教案-洞道干燥(5100字)

发表于:2020.8.8来自:www.fanwen118.com字数:5100 手机看范文

洞道干燥实验

一、 实验目的:

1. 了解常压干燥设备的构造,基本流程和操作;

2. 测定物料干燥速率曲线及传质系数;

3. 研究气流速度对恒定干燥速率的影响;(选作)

4. 研究气流温度对恒定干燥速率的影响。(选作)

二、 实验原理及说明:

1、干燥曲线

干燥曲线即物料的干基含水量x与干燥时间θ的关系曲线。它说明物料在干燥过程中,干基含水量随干燥时间的变化关系:

x=F(θ) (1)

典型的干燥曲线如图3-11所示。

实验过程中,在衡定的干燥条件下,测定物料总质量随时间的变化,直到物料的质量恒定为止。此时物料与空气间达到平衡状态,物料中所含水分即为该空气条件下的平衡水分。然后将物料的绝干质量,则物料的瞬间干基含水量为:

X?W?Wc(Kg水/kg绝干物料) Wc(2)

式中:W——物料的瞬间质量(kg)

WC——物料的绝干质量(kg)

将X对θ进行标绘,就得到如下图所示的干燥曲线。

教案洞道干燥

图1、 干燥曲线和干燥速率曲线

干燥曲线的形状由物料性质和干燥条件决定。

2、干燥速率曲线

干燥速率曲线是指在单位时间内,单位干燥面积上气化的水分质量。

Na?dw?w?Ad?Ad??kgm?s?2

2?3? A——干燥面积(物料的表面积)(m)

W——从被干燥物料中除去的水分质量(kg)

干燥面积和绝干物料的质量均可测得,为了方便起见,可近似用下式计算干燥速率: Na?dw?w22 [kg/ms] 或 [g/ms] ?Ad?A??(4)

本实验是通过测出每挥发一定量的水分(Δw)所需要的时间(Δθ)来实现测定干燥速率的。

影响干燥速率的因素很多,它与物料性质和干燥介质(空气)的情况有关。在干燥条件不变的情况下,对同类物料,当厚度和形状一定时,速率Na是物料干基含水量的 0

函数。Na = f(X) (5)

3、传质系数(恒速干燥阶段)

干燥时在恒速干燥阶段,物料表面与空气之间的传热速率和传质速率可分别以下面两式表示:

dQAd????t?tw?

Ad??KH?Hw?H? (6) (7)

Q——由空气传给物料的热量(KJ)

α——对流传热系数(Kw/m℃)

t、tw——空气的干、湿球温度(℃)

KH——以湿度差为推动力的传质系数(kg/m2s△H)

H、Hw——与t、tw相对应的空气的湿度(kg/kg干空气)

当物料一定,干燥条件恒定时,α,KH的值也保持恒定。在恒速干燥阶段物料表面保持足够润湿,干燥速率由表面水分汽化速率所控制。若忽略以辐射及传导方式传递给物料的热量,则物料表面水分汽化所需要的潜热全部由空气以对流的方式供给,此时物料表面温度即空气的湿球温度tw,水分汽化所需热量等于空气传入的热量,即: 2

rw?dw?dQ rw—tw时水的 汽化潜热(KJ/Kg) (8) 因此有:rw?dwdQ? A?d?A?d?

(9) 即: rwKh?Hw?H????t?tw?

KH??

rw?t?tw (10) Hw?H

对于水—空气干燥传质系统,当被测气流的温度不太高,流速>5m/s时,上式(10)又可简化为:

KH??

1.09 (11)

KH的计算:

(1)查H、Hw :

由干、湿球温度t、tw,根据湿焓图或计算出相应的H,Hw;

(2)计算流量计处的空气性质:

因为从流量计到干燥室虽然空气的温度、相对湿度发生变化,但其湿度未变。因此,我们可以利用干燥室处的H来计算流量计处的物性。已知测得孔板流量计前气温是tL,则:

流量计处湿空气的比体积:vH=(2.83×10-3+4.56×10-3H)(t+273) [kg水/m3干气] 流量计处湿空气的密度是:ρ=(1+H)/vH [kg/m3湿气]

(3)计算流量计处的质量流量m[kg/s]:

测得孔板流量计的压差计读数为ΔP [Pa]:

1

流量计的孔流速度:u0?C0?

2??P

?

[m/s] 本实验C0=0.74。

流量计处的质量流量:m=u0×A0×ρ [kg/s] A0为孔板孔面积 (4)干燥室的质量流速G[kg/m2s]:

虽然从流量计到干燥室空气的温度、相对湿度、压力、流速等均发生变化,但两个截面的湿度H和质量流量m却一样。因此,我们可以利用流量计处的m来计算干燥室处的质量流速G:

干燥室的质量流速为:G=m/A [kg/m2s] A为干燥室的横截面积 (5)传热系数α的计算:

干燥介质(空气)流过物料表面可以是平行的,也可以是垂直的,也可以是倾斜的。实践证明,只有空气平行物料表面流动时,其对流传热系数最大,干燥最快最经济。因此将干燥物料做成薄板状,其平行气流的干燥面最大,而在计算传热系数时,因为两个垂直面面积较小、传热系数也远远小于平行流动的传热系数,所以其两个横向面积的影响可忽略。

根据α经验式:对水-空气系统,当空气流动方向与物料表面平行,其质量流速G=0.68~8.14kg/m2s;t=45~150℃。

??0.0143G0.8 [kw/m2℃]

(6)计算KH:

由(12)计算出α代入(11)式即可用式计算出传质系数KH。

(12)

三、实验装置

教案洞道干燥

2

本装置由离心式风机送风,先经过一圆管经孔板流量计测风量,经电加热室加热后,进入方形风道,流入干燥室,再经方变圆管流入蝶阀可手动调节流量(本实验装置可由调节风机的频率来调节风量,实验时蝶阀处于全开状态),流入风机进口,形成循环风洞干燥。

为防止循环风的湿度增加,保证恒定的干燥条件,在风机进出口分别装有两个阀门,风机出口不断排放出废气,风气进口不断流入新鲜气,以保证循环风湿度不变。

为保证进入干燥室的风温恒定,保证恒定的干燥条件,电加热的二组电热丝采用自动控温,具体温度可人为设定。

本实验有三个计算温度,一是进干燥室的干球温度(为设定的仪表读数),二是进干燥室的湿球温度,三是流入流量计处用于计算风量的温度,其位置如图所示。

本装置管道系统均由不锈钢板加工,电加热和风道采用保温。

有关参数:

中压风机:全风压2KPa, 风量22m3/min ,750w

圆管内径:73.6 mm

方管尺寸:150×200 mm (宽×高)

孔板流量计:全不锈钢,环隙取压,孔径57.01mm,m=0.6 C0=0.74

电加热:二组2×1.5 Kw,自动控温

压差传感器:无锡梅园WMF—2000,0~5000 Pa

压差显示仪表:宇电501

热电阻传感器:Pt100

温度数显仪表:宇电501

温度控制器:宇电518

称重传感器:北京正开MCL—L ,0—1000g

称重显示仪表:北京正开MCK—ZS

干燥湿物料:羊毛毡,尺寸为130×80×10(长×宽×厚),绝干重21克 本实验消耗和自备设施:

电负荷:3+0.75Kw

四、实验步骤:

1、 将待干燥试样浸水,使试样含有适量水分约70克左右(不能滴水),以备干燥实验用。

2、 检查风机进出口放空阀应处于开启状态;往湿球温度计小杯中加水;

3、 检查电源连接,开启仪控柜总电源。启动风机开关,并调节阀门,使仪表达到预定的风

速值,一般风速调节到600~900Pa;

4、 风速调好后,通过温控器仪表手动调节干燥介质的控制温度(一般在80—95℃之间)。

开启加热开关,温控器开始自动控制电热丝的电流进行自动控温,逐渐达到设定温度。

5、 放置物料前调节称重显示仪表显示回零。

6、 状态稳定后(干、湿球温度不再变化),将试样放入干燥室架子上,等约2分种,开始

读取物料重量(最好从整克数据开始记录),记录下试样质量每减少3克时所需时间,直至时间间隔超过6分钟左右时停止记录;

7、 取出被干燥的试样,先关闭加热开关。当干球温度降到60℃以下时,关闭风机的开关,

关闭仪表上电开关。

友情提示

1、干球温度一般控制在80—95℃之间。

2、放物料时,手要用水淋湿以免烫手;放好物料时检查物料是否与风向平行。

3

注意事项

1、在总电源接通前,应检查相电是否正常,严禁缺相操作。

2、不要将湿球温度计内的湿棉纱弄脱落,调试好湿球温度后,最好不要让学生乱动。

3、所有仪表按键最好由老师提前设定或调节好,学生不要乱动。

4、开加热电压前必须开启风机,并且必须调节变频器有一定风量,关闭风机前必须先关闭电加热,且在温度降低到60℃以下时再停风机。本装置在设计时,加热开关在风机通电开关下游,只有开启风机开关才能开电加热,若关闭风机,则电加热也会关闭。虽然有这样的保护设计,但是我们还是希望用户在操作时按照说明书进行。

五、调试记录与计算示例

本实验在厂内经过调试数据见附页,现以第1组数据为计算示例:

1、干燥速率曲线

干基湿含量:X?W?WC69?21??2.286WC21[g/g]

干燥速率:Na??w3??0.7164A??0.0250?167.5[g/(m2?S)]

式中:物料表面积A=2(0.13*0.08+0.08*0.01+0.13*0.01)=0.0250 m2

2、KH的计算:

(1)计算H、Hw :

查得湿球温度tw下:水的饱和蒸汽压Ps= 7113 [Pa] 水的汽化潜热rw=2402 [KJ/Kg] HW?0.622Ps7113?0.622?0.04696 101325?Ps101325?7113

H?HW?(t?tW)1.091.09?0.04696?(98.8?39.4)?0.02000 rW2402

(2)计算流量计处的空气性质:

流量计处湿空气的比体积:

vH?(2.83?10?3?4.56?10?3H)(t?273)?(2.83?10?3?4.56?10?3?0.02)(83.4?273)

?1.041[m3/Kg干气]

流量计处湿空气的密度是:ρ=(1+H)/vH =(1+0.02)/1.041=0.980 [kg/m3湿气]

(3)计算流量计处的质量流量m[kg/s]:

流量计的孔流速度:

q?C0?A0?2??P

??0.74?0.0025512?1000?0.085280.980[m3/S]

3.14?0.057012

??0.002551[m2] 式中:A0?44

流量计处的质量流量:m=q×ρ=0.08528×0.980=0.08357 [kg/s] ?d02C0?0.74

4

(4)干燥室的质量流速G[kg/m2s]:

干燥室的质量流速为:G=m/A=0.08357/0.03=2.786 [kg/m2s] A=0.15×0.2=0.03 m2 干燥室的流速为:u=q/A=0.08528/0.03=2.843 [kg/m2s] (5)传热系数α的计算:

??0.0143G0.8?0.0143?2.7860.8?0.03246 [kw/m2℃]

(6)计算KH: KH?

?

1.09

?

0.03246

?0.029781.09

[Kg/m2?S]

3、实测恒速干燥阶段的传质系数

从干燥速率曲线图中可得恒速阶段的平均干燥速率:Na=0.72 [g/m2S] 实测传质系数为:KH?

Na0.72/1000

??0.02671

HW?H0.04696?0.0200

[Kg/m2?S]

数据记录表格1:设备物料有关恒定数据

教案洞道干燥

教案洞道干燥

教案洞道干燥

实验报告要求:

绘制干燥速率曲线图,研究气流速度和气流温度与恒定干燥速率的关系(绘制成两条曲线),确定最佳干燥条件。

思考题:

5

1.影响干燥速率的因素有哪些?

2.干燥必要的条件是什么 ?

3.对流干燥过程的特点是什么?

4.空气的湿度是如何定义的

5.相对湿度是如何定义的?

6.湿球温度是指什么温度?跟什么有关?

7.湿空气的比容如何定义的?计算式是什么?

8.什么是临界含水量?它与那些因素有关?

9.干燥过程中,产生降速干燥的原因是什么?

6




第二篇:洞道干燥(1) 400字

洞道干燥1

洞道干燥1

116.3-95.3=21g2

洞道干燥1

空气的湿度H:0.0137kg水/kg干气

湿球温度30℃时: 查到空气的饱和湿度:HS,Tw为0.018kg水/kg干气每人用一个干燥速率U代入公式求传质系数kH

因为α/KH=1.09kJ/(kg干气*℃),求出传热系数α

平均含水量X

洞道干燥1

0.79290.77620.75950.73570.71900.70000.67140.65240.63330.60710.58100.55480.53330.51430.49050.4714

洞道干燥1

0.45710.43810.41900.40000.37860.36190.35000.33330.31430.29760.28570.26900.25000.23330.21430.20000.18810.16670.13810.1167

洞道干燥1

0.10000.08100.06430.05000.03810.03100.01900.00710.0024

洞道干燥1

洞道干燥1

洞道干燥1

洞道干燥1

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