干燥操作和干燥速率曲線的測定課件

實(shí)驗(yàn)十

干燥操作和干燥速率曲線的測定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.

掌握測定物料干燥速率曲線的方法，并了解其實(shí)際意義。2.

熟悉實(shí)驗(yàn)室干燥設(shè)備的流程、工作原理及操作方法。3.

了解影響干燥曲線的主要因素。4．了解和觀察流化床的基本結(jié)構(gòu)和流化狀態(tài)二、實(shí)驗(yàn)原理干燥是化工生產(chǎn)中一種重要的單元操作，它是利用熱量將產(chǎn)品中的濕分（通常情況下指水分，以下如無特別說明，均指水分）去掉的一種方法。在實(shí)際生產(chǎn)中要確定濕物料的干燥條件，例如已知干燥要求，當(dāng)干燥面積一定時(shí)，確定所需的干燥時(shí)間；或干燥時(shí)間一定時(shí)，確定干燥所需的面積，就必須掌握物料的干燥特性，即干燥速率曲線。物料的濕含量即含水量，一般用相對物料總量的水分含量來表示。常用的有以濕物料為基準(zhǔn)的水分含量和以干物料為基準(zhǔn)的水分含量，即濕基含水量和干基含水量，分別用符號w和X來表示。濕基含水量w=

（濕物料中水分的質(zhì)量÷濕物料的總質(zhì)量）×100％干基含水量X

＝（濕物料中水分的質(zhì)量÷濕物料中絕干料的質(zhì)量）×100％但因干燥時(shí)物料總量在變化，所以采用干物料為基準(zhǔn)的水分含量X表示較為方便。w和X之間有如下關(guān)系：

若將很濕的物料置于恒定的干燥條件下，測定被干燥物料的質(zhì)量和溫度隨時(shí)間的變化關(guān)系，可得到如圖所示的干燥曲線。從曲線上可看出干燥過程分為如下三個(gè)階段：（Ⅰ）物料預(yù)熱階段AB；（Ⅱ）恒速干燥階段BC；（Ⅲ）降速干燥階段。含水量很大的物料因其表面有液態(tài)水存在，當(dāng)它在恒定的干燥條件下，在干燥過程的起始階段，物料被熱氣流加熱，其表面溫度不斷上升，直到接近熱風(fēng)的濕球溫度tw，這一階段即是第Ⅰ階段（物料的預(yù)熱階段）。在隨后的第Ⅱ階段中，由于表面存有液態(tài)水，物料溫度約等于空氣的濕球溫度tw，傳入的熱量只用來蒸發(fā)物料表面的水分。在第Ⅱ階段中，含水率Xt隨時(shí)間成比例減少，其干燥速率不變，即為恒速干燥階段。在第Ⅲ階段中，物料表面已無液態(tài)水存在，而物料內(nèi)部的水分由內(nèi)部擴(kuò)散到表面的速率慢于水分在物料表面的蒸發(fā)速率，則物料表面將蒸干，其溫度又開始上升，傳入的熱量也因此而減少，且傳入的熱量部分用于加熱物料，所以干燥速率會(huì)很快降低，最后達(dá)到平衡含水率為止。Ⅱ和Ⅲ的交點(diǎn)處的含水率稱為臨界含水率，用XC表示。對于Ⅱ、Ⅲ階段很長的物料，第Ⅰ階段可以忽略。溫度低時(shí)，或根據(jù)物料特性，也可能沒有第Ⅱ階段。干燥速率（即水分汽化率NA）可用單位時(shí)間單位干燥面積所汽化的水量表示：

式中:A——被干燥物料的汽化面積(m2)；τ——干燥時(shí)間(s);W——從被干燥物料中汽化的水分量（kg）。干燥速率也可用單位干物料在單位時(shí)間內(nèi)所汽化的水分量表示。

式中，GC為干物料的質(zhì)量(kg)。因?yàn)?/p>

dW=

－GCdX故

因此在干燥曲線圖中，含水率曲線對時(shí)間的斜率即為NA′。若將NA′（或NA）對Xt作圖即可得到干燥速率曲線1—旋渦泵；2—轉(zhuǎn)子流量計(jì)；3—電加熱管；4—流化床；5—取樣器；6—熱空氣溫度計(jì)；7—床層溫度計(jì)；8—儲水槽五