化 工

原 理 实 验 报 告

学 院： 化学工程学院 专 业： 化学工程与工艺 班 级： 精化08－1班 姓 名： 占叶勇 学 号 08402010433 指 导 教 师： 张亚静 日 期： 20xx年10月19

日

实 验 名 称： 干燥速率曲线的测定实验

一、实验目的

1.熟悉厢式干燥器的构造和操作；

2.测定在恒定干燥条件（即热空气温度、湿度、流速不变，物料与气流的接触方式不变）下的湿物料干燥曲线和干燥速率曲线；

3.测定该物料的临界湿含量X0；

4.掌握有关测量和控制仪器的使用方法。

二、实验原理

干燥过程可分为两个阶段，分别为恒速干燥阶段和降速干燥阶段。

1.干燥速率的测定

U?dW'

Sd???W'

S?? (1)

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'

Gc' (2)

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?dW'

Sd??dQ'

rtwSd?

Uc?rtw

t?tw??(t?tw)rtw (3) ?? (4)

式中：?—恒速干燥阶段物料表面积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。

三、实验装置流程

1.装置流程

空气用风机送入电加热器，经加热的空气流入干燥室，加热干燥室中的湿毛毡后，经排出管道排入大气中。随着干燥过程的进行，物料失去的水分量由称重传感器和智能数显仪表记录下来。实验装置如图1所示。

图1 干燥装置流程图

1-风机；2-管道；3-孔板流量计；4-加热器；5-厢式干燥器；6-气流均布器；7-重量传感器；8-湿毛毡；9-玻璃视镜门；10-仪控柜；11-蝶阀

2.主要设备及仪器

鼓风机：MY250W，250W

电加热器：4.5KW

干燥室：180mm×180mm×1250mm

干燥物料：湿毛毡

称重传感器：YZ108A型，0-300g

四、实验步骤及注意事项

1.实验步骤

1)打开仪表控制柜上的仪表电源开关，打开风机电源开关，再按下加热管启动按钮，通过仪表自动控制干燥室温度在70℃。

2)将毛毡加水润湿均匀，注意水量不能过多或过少。

3)当干燥室温度恒定在70℃时，将是毛毡小心地悬挂于称重传感器下的托盘上。

4)记录时间和毛毡剩余水的重量，每分钟记录一次数据；每两分钟记录一次干球温度和湿球温度。

5)待毛毡恒重时，即实验终了，按下停止按钮，停止加热，小心取下毛毡。

6)等干球温度降到30℃左右时关闭风机电源、仪表电源，清理实验设备。

2.注意事项

1)必须先开风机，后开加热器，否则加热管可能会被烧坏。

2)特别注意传感器是非常精密的仪器，且其负荷量仅为300g，放取毛毡时必须十分小心，绝对不能下拉或用力上提，

否则会完全损坏称重传感器导致不能再使

用。

3)风量不得低于50m3/h，否则会因为风量过小而使加热管烧坏。

六、数据记录并处理

表1 实验相关数据表

S=2×11.8×10-2×11.8×10-2-2×6.5×10-2×0.6×10-2+2×11.8×10-2×0.3×10-2+2×11.8×10-2×0.3×10-2+2×6.5×10-2×0.4×10-2 =0.02887m2

图2 x与t关系图

根据origin软件作图得：y=0.000457x2

-0.08378x+3.353

图3 X与U关系图

由干燥速率曲线知：Xc=1.25水/Kg绝干物料。

七、结果分析与讨论

从本次实验的结果来看所得的干燥曲线图和干燥速率图与理想的图还是存在一定的误差。可能存在的原因：1.风机工作时提供的空气流量在小范围内有所波动。2.本实验要求干球温度要控制在70℃左右，但是该实验装置在刚开始实验时就远远超过70℃对实验结果造成很大的影响，实验过程中温度也在上下波动。

八、思考题解答

1.毛毡含水是什么性质的水分？

答：毛毡含水有自由水和平衡水，其中干燥除去的为自由水。

2.实验过程中干、湿球温度计是否变化？为什么？

答：都有变化。因为物料中汽化出来的水分对空气的湿度、温度有影响。

3.恒定干燥条件是指什么？

答：在间歇干燥实验中，用大量的热空气干燥少量的湿物料，空气的温度、湿度、气速及流动方式都恒定不变。

4.如何判断实验已结束？

答：前后几次固体湿物料的重量基本不变或变化很小，即可认为毛毡恒重，则实验结束。

第二篇：干燥速率测定

实验十  洞道干燥操作和干燥速度曲线的测定

一、实验目的

    1、学习干燥曲线和干燥速率曲线的实验测定方法，加深对干燥过程及其机理的理解。

    2、学习干湿球温度湿度计的使用方法，学习被干燥物料与热空气之间对流传热系数测定方法。

    3、了解水分在物料内部的扩散速率与物料结构以及物料中水分性质的关系

二、实验内容

     1、测定一定干燥条件下的物料干燥曲线及干燥速率曲线。

三、基本原理

     干燥操作是采用某种方式将热量传给含水物料，使含水物料中水分蒸发分离的操作，干燥操作同时伴有传热和传质，过程出较复杂，目前仍依赖于实验解决干操问题。

     确定湿物料的干燥条件，例如已知干燥要求，当干燥面积一定时确定所需干操时间;或干操时间一定时，确定所需干燥面积。因此，必须掌握物料的干燥特性即干燥速度曲线。

     物料的含水量，一般多指干物料总量的水分含量，即以湿物料为基准的水分含量，用符号w表示。但因干燥时物料总量在变化，所以采用以干料量为基准的含水率C表示较为方便，w和C之间有如下关系:

                 或           （1）

      若将非常湿的物料置于一定的干燥条件下，例如在有一定湿度、温度和风速的大量热空气流中，测定被干燥物料的质量和温度随时间的变化如图(10--1)所示的关系。

     干燥过程分为如下三个阶段:1、物料预热阶段;II恒速干燥阶段和III降速干燥阶段。非常潮湿的物料其表面有液态水存在，当它置于恒定干燥条件下，则其温度近似等于热风的湿球温                                                                                                                                                                                                      度t_W， 到达此温度新的阶段称为I阶段。在随后的第二阶段中，由于表面存在有液态水，物料温度约等于空气的湿球温度t_W，传入的热量只用来蒸发物料表面水分。在第II阶段中含水率C随时间成比例减少，因此其干燥速率不变，亦即为恒速干燥阶段。在第III阶段中，物料表面已无液态水存在，亦即若水分由物料内部的扩散慢于物料表面的蒸发，则物料表面将变干，其温度开始上升，传入的热量因此而减少，且传入的热量部分消耗于加热物料，因此干燥速率很快降低，最后达到平衡含水率而终止。II和III交点处的含水率称为临界含水率用C_w表示。对于第II、III阶段很长的物料，第I阶段可以忽略，温度低时，或根据物料特性亦可无第二阶段。

   干燥速率为单位时间内在单位干燥面积上汽化的水分质量：

                          （2）

式中：   u一干燥速率，kg/m²·s；         w一汽化水份量,kg;

         S一干燥物料汽化面积，m²;        τ一干燥时间，S;

         Gc—湿物料中绝干物料的质量，kg  X—湿物料的含水率，kg水/kg绝干物料

   干基含水量X：

         X=湿物料中水分的质量(kg)/湿物料中绝干物料的质量(kg)

   干燥曲线：

         干燥曲线即物料的X与干燥时间τ之间的变化关系曲线，X=F(τ)，干燥曲线形

   状决定于物料性质与干燥工况。

   干燥速率曲线：

         干燥速率U二dW/sdτ

         干燥速率曲线常用U=F(X)标绘，其形状决定于物料性质与干燥工况。

    应该注意，干燥特性曲线，临界含水率均显著地受到物料和热风的接触状态(和干燥器种类有关)、物料大小、形态的影响，例如对干粉状物料，一粒粒呈分散状态，在热风中进行干燥时，除于燥面积更大外，一般其临界含水率低，干燥也容易，若成堆积状态，使热风平行流过堆积物料表面进行干燥，则其临界含水率变大，干燥速度也变慢。因此，在不可能采用欲选用的干燥器进行实验时，尽可能在实验室中模拟近似于干燥器内物料与热风的接触状态，以求得临界含水率及干燥特性曲线。

     恒速阶段空气至物料表面的对流传热系数

                      （3）

式中:    U。一临界干燥速率，kg/m²·S;      r_LW一t_w时水的汽化潜热，kJ/kg;

        t一空气干球温度，K；             t_w一空气湿球温度，K。

    流量计处体积流量的"标定值”V₂₀[m³/h]用流量标定曲线读出或用其回归式算出。

    流量计处体积流量的实际值

                            （4）

问题引导：

1、为什么实验中要保持进气温度不变？

2、洞道干燥器为何要保温？

 四、实验主要设备仪表及流程

1、 

主要流程

2、 

主要设备及仪表

      风机 、孔板流量计、孔板压差计、加热器、风速调节阀、玻璃视窗、干燥室、式样架、仪表、压力表、电流表、电位调节器、控制开关及加热指示灯。

      重量传感器 精度：0.0g   型号：708T。

  干球温度计 精度：0.1℃  型号：708T

      湿球温度计 精度：0.1℃  型号：708T

      新参数：干燥物料面积：s=0.045m²          

              空气流通的横截面积A=0.029m²

      老参数：干燥物料面积：s=0.0272m²          

              空气流通的横截面积A=0.008m²

五、装置操作步骤

    1、先检查各部分电路是否连接完好，开关处于关闭状态，电位器逆时针旋到头，风机连接是否完好。

    2、向湿球温度计下的小碗中加入适量水。至有少量水溢出为止。

    3、放上托架，接通总电源，打开电源开关。

    4、打开风机开关后再开加热开关，将加热调节钮向顺时针方向缓慢旋转，同时注意与其对应的电流表示数不可太大。

    5、待温度升到预设值时，系统再预热15一30分钟。

    6、先记录空载时的质量，放上被干燥物，再记录放入绝干物料后的质量。

    7、将绝干物料取出，充分湿润后，放入干燥箱中，同时用秒表开始计时，记录各显示仪表显示出来的数据。

    8、待干燥物料质量不再下降时，即为干燥终点。

    9、关闭加热开关，系统温度下降到50度以下时再关闭风机，然后关闭总电源。将物料及托架都拿出，结束实验。

六、注意事项

  1、为防止电炉丝过热，开车时可先开风机再开加热系统，否则加热系统不能正常工作，停车时应先关加热，待系统温度降到50度以下再关风机。禁止在不通风的情况下开加热系统。

  2、每次实验前应先开风机，再开加热系统，预热15一30分钟后再开始实验。

  3、由于称重传感器系精密仪器，实验过程中要特别注意保护，尤其是不能磕、碰、或承受900克以上的力。要求每次上托架时，尽可能轻拿轻放，严禁用力压。

  4、由于正常使用中，加热器不需太大的电流(第一、二段为2一6A，第三段为2一4A)，所以，实验中不可将电流调的太大，否则将烧毁熔断器

  5、由于称重传感器的零点在温度变化时，有少量漂移，所以干燥过程中以干燥物质量不减少为干燥终点判断依据。

  6、每次实验前应先往湿球温度计下的小碗中加水，水量要加满内称小碗，以有少量溢出为判断依据。

  7.整个实验过程要保持进气温度不变。

七、实验数据处理及实验报告

 1、在计算机上进行数据处理。

   2、绘制干燥曲线即物料的X与干燥时间τ之间的变化关系曲线。

 3、绘制干燥速率曲线，即U和X之间的关系曲线。

 4、列出一组数据，写出计算过程。

 5、对实验结果进行分析讨论。

八、思考题

    1、在70～80℃的空气流中干燥经过相当长的时间，能否得到绝对干料?

    2、测定干燥速率曲线的意义何在?

3、 有一些物料在热气流中干燥，希望热气流相对湿度要小，而有一些物料则要在相对湿度较大些的热气流中干燥，为什么?

4、 为什么在操作中要先开鼓风机送气，而后再通电加热?

附表：

洞道干燥实验数据记录

  绝干物料量[g]：        U形管压差R[mmH₂O]：     

  湿球温度[℃]：         干球温度[℃]：        空气进口温度[℃]：