洞道干燥实验(3000字)

发表于:2020.9.4来自:www.fanwen118.com字数:3000 手机看范文

洞道干燥实验

一、 实验目的

1、熟悉并掌握洞道干燥仪器的原理及操作步骤。

2、掌握干燥曲线和干燥速率曲线的测定方法。

3、学习物料含水量的测定方法。

4、加深对物料临界含水量Xc的概念及其影响因素的理解。

5、计算恒速阶段的干燥速率以及降速阶段干燥速率线斜率。

6、学习用误差分析方法对实验结果进行误差估算。

二、 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,

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 *

洞道干燥实验

图1 干燥速率曲线

u?dw (kg/m3s) (1) Ad?

2

2式中:u —— 干燥速率 [kg/ms] A —— 干燥表面 [m]

d?—— 相应的干燥时间 [s]

dw—— 汽化的水分量 [kg]

因为

式中: Gcdw??Gcdx u? 所以式(1)可改写为 GdxG?xdw??c?c (2) Ad?Ad?A??—— 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。

?Gs(i)?GcGs(i?1)?Gc?Gc?x?Gc????Gs(i)?Gs(i?1) (3) GGcc??

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。

xi?xi?1?Gs(i)?Gs(i?1)?x?????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)。

三、 仪器与试剂与实验流程图

实验装置为洞道式循环干燥器(见图2),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;

3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。

实验装置图

洞道干燥实验

四、实验步骤

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试样,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。

五、 实验数据及处理

1、 实验数据记录

表1 干燥速率曲线实验数据记录

洞道干燥实验

洞道干燥实验

洞道干燥实验

洞道干燥实验

洞道干燥实验

洞道干燥实验

洞道干燥实验

洞道干燥实验

洞道干燥实验

洞道干燥实验

洞道干燥实验

洞道干燥实验

2、干燥操作实验流程示意图

3、数据处理

表2 数据处理

洞道干燥实验

根据实验结果绘制出干燥曲线、干燥速率曲线,并得出恒定干燥速率、临界含水量、平衡含水量。

干燥曲线图3:

洞道干燥实验

洞道干燥实验

洞道干燥实验

w/g

洞道干燥实验

t/s.

干燥速率曲线图4:

0.8

0.6

U/g/m2s0.4

0.2

0.0

X /kg水/kg绝干料

由干燥速率曲线可得恒定干燥速率:0.73g/ms

由干燥速率曲线可得临界含水量:0.8 kg水/kg绝干料

平衡含水量:(3.85-3.35)/3.35=0.149 kg水/kg绝干料

4、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。

空气流量增大,恒定干燥速率增大,临界含水量不变

2

六、结果与讨论

由干燥速率曲线可见,实验结果大体上还是和理论相一致,预热阶段时间很短,数据记录得不是很及时表现得不是很明显,只体现在第一个点;恒速阶段,干燥速率基本不变,但是具体的点波动较大,应该是晶体管继电器在控制温度时,是在一定范围波动,从而使得干燥速率的波动;降速阶段,还是比较准确的。

七、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:不能得到绝干物料,因为热空气的相对湿度没有到零,并且到降速阶段干燥速率受物料内部水分扩散速率控制,所以相当长时间不能得到绝干物料。要得到绝干物可采用提高温度,降低干燥空气的相对湿度,以及降压处理。

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:可确定干燥的几个阶段,预热阶段,恒速阶段,降速阶段,以及干燥所需要的大概时间。 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:好处是在保证一定传质推动力的前提下节约热能,要尽量使反应速率控制在恒速阶段,使用废气循环可使传质动力不至于过大而使物料分解,变形,开裂等。调节新鲜空气和废气的比例来控制传质推动力为一适当的范围。

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:因为若先开电热器加热会使干燥器中流过空气温度开始偏高,从而使空气入口温度测量出现误差。 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。




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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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?

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