干燥實驗報告

1、摘要本實驗通過測定不同時間的干濕物料的質(zhì)量以及干燥后的干物料的重量，從而確定物料含水量與時間的關(guān)系曲線以及流化床的干燥特性曲線。通過實驗，了解流化床的使用方法及其工作原理。關(guān)鍵詞：干燥 流化床干燥器 干燥特性曲線一、目的及任務1.了解流化床干燥器的基本流程及操作方法。2. 測定濕物料的干燥曲線。3.掌握物料干燥速率曲線的測定方法。二、基本原理干燥操作是采用某種方式將熱量傳給濕物料，使?jié)裎锪现兴终舭l(fā)分離的操作。干燥操作同時伴有傳熱和傳質(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)的機理。由于物料含水性質(zhì)和物料形狀上的差異，水分傳遞速率的大小差別很大。干燥實驗的目的是用來測定干燥曲線和

2、干燥速率曲線。為簡化實驗的影響因素，干燥實驗是在恒定的干燥條件下進行的，即實驗為間歇操作，采用大量空氣干燥少量的物料，且空氣進出干燥器時的狀態(tài)如溫度、濕度、氣速以及空氣與物料之間的流動方式均恒定不變。1、干燥特性曲線將濕物料置于一定的干燥條件下，測定被干燥物料的質(zhì)量和溫度隨時間變化的關(guān)系，可得到物料含水量（X）與時間（）的關(guān)系曲線及物料溫度（）與時間（）的關(guān)系曲線。物料含水量與時間關(guān)系曲線的斜率即為干燥速率（u）。將干燥速率對物料含水量作圖，即為干燥速率曲線。 圖1：物料含水量、物料溫度與時間的關(guān)系圖2：干燥速率曲線圖干燥過程可分為以下三個階段：物料預熱階段（AB段）在開始干燥時，有一較短的預

3、熱階段，空氣中部分熱量用來加熱物料，物料含水量隨時間變化不大。恒速干燥階段（BC段）由于物料表面存在自由水分，物料表面溫度等于空氣的濕球溫度，傳入的熱量只用來蒸發(fā)物料表面表面的水分，物料含水量隨時間成比例減少，干燥速率恒定且最大。降速干燥階段（CDE段）物料含水量減少到某一臨界含水量（X0），由于物料內(nèi)部水分的擴散慢于物料表面的蒸發(fā)，不足以維持物料表面保持濕潤，而形成干區(qū)，干燥速率開始降低，物料溫度逐漸上升。物料含水量越小，干燥速率越慢，直至達到平衡含水量（X*）而終止。干燥速率為單位時間在單位面積上汽化的水分量，用微分式表示為： u=式中u干燥速率，kg水/（m2.s）；dW汽化的水分量，k

4、g;A干燥表面積，m2；d、相應的干燥時間，s；X物料含水量的差值，kg水/kg絕干物料;A/GC絕干物料的比表面積，小麥取1.5 m2/kg圖中的橫坐標X為對應于某干燥速率下的物料平均含水量。 式中 X某一干燥速率下濕物料的平均含水量；Xi、Xi+1時間間隔內(nèi)開始和終了時的含水量，kg水/kg絕干物料。 式中 Gsi第i時刻取出的濕物料的質(zhì)量，kg；Gci第i時刻取出的物料的絕干質(zhì)量，kg。物料含水量的差值X及時間的差值可以通過取樣稱量干、濕物料和讀秒表直接獲??；也可以在作出的X-平滑曲線上選值間接求取。間接法可以減小誤差，能較好反應物料干燥快慢的規(guī)律。干燥速率曲線只能通過實驗測定，因為干燥

5、速率不僅取決于空氣的性質(zhì)和操作條件，而且還受物料性質(zhì)結(jié)構(gòu)及含水量的影響。本實驗裝置為間歇操作的流化床干燥器，還可測定達到一定干燥要求所需的時間，為工業(yè)上連續(xù)操作的流化床干燥器提供相應的設計參數(shù)。三、操作要點1、打開進料口，將濕物料加入干燥器內(nèi)后關(guān)閉進料口。2、啟動風機，等到壓力大于3kpa,溫度在60附近時，啟動加熱器。3、待出現(xiàn)流化狀態(tài)后，每間隔2min用取樣管（推入或拉出）取樣，取出的樣品放入小器皿中，并記上編號和稱重，待分析用。共做10組數(shù)據(jù) 4、取樣結(jié)束后關(guān)閉加熱器電源。5、將取得的組樣本依次按順序放入烘箱烘干一段時間后，用電子天平秤取烘干后樣品的重量，以及不帶樣品的小器皿的重量。四、

6、流程圖圖3：流化床干燥實驗工藝流程1、風機；2、干球溫度計；3、濕球溫度計；4、預熱器；5、空氣流量調(diào)節(jié)閥； 6、取樣口；7、流化床干燥器；8、加料口；9、旋風分離器；10、孔板流量計（d0=20mm本裝置的所有設備，除床身筒體一部分采用高溫硬質(zhì)玻璃外，其余均采用不銹鋼制造。床身筒體部分由不銹鋼段（內(nèi)徑100mm，高100mm）和高溫硬質(zhì)玻璃段（內(nèi)徑100mm，高400mm）組成，頂部有氣固分離段（內(nèi)徑150mm，高250mm）。不銹鋼段筒體上設有物料取樣器、放凈口、溫度計接口等，分別用于取樣、放凈和測溫。床身頂部氣固分離段設有加料口、測壓口，分別用于物料加料和測壓?？諝饧訜嵫b置由加熱器和控制

7、器組成，加熱器為不銹鋼盤管式加熱器，加熱管外壁設有1mm鎧裝熱電偶，它與人工智能儀表、固態(tài)繼電器等，實現(xiàn)空氣介質(zhì)的溫度控制。同時，計算機可實現(xiàn)對儀表的控制?？諝饧訜嵫b置底部設有空氣介質(zhì)的干球溫度和濕球溫度接口，以測定空氣的干、濕球溫度。五、實驗數(shù)據(jù)表1 干燥實驗原始數(shù)據(jù)表溫度：60 孔板壓降4.20kpa序號時間/min濕物料質(zhì)量/g干物料質(zhì)量/g器皿質(zhì)量/g10.008.788.056.2522.0015.6113.848.7234.0018.6916.418.7146.0016.1514.237.5758.0014.5812.876.25610.0013.5512.146.27712.00

8、16.6815.148.43814.0015.1013.717.15916.0014.9013.607.491018.0012.8211.565.32六、計算示例1、計算物料含水量與時間關(guān)系以表1第一組數(shù)據(jù)為例，即m濕小麥質(zhì)量GS=m濕-干小麥質(zhì)量GC=m干-m物料含水量X=GS-GCGC=2.53-1.80對表1的10組數(shù)據(jù)進行以上計算得：表2 物料含水量表序號時間/min濕小麥質(zhì)量/g干小麥質(zhì)量/g物料含水量/ kg水/kg絕干物料10.002.531.800.405622.006.895.120.345734.009.987.700.296146.008.586.660.288358.0

9、08.336.620.2583610.007.285.870.2402712.008.256.710.2295814.007.956.560.2119916.007.416.110.21281018.007.506.240.2019通過上表數(shù)據(jù)，繪制“物料含水量X時間”關(guān)系圖:如下所示：從圖中可以看出，隨著干燥時間的增加，物料內(nèi)含水量逐漸減少，且含水量減少的速率也逐漸變小（即曲線的斜率逐漸減?。?。2、干燥速率曲線（已知A/GC取表2第一、二組數(shù)據(jù)為例：即1=0min，X1=0.4056 kg水/kg絕干物料;2=2-1X=X1-X2=0.4056X=X1+X22=0.4056u=XAGC*=0

10、.05461.5*2=對表2的10組數(shù)據(jù)進行以上計算得：表3 干燥速率實驗數(shù)據(jù)處理表=2min序號時間（min）物料含水量（kg水/kg絕干物料）含水量的差值（kg水/kg絕干物料）平均含水量/（kg水/kg絕干物料）干燥速率（kg水/m210.000.40560.05460.37551.092022.000.34570.04340.32650.868034.000.29610.02730.29120.546046.000.28830.01830.26840.366058.000.25830.01680.25080.3360610.000.24020.01240.23620.2480712.0

11、00.22950.01360.22320.2720814.000.21190.01000.21140.2000916.000.21280.00280.20500.05601018.000.20190.05460.37551.0920通過上表數(shù)據(jù)，繪制干燥速率曲線圖七、結(jié)果分析與討論1、從圖3可以看出，大體上隨著平均含水量的減少，干燥速率逐漸下降，但理論上來說，干燥速率曲線應該分為“恒速階段”和“降速階段”，在實驗結(jié)果所做出的干燥速率圖中恒速階段不明顯可能是因為小麥的比表面積太大，內(nèi)部的水分不夠彌補表面失去的水分，所以在圖中幾乎沒有勻速階段。2、由于流化床在干燥過程中，物料的干燥不均勻，導致取出的物料和整個塔內(nèi)的物料的含水量存在誤差。3、首先在繪制圖2“物料含水量與時間的關(guān)系”圖，是通過描點擬合，擬合過程存在一定誤差，而且圖3“干燥速率曲線”圖，是通過讀取圖2上的點來繪制的，在讀取數(shù)據(jù)點的過程中有一定的誤差。 八、思考題1、為什么同一濕度的空氣，溫度較高有利于干燥操作的進行？答：相對濕度=PVPS*100%,且相對濕度越小，越有利于干燥。濕度H=0.622*P