干燥实验报告(4300字)

发表于:2020.9.24来自:www.fanwen118.com字数:4300 手机看范文

干燥实验报告

化工原理实验 干燥实验

干燥实验

一、实验目的

1、掌握干燥曲线和干燥速率曲线的测定方法。

2、学习物料含水量的测定方法。

3、加深对物料临界含水量Xc的概念及其影响因素的理解。

4、计算恒速阶段的干燥速率以及降速阶段干燥速率线斜率。

5、学习用误差分析方法对实验结果进行误差估算。

二、实验装置

实验装置为洞道式循环干燥器(见图1),其 基本参数如下:

洞道尺寸:长1.10米、宽0.125米、高0.180米;

加热功率:500w—1500w;

空气流量:1-5m/min;

干燥温度:40--120℃;

天平:量程(0-200g),最小秤量值0.1g;

干、湿球温度计。

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3

图1 干燥实验装置原理图

1-风机,2-孔板流量计,3-倾斜式压差计,4-风速调节阀, 5-电加热器,6-干燥室

7-试样架,8-热重天平, 9-电流表,10干球温度计,11-湿球温度计,12-触点温度计

13-晶体管继电器,14—加热开关,15,16—片式阀门

三、实验内容

1、每组在某固定的空气流量和某固定的空气温度下测量一种物料干燥曲线、干燥速率曲 1

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化工原理实验 干燥实验 线和临界含水量。

2、测定恒速干燥阶段物料与空气之间对流传热系数。

四、实验原理

物料在恒定干燥条件下的干燥过程分为三个

阶段:Ⅰ物料预热阶段;Ⅱ恒速干燥阶段;Ⅲ降速

阶段图2。图中AB段处于预热阶段,空气中部分热

量用来加热物料。在随后的第Ⅱ阶段BC,由于物料

表面存在自由水分,物料表面温度等于空气的湿球

温度tw,传入的热量只用来蒸发物料表面的水分,

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物料含水量随时间成比例减少,干燥速率恒定且较

大。到了第Ⅲ阶段,物料中含水量减少到某一临界

含水量时,由于物料内部水分的扩散慢于物料表面

的蒸发,不足以维持物料表面保持润湿,

则物料表面将形成干区,干燥速率开始降低,含水量越小,速率越慢,干燥曲线CD逐渐达到平衡含水量X而终止。干燥速率曲线只能通过实验测得,因为干燥速率不仅取决于空气的性质和操作条件,而且还受物料性质、结构以及所含水分的性质的影响。

干燥速率为单位时间内在单位面积上汽化的水分质量,用微分式表示,则为

dw3 u (kg/ms) (1)Ad* 图2 干燥速率曲线

式中:u —— 干燥速率 [kg/ms]

2 A —— 干燥表面 [m] 2

d?—— 相应的干燥时间 [s]

dw—— 汽化的水分量 [kg]

因为

式中: Gdw??Gcdx 所以式(1)可改写为 dxG?xdwGcc (2) AdAdA? uc—— 湿物料中绝干物料的质量 [kg]

x —— 湿物料含水量 [kg水/kg绝干料]

负号表示物料含水量随干燥时间的增加而减少。

2

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化工原理实验 干燥实验

GG?G?G??s(i)cs(1i?)cG?x??GG? (3) ?ccs(i)s(1i?)Gcc?G?

式中: Gs(i)、Gs(i?1)—— 分别为??时间间隔内开始和终了时湿物料的质量 [kg]

图2中的横坐标x为相应于某干燥速率下的物料的平均含水量。

G?G?x?xs(i)s(i?1)??1xii?1 (4) ?22Gc??

以u为纵坐标,某干燥速率下的湿物料的平均含水量为横坐标,即可绘出干燥速率曲线(见图2)。

五、实验操作步骤

1、实验前量取试样尺寸(长、宽、高),并称量绝干物料的质量。

2、将已知绝干质量的物料试样放入水中浸泡,稍候片刻取出,让水分均匀扩散至整个样,然后称取湿试样质量。

3.开启风机,调节风速调节阀至预定风速值。适当打开阀15、16,调好触点温度计至预定温度(这些一旦调整好后可以固定下来),开加热器。

4.将晶体管继电器开关打开,并打开一组或二组辅助加热器。待温度接近预定温度时应注意观察,视情况增减辅助加热,避免“超温失控”或“欠温失控”,直至确信控制正常后,才让其自动运行。

5.检查称重天平是否灵活,并调平衡。记下支架重量。待空气状态稳定后,打开干燥室门,将湿试样放到支架上。立刻加砝码使天平接近平衡,但砝码一边稍轻,待水分干燥至天平指针平衡时开动秒表。

6.间隔一定时间后(根据干燥速率快慢,选择0.5min~2min),称量物料质量,记下干燥时间、干湿球温度计10和11读数、倾斜式压差计读数以及称量天平读数。如此往复进行,直至试样接近平衡水分为止(5min称量天平读数不变)。

7.实验结束,先关电加热器,使系统冷却后再关风机,卸下试样,并收拾整理现场。

六、实验流程示意图

3

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化工原理实验 干燥实验

1-风机,2-孔板流量计,3-倾斜式压差计,4-风速调节阀, 5-电加热器,6-干燥室 7-试样架,8-热重天平, 9-电流表,10干球温度计,11-湿球温度计,12-触点温度计

13-晶体管继电器,14—加热开关,15,16—片式阀门

七、实验数据处理

表1 干燥速率曲线实验数据记录

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化工原理实验 干燥实验 根据以上数据可作出恒定干燥条件下的干燥曲线如下:

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根据 udw

GcdxGc?x (2)AdAdA?

式中: Gc—— 湿物料中绝干物料的质量 [kg]

x —— 湿物料含水量 [kg水/kg绝干料]

负号表示物料含水量随干燥时间的增加而减少。

Gc?x??GGs(i)?cGs(1i?)?Gc?c?G??GGs(i)?s (3)

cG?(1i?)

c

式中: Gs(i)、Gs(i?1)—— 分别为??时间间隔内开始和终了时湿物料的质量 [kg]

横坐标x为相应于某干燥速率下的物料的平均含水量。

xxi?xi?1

2?G

s(i)?Gs(i?1)??1

?2G? (4)

c?

物料长5.5cm,宽3.0cm,高1.6cm,计算数据如下: 5

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化工原理实验 干燥实验

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由上图可以得出临界含水量Xc= kg水/kg绝干料 ,平衡含水量X= kg水/kg绝干料

*

八、结果分析与讨论

由于物料的预热段时间较短,所以这次试验在天平平衡后开始计时时就已经进入恒速干燥阶段。

根据所得数据计算作图可以得到临界含水量Xc= kg水/kg绝干料,平衡含水量X= kg水/kg绝干料

恒速段的干燥速率和临界含水量的影响因素主要有:固体物料的种类和性质;固体物料层的厚度或颗粒大小;空气的温度、湿度和流速;空气与固体物料间的相对运动方式。 空气流速流量变大或者温度升高,临界含水量变小,恒定干燥速率会变大。

6

干燥实验报告

*

干燥实验报告

化工原理实验 干燥实验 该试验需要注意的是:

1. 干燥器内必须有空气流过才能开启加热,防止干烧损坏加热器,出现事故。

2. 干燥物料要充分浸湿,但不能有水滴自由滴下,否则将影响实验数据的正确性。

3.对湿球温度计不要经常补水,以防冷水加入使温度计外纱布温度降低,它需很长一段时间才能达到平衡;

4.干燥速率曲线是在恒定干燥条件下进行,故在测定过程中,需保证干燥温度、湿度、气体流量不发生变化。

九、思考题

(1)在70~80℃的空气流中干燥,经过相当长的时间,能否得到绝干物料?为什么?通常要获得绝干物料采用什么方法?

答:不能,相当一部分时间后会达到平衡,即达到平衡含水量,而平衡含水量所对应的湿度不为0;为得到绝干物料可以用把物料磨成粉末增大干燥面积,也可以换用其他的干燥设备。

(2)测定干燥速率曲线有何意义?它对设计干燥器及指导生产有些什么帮助?

答:研究干燥速率曲线,可以据此使干燥速度控制在恒定干燥阶段,防止被干燥物开裂等不希望出现的情况发生。

(3)使用废气循环对干燥作业有什么好处?干燥热敏性物料或易变形、开裂的物料为什么多使用废气循环?怎样调节新鲜空气和废气的比例?

答:节约能源,提高热效率,同时有利于维持干燥介质的温度和湿度不变。在干燥热敏性物料或易变形、开裂的物料使用废气循环可以降低干燥介质的温度及提高干燥介质的湿度,降低干燥速率防止物料经历过高的温度变质。

(4)为什么在操作过程中要先开鼓风机送风后再开电热器?

答:干燥过程中,如果先开电热器,产生的热量如果没有鼓风机吹,将会使设备烧坏。先将风机打开,电热器散发的热量便能及时地被风带走。鼓风机起动需要很大的起动电流,如果电热器开着,可能会造成线路过载。但如果先开鼓风机,起动电流中便少了电热器的电流量,这样对于电路更安全。

u/10-3(Kg/m2 s)

0.554

7

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化工原理实验 干燥实验

2.065

2.030

1.991

1.841

1.823

1.814

1.806

1.468

1.289

1.116

0.946

0.792

0.620

0.464

0.313

0.163

0.018

0.011

0.005

0.002

0.000

0.554 0.554 0.609 0.554 0.277 0.138 0.138 0.581 0.565 0.548 0.537 0.487 0.543 0.493 0.476 0.476 0.460 0.022 0.017 0.011 0.006

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第二篇:干燥实验报告 3800字

北 京 化 工 大 学

实 验 报 告

课程名称: 干燥实验 实验日期: 2012-5 班 级: 化工0906 姓 名: 郭智博 同 组 人:常成维 尉博然 黄金祖 学 号:200911175

干燥实验

一、摘要

本实验在了解沸腾流化床干燥器的基本流程及操作方法的基础上,通过沸腾流化床干燥器的实验装置测定干燥速率曲线,物料含水量、床层温度与时间的关系曲线,流化床压降与气速曲线。

干燥实验中通过计算含水率、平均含水率、干燥速率来测定干燥速率曲线和含水量、床层温度与时间的关系曲线;流化床实验中通过计算标准状况下空气体积、使用状态下空气体积、空气流速来测定流化床压降与气速曲线。

二、实验目的

1、了解流化床干燥器的基本流程及操作方法。

2、掌握流化床流化曲线的测定方法,测定流化床床层压降与气速的关系曲线。

3、测定物料含水量及床层温度时间变化的关系曲线。

4、掌握物料干燥速率曲线的测定方法,测定干燥速率曲线,并确定临界含水量X0及恒速阶段的传质系数kH及降速阶段的比例系数KX。

三、实验原理

1、流化曲线

在实验中,可以通过测量不同空气流量下的床层压降,得到流化床床层压降与气速的关系曲线(如图)。

当气速较小时,操作过程处于固定床阶段(AB段)

干燥实验报告

,床层基本静止不动,气体只能从

床层空隙中流过,压降与流速成正比,斜率约为1(在双对数坐标系中)。当气速逐渐增加(进入BC段),床层开始膨胀,空隙率增大,压降与气速的关系将不再成比例。

当气速继续增大,进入流化阶段(CD段),固体颗粒随气体流动而悬浮运动,随着气速的增加,床层高度逐渐增加,但床层压降基本保持不变,等于单位面积的床层净重。当气速增大至某一值后(D点),床层压降将减小,颗粒逐渐被气体带走,此时,便进入了气流输送阶段。D点处的流速即被称为带出速度(u0)。

在流化状态下降低气速,压降与气速的关系线将沿图中的DC线返回至C点。若气速继续降低,曲线将无法按CBA继续变化,而是沿CA’变化。C点处的流速被称为起始流化速度(umf)。

在生产操作过程中,气速应介于起始流化速度与带出速度之间,此时床层压降保持恒定,这是流化床的重要特点。据此,可以通过测定床层压降来判断床层流化的优劣。

2、干燥特性曲线

将湿物料置于一定的干燥条件下,测定被干燥物料的质量和温度随时间变化的关系,可得到物料含水量(X)与时间(τ)的关系曲线及物料温度(θ)与时间(τ)的关系曲线(见下图)。物料含水量与时间关系曲线的斜率即为干燥速率(u)。将干燥速率对物料含水量作图,即为干燥速率曲线(见下下图)。干燥过程可分以下三个阶段。

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(1)物料预热阶段(AB段)

在开始干燥时,有一较短的预热阶段,空气中部分热量用来加热物料,物料含水量随时间变化不大。

(2)恒速干燥阶段(BC段)

由于物料表面存在自由水分,物料表面温度等于空气的湿球温度,传入的热量只用来蒸发物料表面的水分,物料含水量随时间成比例减少,干燥速率恒定且最大。

(3)降速干燥阶段(CDE段)

物料含水量减少到某一临街含水量(X0),由于物料内部水分的扩散慢于物料表面的蒸发,不足以维持物料表面润湿,而形成干区,干燥速率开始降低,物料温度逐渐上升。物料含水量越小,干燥速率越慢,直至达到平衡含水量(X*)而终止。

干燥速率为单位时间在单位面积上汽化的水分量,用微分式表示为

??u=式中u——干燥速率,kg水/(m2s);

A——干燥表面积,m2;

dτ——相应的干燥时间,s;

dW——汽化的水分量,kg。

图中的横坐标X为对应于某干燥速率下的物料平均含水量。

=???+??+1 ——某一干燥速率下湿物料的平均含水量; 式中?

Xi,Xi+1——△τ时间间隔内开始和终了是的含水量,kg水/kg绝干物料。

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?????????=??

式中Gsi——第i时刻取出的湿物料的质量,kg;

Gci——第i时刻取出的物料的绝干质量,kg。

干燥速率曲线只能通过实验测定,因为干燥速率不仅取决于空气的性质和操作条件,而且还受物料性质结构及含水量的影响。本实验装置为间歇操作的沸腾床干燥器,可测定达到一定干燥要求所需的时间,为工业上连续操作的流化床干燥器提供相应的设计参数。

四、操作步骤

1、将450g小麦用水浸泡2-3小时后取出,沥干表面水分。

2、检查湿球温度及水罐液位,使其处于液位计高度1/2处。

3、从加料口将450g小麦加入流化床中。

4、启动风机、空气加热器,空气流量调至合适值,空气温度达到设定值。

5、保持流量、温度不变,间隔2-3分钟取样,每次取10克,将湿物料及托盘测重。

6、装入干燥盒、烘箱,调节烘箱温度125℃,烘烤一小时,称干物料及托盘重量

7、干燥实验过后,关闭加热器,用剩余物料测定流化曲线,从小到大改变空气流量10次,记录数据。

8、出料口排出物料,收集,关闭风机,清理现场。

五、实验设备图

1—风机;2—湿球温度水筒;3—湿球温度计;4—干球温度计;5—空气加热器; 6—空气流量调节阀 ;7—放净口 ;8—取样口 ;9—不锈钢筒体;10—玻璃筒体; 11—气固分离段;12—加料口;13—旋风分离器;14—孔板流量计

六、数据处理

1、干燥速率曲线测定

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含水量:Xi?

干燥实验报告

Gsi?Gci7.74?6.26

??0.236kg水/kg绝干物料

Gci6.26

Xi?Xi?1

2

?

0.1667?0.1377

?0.1522 kg水/kg绝干物料

2

平均含水量:X?干燥速率: u

=

?????

=

?????+1

??

=

0.236?0.1791.5×3×60

=2.12×10?4 u水/gm-2s-1

2、流化曲线测定

?气

0.54

26.8×?126.8×0.220.54

===0.409 2 4 4×0.1×3600

七、实验结果及作图分析

干燥实验报告

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曲线坐标下△p——u图

八、思考题

1、本实验所得的流化床压降与气速曲线有何特征?

答:当气速较小时,压降与流速成正比。当气速逐渐增加,床层开始膨胀,空隙率增大,压

降与气速的关系将不再成比例。当气速继续增大,进入流化阶段,固体颗粒随气体流动而悬浮运动,随着气速的增加,

干燥实验报告

床层高度逐渐增加,但床层压降基本保持不变,等于单

位面积的床层净重。当气速增大至某一值后,床层压降将减小,颗粒逐渐被气体带走,此时,便进入了气流输送阶段。

2、为什么同一湿度的空气,温度较高有利于干燥操作的进行?

答:因为温度较高,所对应的饱和蒸汽压也较高,而湿度相同,即水汽分压相同,这样就使

得在较高的温度下,空气的相对湿度较小。故传质推动力较大,有利于干燥操作的进行。同时,同一湿度的空气,温度较高者单位质量所携带的热量多,可使干燥过程所需的空气用量减少,同时废气带走的热量相应减少,热效率也会提高。

3、本装置在加热器入口处装有干、湿球温度计,假设干燥过程为绝热增湿过程,如何求得

干燥器内空气的平均湿度H。

答:由加热器入口处测得的干、湿球温度可在空气的焓湿图上找到初始的状态点,并确定焓

值,因为绝热增湿过程是等焓过程,可由等焓线求得干燥器内空气的平均湿度。

4、干燥开始10分钟时,计算进、出干燥器的湿空气的性能参数(假设湿空气进出干燥器

为绝热增湿过程),要求使用公式计算和I-H图两种方法。

方法1

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认为实验所测干湿球温度为干燥器出口湿空气的状态。

方法1说明:由于认为该干燥属于等焓增湿过程,则空气的湿球温度不变,为31.5℃,且焓

也不变。

则以进口空气计算为例:

tw = 41.2℃时,饱和蒸汽压Ps=7.868kpa rw = 2420.37 kJ/kg 则Hw = 0.622 Ps/(P-Ps) = 0.622 ×4.624 /(101.325-4.624) = 0.030 kg水汽/kg干气

H = Hw -(t-tw) · 1.09/ rw

= 0.030 -(70-31.5) ·1.09/ 2420.37 = 0.013 kg水汽/kg干气

由H = 0.622 P水汽/(P- P水汽)得:

P水汽 = H P /(H+0.622)= 2.07 kpa

70℃时饱和蒸汽压Ps = 31.157kpa

φ = P水汽/Ps1 =2.07 /31.157 = 6.64%

I 1=(1.01+1.88H)t+2500H

= (1.01+1.88×0.013)70+2500×0.013 = 104.91kJ/kg干气

方法2说明:

①确定出口湿空气的状态参数:在焓湿图上,找到t=tW的线与φ=100%的线的交点A,过A

的等焓线与t=t的线交于点B,B即为湿空气的状态点,进而可以查得p水汽,H,φ,I。 ②确定进口湿空气的状态参数:因为是绝热增湿过程,I与tW不变,故沿等焓线上升到t=70℃

时,即为进口湿空气的状态点,同理可查的p水汽,H,φ。

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