速率方程，在恒速干燥階段：（3） 即

7、（4）根據(jù)“汽化所需熱量等于空氣與濕物料間的對(duì)流傳熱量”這一熱量衡算關(guān)系，即 （5）于是 (6)即 （7）式中： U恒速 恒速干燥階段的干燥速率，kg/(m2.s)； KH 恒速干燥階段的傳質(zhì)系數(shù)，kg/(m2.s.H)；H空氣濕度，kg水/kg干空氣； HW濕球溫度tw下空氣的飽和濕度，kg水/kg干空氣； tw 干燥器內(nèi)的空氣濕球溫度，；t 干燥器內(nèi)的空氣的干球溫度，； rw 濕球溫度tw 下的水的汽化潛熱，J/kg。 恒速干燥階段物料表面與空氣之間的對(duì)流傳質(zhì)系數(shù)，W/(m2) 在本實(shí)驗(yàn)中，測(cè)出物料(w lio)濕與時(shí)間的關(guān)系，即可得X，UX曲線(qxin)，進(jìn)而求出XC,X* 和 U恒速

8、，并最終(zu zhn)求出恒速干燥階段的傳質(zhì)系數(shù)KH和傳熱系數(shù)。四、操作步驟1.打開計(jì)算機(jī)，運(yùn)行干燥實(shí)驗(yàn)客戶端程序，進(jìn)入干燥實(shí)驗(yàn)操作控制界面。2.點(diǎn)擊電源開關(guān)和開始試驗(yàn)按鈕，先啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，全開電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度，將風(fēng)量調(diào)到最大，設(shè)置空氣入口溫度，待空氣溫度在計(jì)算機(jī)上顯示為一條直線時(shí)，可采樣進(jìn)行穩(wěn)定分析，當(dāng)計(jì)算機(jī)判斷為穩(wěn)定后，可對(duì)物料進(jìn)行加水浸濕，同時(shí)對(duì)濕球溫度計(jì)進(jìn)行加水，加水結(jié)束后，干燥即自動(dòng)開始。3.當(dāng)干燥物料的重量不再明顯減輕時(shí)，計(jì)算機(jī)會(huì)自動(dòng)提醒實(shí)驗(yàn)者此燥條件下的干燥實(shí)驗(yàn)已結(jié)束，實(shí)驗(yàn)者可將此條件下的數(shù)據(jù)進(jìn)行取點(diǎn)保存。4.改變空氣流量或溫度，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。5.實(shí)驗(yàn)測(cè)試完畢后，先將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)保存再

9、結(jié)束實(shí)驗(yàn)。6.關(guān)閉加熱電源，全開空氣流量調(diào)節(jié)閥，待空氣進(jìn)口溫度降至50以下后，依次關(guān)閉空氣流量調(diào)節(jié)閥、風(fēng)機(jī)電源和總電源。7.實(shí)驗(yàn)完畢，實(shí)驗(yàn)裝置恢復(fù)至原狀。五、數(shù)據(jù)記錄和處理實(shí)驗(yàn)參數(shù)物料絕干重量GC：12.683g，干燥面積A：43.709cm2 。2、數(shù)據(jù)記錄和處理表(一)實(shí)驗(yàn)條件：干燥室進(jìn)口溫度75，空氣0.024kg/s，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示。表格 SEQ 表格 * ARABIC 1時(shí)間/s干燥物重量/g干燥室出口濕球溫度/干燥室出口溫度/干燥室進(jìn)口溫度/風(fēng)機(jī)出口溫度/空氣流量/(kg/s)含水量Xi-1.64833.22170.38775.31112.060.024014.933.2217

10、0.26575.22812.060.0240.3047393014.933.22170.38775.39512.060.0240.3047396014.82833.3470.63275.56112.140.0240.2990629014.97233.4670.99875.81212.140.0240.31041612014.75733.69971.1276.14512.2210.0240.29346415014.61333.81971.24376.14512.3010.0240.2821118014.32733.93871.36576.14512.3010.0240.2595621014.32

11、733.93871.24375.97812.3010.0240.2595624014.18434.17771.24375.81212.3820.0240.24828527014.18434.17770.99875.56112.3820.0240.24828530014.11234.17771.1275.47812.3820.0240.24260833014.0434.29671.1275.39512.4620.0240.23693136013.89734.41670.99875.39512.4620.0240.22565639013.82534.53571.1275.39512.5420.02

12、40.2199842013.89734.53571.1275.39512.5420.0240.22565645013.82534.65571.24375.47812.6230.0240.2199848013.75434.65571.36575.47812.6230.0240.21438151013.53934.77471.36575.56112.6230.0240.1974354013.32434.89471.36575.64512.7030.024046734.89471.36575.64512.7030.0240.19175360013.46735.01471.3

13、6575.72812.7030.0240.19175363013.32435.01471.36575.56112.7840.024018135.01471.36575.39512.8640.0240.16920369013.03735.01471.36575.47812.8640.024089435.01471.36575.56112.8640.024082235.13371.36575.47812.9440.024067935.13371.48775.56113.0250.0240.129

14、62281012.46435.13371.48775.56113.0250.0240.11267184012.39335.13371.60975.56113.1050.0240.10707287012.32135.25271.60975.64513.1050.0240.10139690012.39335.13371.60975.64513.1860.0250.10707293012.32135.25271.60975.72813.1860.0240.10139696012.24935.25271.60975.72813.1860.0240.09571999011.96335.25271.609

15、75.72813.2660.0240.073169102011.89135.13371.60975.64513.2660.0240.067492105011.96335.13371.48775.56113.3460.0240.073169108011.8235.13371.48775.47813.3460.0240.061894111011.8235.01471.48775.39513.4270.0240.061894114011.74834.89471.48775.31113.4270.0240.056217117011.74834.89471.36575.31113.5070.0240.0

16、56217120011.67634.89471.48775.47813.5070.0240.05054(1)做出該恒定干燥條件下的干燥特性(txng)曲線X-曲線(qxin)，如圖1所示。圖 SEQ 圖 * ARABIC 1干燥室進(jìn)口(jn ku)溫度為75時(shí)的X-曲線由曲線(qxin)可得，當(dāng)t=800s時(shí)，曲線斜率開始減小，故Xc=0.11267。X-t方程(fngchng)用origin8.0軟件(run jin)對(duì)曲線進(jìn)行擬合可得：當(dāng)t800s時(shí)，X=-2.2221*10-4t+0.3119,r2=0.9773；當(dāng)800st1200s時(shí)X= 6*10-7*t2 - 0.0014*t +

17、 0.907，R = 0.9139 (2)計(jì)算X-t曲線的斜率，由可得U-t方程為：當(dāng)t800時(shí)，U=6.448*10-4；當(dāng)800st1200s時(shí)，U=-3.482*10-6*t+4.062*10-3由此計(jì)算出對(duì)應(yīng)X之下的U，做出U-X曲線，如下圖所示：圖 SEQ 圖 * ARABIC 2 U-X曲線由U-X曲線可得平衡含水量X*為0.055kg/kg干料，U恒速為0.000645kg/(m2*s)（3）濕球溫度34.65，干燥室進(jìn)出口平均溫度為t=73.46由常壓下空氣的濕度圖可得Hw=0.036kg/kg干空氣，查水蒸氣物性表可得tw下水的氣化潛熱rw=2412.4kJ/kg,故H=Hw

18、-1.09*(t-tw)/rw=0.036-1.09*(73.46-34.65)/ 2412.4=0.0185kg/kg干空氣，故kH=U恒速/(Hw-H)= 0.000645/(0.036-0.0185)=0.0369 kg/(m2*s)=U恒速rwt-tw= 0.000645*2412.4/(73.46-34.65)=0.0401 kW/(m2*)(二)實(shí)驗(yàn)(shyn)條件：將干燥室進(jìn)口(jn ku)溫度改為60，實(shí)驗(yàn)(shyn)數(shù)據(jù)如下表格2所示。表格 SEQ 表格 * ARABIC 2時(shí)間/s干燥物重量/g干燥室出口濕球溫度/干燥室出口溫度/干燥室進(jìn)口溫度/風(fēng)機(jī)出口溫度/空氣流量/(k

19、g/s)含水量Xi-1.50430.83158.04560.29914.5520.024014.97230.71157.80160.21614.5520.0250.2990623014.97230.83157.55660.04914.6330.0240.2990626014.931.0757.55659.88214.6330.0240.2933859014.82831.18957.55659.88214.6330.0250.28770812014.75731.42857.55659.96514.6330.0250.2821115014.68531.42857.67859.96514.6330.

20、0250.27643318014.61331.54857.67860.13214.6330.0240.27075621014.68531.66757.80160.21614.6330.0250.27643324014.4731.66757.80160.21614.6330.0240.25948127014.39831.66757.92360.46614.6330.0240.25380430014.32731.66758.04560.46614.7130.0250.24820633014.18431.66757.92360.38214.7130.0250.23693136014.18431.66

21、757.92360.38214.7130.0250.23693139014.11231.66757.92360.29914.7940.0250.23125442014.11231.66757.92360.21614.7940.0250.23125445013.96931.54857.92360.21614.7940.0240.2199848013.89731.54857.80160.21614.7940.0250.21430351013.82531.54857.92360.29914.7940.0250.20862654013.75431.54857.92360.38214.8740.0240

22、.20302857013.68231.54858.04560.46614.8740.0240.19735160013.6131.54858.04560.38214.8740.0250.19167463013.6131.54858.16760.38214.8740.0240.19167466013.46731.54858.04560.38214.8740.025032431.54858.16760.38214.8740.0250.16912472013.32431.54858.04560.29914.8740.0250.16912475013.39631.66758.1

23、6760.38214.8740.025018131.66758.16760.38214.8740.025025231.66758.04560.21614.8740.0250.16344784013.18131.66758.16760.29914.9540.025010931.66758.04560.21614.9540.025096631.66758.04560.29914.8740.025096631.66758.16760.29914.9540.0240.140

24、89796012.96631.66758.16760.29914.9540.025082231.78758.16760.29914.9540.0250.129543102012.89431.78758.16760.21614.9540.025082231.78758.16760.21614.9540.0250.129543108012.60831.78758.16760.21614.9540.0250.112671111012.60831.78758.16760.21614.9540.0250.112671114012.39331.78758

25、.16760.29914.9540.0250.095719117012.32131.78758.16760.38214.9540.0240.090042120012.39331.78758.28960.38214.9540.0250.095719123012.32131.90658.28960.46614.9540.0250.090042126012.32131.78758.28960.54914.9540.0240.090042129012.17831.78758.28960.46615.0350.0240.078767132012.17831.78758.28960.29914.9540.

26、0240.078767135012.10631.78758.28960.29915.0350.0250.07309138012.03531.78758.28960.38215.0350.0250.067492141012.10631.78758.28960.46615.0350.0250.07309144012.03531.78758.28960.46615.0350.0250.067492147012.03531.78758.28960.46615.0350.0240.067492150011.89131.78758.16760.38215.0350.0250.056138153011.89

27、131.78758.16760.29915.0350.0250.056138156011.89131.78758.04560.13215.0350.0250.056138159011.89131.66757.92360.04915.0350.0250.056138162011.89131.66758.04560.13215.0350.0250.056138165011.8231.66758.04560.13215.0350.0250.05054168011.74831.78758.16760.29915.0350.0240.044863171011.8231.66758.16760.29915

28、.0350.0250.05054174011.8231.66758.16760.29914.9540.0240.05054177011.8231.66758.28960.29914.9540.0250.05054180011.89131.78758.28960.29914.9540.0250.056138183011.8231.66758.16760.29914.9540.0250.05054（1）做X-t曲線(qxin)如圖3所示圖 SEQ 圖 * ARABIC 3 X-t曲線(qxin)由曲線可得，當(dāng)t=1200s時(shí)，曲線斜率(xil)開始減小，故Xc= 0.09572 kg/kg干料X-

29、t方程用origin8.0軟件對(duì)曲線進(jìn)行(jnxng)擬合可得：當(dāng)t1200s時(shí)，X=-1.7322*10-4*t+0.3006，R = 0.99202當(dāng)1200st1800s時(shí)X=1*10-7t2 - 0.0005t+ 0.4683，R = 0.9431 （2）計(jì)算X-t曲線的斜率，由可得U-t方程為：當(dāng)t800時(shí)，U=5.026*10-4；當(dāng)800st1200s時(shí)，U=-5.804*10-7*t+1.451*10-3由此計(jì)算出對(duì)應(yīng)X之下的U，做出U-X曲線如下圖所示圖 SEQ 圖 * ARABIC 4 U-X曲線(qxin)由U-X曲線(qxin)可得平衡含水量X*為0.055kg/kg干料，U恒速為0.000503k