洞道干燥实验说明书(2900字)

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洞道干燥实验说明书

洞道干燥实验装置

说明书

仁爱化工基础实验中心

王立轩

2014.05

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.学习恒速干燥阶段物料与空气之间对流传热系数的测定方法。

5.学习用误差分析方法对实验结果进行误差估算。

二、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。

三、实验原理:

当湿物料与干燥介质相接触时,物料表面的水分开始气化,并向周围介质传递。根据干燥过程中不同期间的特点,干燥过程可分为两个阶段。

第一个阶段为恒速干燥阶段。在过程开始时,由于整个物料的湿含量较大,其内部的水分能迅速地达到物料表面。因此,干燥速率为物料表面上水分的气化速率所控制,故此阶段亦称为表面气化控制阶段。在此阶段,干燥介质传给物料的热量全部用于水分的气化,物料表面的温度维持恒定(等于热空气湿球温度),物料表面处的水蒸汽分压也维持恒定,故干燥速率恒定不变。

第二个阶段为降速干燥阶段,当物料被干燥达到临界湿含量后,便进入降速干燥阶段。此时,物料中所含水分较少,水分自物料内部向表面传递的速率低于物料表面水分的气化速率,干燥速率为水分在物料内部的传递速率所控制。故此阶段亦称为内部迁移控制阶段。随着物料湿含量逐渐减少,物料内部水分的迁移速率也逐渐减少,故干燥速率不断下降。

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。

恒速段的干燥速率和临界含水量是干燥过程研究和干燥器设计的重要数据。本实验在恒定干燥条件下对帆布物料进行干燥,测定干燥曲线和干燥速率 1

曲线,目的是掌握恒速段干燥速率和临界含水量的测定方法及其影响因素。

1.干燥速率的测定 U?dW'?W'? (1-1) Sd?S??

式中:U—干燥速率,kg /(m2·h);

S—干燥面积,m2,(实验室现场提供);

??—时间间隔,h;

?W'—??时间间隔内干燥气化的水分量,kg。

2.物料干基含水量

X?G'?Gc' (1-2) Gc'

式中:X—物料干基含水量,kg水/ kg绝干物料;

G'—固体湿物料的量,kg;

Gc'—绝干物料量,kg。

3. 恒速干燥阶段,物料表面与空气之间对流传热系数的测定

Uc??(t?tw)dQ'dW'??Sd?rtwSd?rtw

(1-3) ??Uc?rtw (1-4) t?tw

式中:?—恒速干燥阶段物料表面与空气之间的对流传热系数,W/(m2·℃);

Uc—恒速干燥阶段的干燥速率,kg/(m2·s);

tw—干燥器内空气的湿球温度,℃;

t—干燥器内空气的干球温度,℃;

rtw—tw℃下水的气化热,J/ kg。

4.干燥器内空气实际体积流量的计算

由节流式流量计的流量公式和理想气体的状态方程式可推导出:

2

Vt?Vt0?273?t (1-5)273?t0

式中:Vt—干燥器内空气实际流量,m3/ s;

t0—流量计处空气的温度,℃;

Vt0—常压下t0℃时空气的流量,m/ s; 3

t—干燥器内空气的温度,℃。

Vt0?C0?A0?2??P

? (1-6)

A0??

4d02 (1-7)

式中:C0—流量计流量系数,C0=0.65

A0—节流孔开孔面积,m2;

d0—节流孔开孔直径, d0=0.035 m

ΔP—节流孔上下游两侧压力差,Pa;

ρ—孔板流量计处t0时空气的密度,kg/m3。

四、实验装置基本情况:

1.实验装置基本情况

干燥器类型:洞道式干燥器

洞道尺寸: 长1.16 m、宽0.190 m、高0.24m

加热功率:500w—1500w; 空气流量:1-5m3/min; 干燥温度:40--120℃ 重量传感器显示仪:量程(0-200g),精度0.2级;

干球温度计、湿球温度计显示仪:量程(0-150℃),精度0.5级; 孔板流量计处温度计显示仪:量程(0-100℃),精度0.5级;

孔板流量计压差变送器和显示仪:量程(0-4Kpa),精度0.5级; 电子秒表绝对误差0.5秒。

2.洞道式干燥器实验装置流程示意图(见图一)

3

图一:洞道式干燥器实验装置流程示意图

1-废气排出阀;2-废气循环阀;3-空气进气阀;4-洞道干燥器;5-风机;6-干燥物料;7-重量传感器;8-干球温度计;9-孔板流量计;10-湿球温度计;11-空气进口温度计;12-加热器;13-干球温度显示控制仪表;14-湿球温度显示仪表;15-进口温度显示仪表;16-流量压差显示仪表;17-重量显示仪表;

3、实验装置面板图(见图二)

洞道干燥实验说明书

图二 洞道式干燥器实验装置面板图

洞道干燥实验说明书

4

五、实验操作方法:

1.先将物料送入干燥器中烘干10-15min,测得绝干物料量。再将干燥物料(帆布)放入蒸馏水中浸湿(浸水量约为20-25g),将放湿球温度计纱布的烧杯装满水。

2.调节送风机吸入口的蝶阀12到全开的位置后启动风机。

3.用废气排出阀10和废气循环阀11调节到指定的流量后,开启加热电源。在智能仪表中设定干球温度,仪表自动调节到指定的温度。

4.在空气温度、流量稳定的条件下,用重量传感器测定支架的重量并记录下来。

5.把充分浸湿的干燥物料(帆布)5固定在重量传感器4上并与气流平行放置。

6.在稳定的条件下,记录干燥时间每隔2分钟干燥物料减轻的重量。直至干燥物料的重量不再明显减轻为止。

7.变空气流量或温度,重复上述实验。

8.关闭加热电源,待干球温度降至常温后关闭风机电源和总电源。

9.实验完毕,一切复原。

六、注意事项:

1.重量传感器的量程为(0--200克),精度较高。在放置干燥物料时务必要轻拿轻放,以免损坏重量传感器。

2.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。

3.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准确。 ⒋ 实验中不要改变智能仪表的设置。

七、报告内容

(1)根据实验结果绘制出干燥曲线、干燥速率曲线,并确定恒定干燥速率、临界含水量、平衡含水量。

(2)计算出恒定干燥段物料与空气间的对流传热系数α。

(3)试分析空气流量或温度对恒定干燥速率、临界含水量的影响。

5

附 原始实验数据记录表

洞道干燥实验说明书

6




第二篇:实验八、洞道干燥及计算机控制实验 2500字

实验八洞道干燥及计算机控制实验

一、二、三、四、五、六、七、中北大学化工原理课程组

实验目的

1、学习干燥曲线和干燥速率曲线及临界湿含量的实验

测定方法,加深对干燥操作过程及其机理的理解;

2、学习干、湿球温度计的使用方法,学习被干燥物料

与热空气之间对流传热系数的测定方法;

3、通过实物了解干燥操作中废气循环的流程和概念;

4、实验研究恒速干燥速率,临界湿含量,平衡湿含量

随其影响因素的变化规律;

5、学习过程工业中的有关参数测量、控制仪器的使用

方法、计算机自动在线数据采集和远程控制等知识。

中北大学化工原理课程组

基本原理

当湿物料与干燥介质相接触时,物料表面的水分开始气化,并向周围介质传递。根据干燥过程中不同期间的特点,干燥过程分为两个阶段。

第一阶段为恒速干燥阶段。在过程开始时,由于整个物料的湿含量较大,其内部的水分能迅速地达到物料表面。因此,干燥速率为物料表面上水分的气化速率所控制,故此阶段也称为表面气化控制阶段。在此阶段,干燥介质传给物料的热量全部用于水分的气化,物料表面的温度维持恒定(等于热空气湿球温度),物料表面处的水蒸气分压也维持恒定,故干燥速率恒定不变。

第二阶段为降速干燥阶段,当物料被干燥达到临界湿含量后,便进入降速阶段。此时,物料中所含水分较少,水分自物料内部向表面传递的速率低于物料表面水分的气化速率,干燥速率为水分在物料内部的传递速率所控制,中北大学化工原理课程组

基本原理

故此阶段亦称为内部迁移控制阶段。随着湿含量逐渐减少,物料内部水分的迁移速率也逐渐减小,故干燥速率不断下降。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。

恒速阶段的干燥速率和临界含水量是干燥过程研究和干燥器设计的重要数据,本实验在恒定干燥条件下对浸透水的帆布进行干燥,测定干燥曲线和干燥速率曲线,目的是掌握恒速段干燥速率和临界含水量的测定方法及其影响因素。

1、干燥速率的测定GCdXGC?XU????Sd?S??中北大学化工原理课程组

基本原理

2、被干燥物料的重量G

G?GT?GD

3、物料的干基含水量X

G?GCX?GC4、恒速阶段的对流传热系数α

USrtwQ???S?tt?tw中北大学化工原理课程组

设备参数

(1)洞道干燥器的洞道截面积A为:0.0221m2;

(2)鼓风:上海兴益电器厂BYF7132型三相低噪声中压风机,最大出口风压为1.7kPa,电机功率为0.55kW;

(3)空气预热器:三个电热器并联,每个电热器的额定功率为450W,额定电压为220V;

(4)重量变送器:量程0-200g,精度0.1级,输出0-5V,供电电源12VDC;

(5)压差变送器:量程0-10kPa,精度0.5级,输出4-20[mA],供电电源24VDC;

(6)显示仪表

a.重量显示:输入0-5V,显示0-200g,供电电源220VAC;b.压差显示;c.温度显示及控制仪表。中北大学化工原理课程组

实验步骤

1、实验前的准备工作

(1)将被干燥的物料试样在水中进行充分浸泡。

(2)向湿球温度计的蓄水池中补充适量的水,使池内水面上升至适当位置

(3)将被干燥物料的空支架安装在洞道内。

(4)全开新鲜空气进口阀和废气排出阀,全关废气循环阀。

(5)将空气流量调节阀全开,以启动时保护电机。

(6)将空气预热器加热电压调节旋钮拧至全关状态。防止启动时功率过大,烧坏加热器。

中北大学化工原理课程组

实验步骤

2、装置的实验操作方法

(1)按下电源开关的绿色按键,再按风机开关按钮,开动风机。

(2)调节三个蝶阀到适当的位置,将空气流量调至指定读数。

(3)在温度显示控制仪表上,按住[set]键2、3秒钟,直至sv窗口显示[SU],此时pv窗口所显示的即为干燥器的干球温度所要达到的指定值,可通过仪表上的上移、左移键改变设定值,设定值设定好后按一下[set]键,改变到下一参数的设定(此后的参数不需改变),然后按一下[A/M]键回到仪表控制状态。按下加热开关,让电热器通电。

中北大学化工原理课程组

实验步骤

2、装置的实验操作方法

(4)干燥器的流量和干球温度恒定达5分钟之后并且数字显示仪显示的数字不在增长,即可开始实验。此时,读取数字显示仪的读数作为试样支撑架的重量(GD)。

(5)将被干燥物料试样从水盆内取出,控去浮挂在其表面上的水份,将支架从干燥器内取出,再将支架插入试样内直至尽头。

(6)将支架连同试样放入洞道内,并安插在其支撑杆上。注意:不能用力过大,使传感器受损。

(7)立即按下秒表开始计时,并记录显示仪表的显示值;然后每隔一段时间记录数据一次(记录总重量和时间),直至同样时间内重量的减少0.1g时,即可结束实验。

中北大学化工原理课程组

实验步骤

3、结束实验

先将加热停止,然后取出被干燥物料,其次关闭各个仪表电源开关,最后停止风机,清扫实整理验室。

中北大学化工原理课程组

注意事项

(1)在安装试样时,一定要小心保护传感器,以免用力过大使传感器造成机械性损伤。

(2)在设定温度给定值时,不要改动其它仪表参数,以免影响控温效果。

(3)为了设备的安全,开车时,一定要先开风机后开空气预热器的电热器。停车时则反之。

(4)突然断电后,在次开启实验时,检查风机开关、加热器开关是否已被按下,如果被按下,请再按一下使其弹起,不再处于导通状态。

中北大学化工原理课程组

实验报告要求

1、按有关公式计算出干燥速率,含水率等;

2、作出干燥曲线和干燥速率曲线;

3、计算临界湿含量。

中北大学化工原理课程组

实验思考题

1、干燥曲线必须在恒定干燥条件下测定,实验中哪些条件要恒定?

2、当空气的温度与流量改变时,试推想干燥速度曲线的变化。

3、在70~90℃之间的空气流中干燥经过相当长的时间,能否得到绝对干料?

4、为什么在操作中要先开鼓风机送气,然后再通电加热?

中北大学化工原理课程组

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