干燥实验(6900字)

发表于:2019.4.24来自:www.fanwen118.com字数:6900 手机看范文

八 干燥实验

姓名:孙 学号:0904500

8.1 实验目的

1、了解气流常压干燥设备的流程和工作原理;

2、测定物料的干燥曲线和干燥速率曲线;

3、测定传质系数KH。

8.2 实验原理

干燥实验是在恒定的干燥条件下进行的,即实验操作为间歇式,采用大量的热空气干燥少量的湿物料,空气进出干燥器的温度、湿度、流速及物料的接触方式不变。

干燥曲线是指物料的平均干基湿度和温度随干燥时间而变化的关系曲线。干燥速率曲线则是指干燥速率随平均干基湿度而变化的曲线。

平均干基湿度是指1kg绝干物料中含水分的Kg数。绝干物料是把物料放在烘箱内,保持物性不变的条件下干燥至恒重而得。

1、干燥曲线

如图2-2-8-1所示,AB为预热阶段,BC为恒速阶段,CD为降速阶段。

2、干燥速率曲线

图2-2-8-2称干燥速率曲线,它可由图2-2-8-1干燥的数据整理而得。C点对应的湿度叫临界湿度Xo,E点对应的湿度叫平衡湿度XP。

干燥实验

图2-2-8-1 干燥曲线

干燥实验

图2-2-8-2 干燥速率曲线

干燥速率曲线的形状随物料内部结构的不同而异。像纸板等多孔吸水性物料,干燥时水分借毛细孔作用由物料内部向表面迁移,干燥过程有恒速和降速两阶段,恒速阶段如图2-2-8-2中BC直线段,降速阶段曲线常似图中CD段。对于沙石类无孔固体,干燥时水分是借扩散作用由物料内部向表面迁移,此类物料的干燥常常不存在恒速阶段,作图时可用一水平虚线表示其恒速干燥过程,而它们的降速干燥阶段常似图中DE段形状。测定不同时间的湿料质量后,可按下列公式计算物料的湿度X和干燥速率u。

W?GW?GC[kg] (1) X?W

GC[kg水/kg绝干料] (2)

?W??(Wi?Wi?1)[kg] (3)

??i??i??i?1 [s] (4) u?3600?W

A??? [kg水/m·h] (5) 2

式中:Gc——绝干物料质量[kg]

Gw——干燥过程称得的湿料质量[kg]

W——干燥过程湿料中尚含有的水分量[kg]

X——物料的平均干基湿度[kg水/kg绝干料]

△W——汽化水分量[kg]

τi,τi-1——前后二次测定时间[s]

△τ——汽化△W水分所需要时间[s]

A——干燥面积[m2]

u——干燥速率[kg水/m·h]

式(3)中的负号表示W值随时间增加而减少。

3、恒速阶段传质系数的求取

在恒速阶段干燥过程的质量传递速率可用下式计算:

2 um?KH(HW?H) [kg水/m·h] (6) 2

式中:um——恒速阶段干燥速率平均值,可由作图求得

KH——传质系数[kg水/m2·h·△H]

Hw——空气的饱和湿度[kg水/kg干空气],可查图表或用下式计算:

HW?2.34?10?6tW2.1 (7)

H——空气的湿度[kg水/kg干空气],可查图表,若当干球温度为70、80、90℃时也可用下列式子计算:

当t?70C时,H?4.02?10

当t?80C时,H?2.90?10

当t?90C时,H?3.37?10000?3tWtW3.77 (8) (9) (10) ?94.43?10tW4.98

式中:t——空气干球温度[℃]

tw——空气湿球温度[℃]

将以上的查图所得值或计算所得值代入下式便可计算传质系数。

KH?um/(HW?H) [kg水/m·h·△H] (11) 2

8.3 设备流程简介

实验设备如图2-2-8-3所示,空气由风机1输送,经孔板流量计4计量,电热器6加热后进干燥室10,与湿物料12接触,出干燥室后再入风机循环使用。风机出口的温度计3为计算空气流量时的需要而设,斜压压差计5与孔板4配套构成流量计以测定空气流量,电热器6内有三组电热丝,其中一组通过温控器(未画出)与导电温度计7相连,用温度计7可控制空气温度。干球温度8、湿球温度9和干球温度13用于测量热空气进出干燥室的状态参数。天平11左臂吊着湿物料12,在右臂托盘上加砝码即可称得湿物料的相对重量。蝶阀14为调节空气流量用,但只能半关,以免空气断流后电热器6被烧毁。气阀15和气阀2为微调空气进、出量之用。

8.4 实验步骤

1、熟悉各仪表阀门的使用方法,打开蝶阀4,起动风机和电热器,检查风机和电器仪表是否正常,然后停电停机。

2、将导电温度调至设定值,向湿球温度计9注水,把天平调至平衡,蝶阀开2/3,关闭两气阀。

3、将已知质量的绝干物料加入指定量的水,若是干砂则搅拌均匀,若是纸板则让水扩散均匀,再称湿物料的质量以确定加入水量。

4、把湿物料挂于干燥室内从天平左臂垂下的挂钩上,向右臂托盘上加砝码,称取湿料的相对重量。

5、从右托盘上减去相当于所加入水质量1/10左右的砝码(记下取出砝码质量),此时天平由于物料相对偏重而倾科,起动风机和电热器,同时按下秒表1。

6、待天平恢复平衡即停秒表1,同时按下秒表2,记下秒表1及各仪表读数。再从右盘减去与第一次相同质量的砝码,……,如此重复操作直至物料中95%以上的水分被汽化为止。

7、实验完毕,停电热器和风机,取出干物料称重以核对汽化水分量。

干燥实验

1、风机 2、排气气阀 3、温度计 4、孔板 5、压差计

6、电热器 7、控温器 8、干球温度计 9、湿球温度计 10、干燥室

11、天平 12、湿物料 13、温度计 14、蝶阀 15、进气气阀

图2-2-8-3 气流常压干燥实验设备图

干燥操作实验流程示意图

干燥实验

干燥实验

干燥实验

干燥实验

干燥实验

干燥实验

干燥实验

干燥实验

干燥实验

干燥实验

干燥实验

8.5 实验原始数据

样品尺寸 = 10.4cm X 6.1cm X 1.5cm

样品表面积 A= 0 .017638 平方米

绝干样品质量 = 83.6克

初始含水量 = 32.4克

序号 分钟 减重量,g 减重差值,g 湿含量(X) 干燥速率(U)

______________________________________________________________________

1 0 0 0 0.3876 0

----------------------------------------------------------------------

2 4 2.03 2.03 0.3633 1.73

----------------------------------------------------------------------

3 7.5 3.98 1.95 0.3400 1.90

----------------------------------------------------------------------

4 11 5.98 2 0.3160 1.94

----------------------------------------------------------------------

5 14.5 7.99 2.01 0.2920 1.95

----------------------------------------------------------------------

6 18 10.01 2.02 0.2678 1.96

----------------------------------------------------------------------

7 21.5 12.03 2.02 0.2437 1.96

----------------------------------------------------------------------

8 25 14.05 2.02 0.2195 1.96

----------------------------------------------------------------------

9 28.5 16.06 2.01 0.1955 1.95

----------------------------------------------------------------------

10 32 18.06 2 0.1715 1.94

----------------------------------------------------------------------

11 35.5 20.06 2 0.1476 1.94

----------------------------------------------------------------------

12 39 22.03 1.97 0.1240 1.91

----------------------------------------------------------------------

13 42.75 24.02 1.99 0.1002 1.81

----------------------------------------------------------------------

14 47 25.98 1.96 0.0768 1.57

----------------------------------------------------------------------

15 52.5 27.91 1.93 0.0537 1.19

----------------------------------------------------------------------

16 60.25 29.87 1.95 0.0304 0.856

----------------------------------------------------------------------

8.6 数据处理及表

干燥实验

8.7计算举例

以第8组实验数据为例:

?7?21.5min?1290s,?8?25min?1500sGW?116g?0.116kg,GC?83.6g?0.0836kg

W7?12.03g?0.01203kg,W8?14.05g?0.01405kg

干燥过程湿料中尚含有的水分量:

W?GW?GC?0.116?0.0836?0.0324kg

物料的平均干基湿度: X?W

GC?0.03240.0836?0.3876?kg水kg绝干料?

汽化水分量:

?W??(W7?W8)???0.01203?0.01405

汽化△W水分所需要时间: ??0.00202kg

????8??7?1500?1290?210s [s]

干燥面积:

A?0.017638m2

干燥速率: u?3600?W

A????3600?0.00202

0.017638?210?1.96[kg水/m·h] 2

8.8 结果分析与讨论

1、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。

2、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。

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。 *

8.9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。

5、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




第二篇:干燥实验题目 4500字

干燥实验

1. 测定干燥速率曲线的工业意义?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。

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。

2. 真空干燥适用于什么情况下的干燥?为什么?

3. 什么是表面气化控制?什么是内扩散控制?

(1)当湿物料和热空气接触时,被预热升温并开始干燥,在恒定干燥条件下,若水分在表面的汽化速率小于或等于从物料内层向表面层迁移的速率时,物料表面仍被水分完全润湿,干燥速率保持不变,称为等速干燥阶段或表面汽化控制阶段。

(2)当物料的含水量降至临界湿含量以下时,物料表面仅部分润湿,且物料内部水分向表层的迁移速率又低于水分在物料表面的汽化速率时,干燥速率就不断下降,称为降速干燥阶段或内部扩散阶段。

4. 影响干燥速率的因素有哪些? 恒定干燥条件是指什么?

(1)被干燥物料本身: 固体物料层的厚度、形状尺寸大小、含水量、含水的性质、物料的吸水性等。

(2)加热介质(热空气): 空气的温度、湿度和流速;空气与湿物料的接触方式等。 恒定干燥条件是指空气的温度、湿度和流速、空气与湿物料的接触方式恒定。

5.什么是干燥?

干燥方法是物料除湿的一种常用方法,即利用热能,使湿物料中的湿分气化而去湿的方法。干燥操作同时伴有传热和传质。该方法耗能较大,工业上往往将机械分离法和干燥法联合起来除湿,即先用机械方法尽可能除去湿物料中的大部分湿分,然后再利用干燥方法继续除湿。

6.什么是干燥速率?

单位时间被干燥物料的单位表面上除去的水分量称为干燥速率。

7.干燥速率曲线分为哪两个阶段?各有什么特点?

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。

干燥实验题目

干燥过程分为3个阶段:Ⅰ物料预热阶段, Ⅱ恒速干燥阶段, Ⅲ降速干燥阶段。

8.什么是临界湿含量?平衡湿含量?

9.为何在干燥实验开始时,一定要先开风机后开加热器,而结束时则相反?

防止热量聚集,烧坏电加热器。

10.毛毡含水是什么性质的水分?

11.实验过程中干、湿球温度计是否变化?为什么?

12.恒定干燥条件是指什么?

13.如何判断实验已经结束?

14. 如何测定恒速干燥阶段物料与空气之间对流传热系数?

UC?tw?103Q???S??tt?tw[W/(m2.℃)]

15.干燥实验数据计算举例:

被干燥物料的干基含水量 X: X?Gi?Gc

i

Gc

[kg水/kg绝干物料]

Xi?1?

Gi?1?Gc

Gc

[kg水/kg绝干物料]

两次记录之间的平均含水量 XAV: X AV ? Xi?Xi?1 [kg水/kg绝干物料]

2

GC?10?3dXGC?10?3Xi?1?Xi

? ?两次记录之间的平均干燥速率: U ? ? ? ? [kg水/(s·m2)]

SdTSTi?1?TI

干燥实验题目

干燥实验题目

干燥实验题目

2.01.81.61.4

X(kg/kg)

1.21.00.80.60.40.20.0

10

20

30

40

50时间(分)

60

70

80

90

100

图二 干燥曲线

干燥实验题目

6.0

5.0

U×10-4(kg/s·M34.03.02.0

1.0

0.0

0.00.20.40.60.81.01.21.41.61.8

XAV(kg/kg)

图三 干燥速率曲线

16.干燥试样放置处的空气流量及空气流速?

273干燥试样放置处的空气流量: V ? ?t [m3/h] ? V试273?t0

V干燥试样放置处的空气流速:u ?

干燥实验题目

[m/s] 3600?A

17. 干燥实验中空气流速如何调节?

空气流速由风速调节阀 (碟形阀)调节。任何时候这个阀都不允许全关,否则电热器就会因为空气不流动而过热,引起损坏。

18.干燥实验中如何测湿球温度?

湿度计安装前应检查图中A处是否畅通;水从喇叭口加入,注意加至刚到U形管下端顶部为止,不要过多,以避免流入风道内。实验过程,视蒸发情况,中途加水一、二次。

19. 干燥操作要点:

(1)实验前量取试样尺寸(长、宽、高),并记录绝干试样的质量。

(2)将已知绝干质量的试样放入水中浸泡片刻,让水分均匀扩散至整个试样,然后取出称取湿试样质量。

(3)检查电子天平是否灵活,并复零位。

(4)往湿球温度计内入适量的加水。

(5)依次开启电源总开关、仪表电源和风机开关(空气流量调节阀全开,再开风机,启动时保护电机),再调节蝶形阀至预定风速值。

(6)在干球温度显示面板上设定实验所需的温度值。按下加热开关,开始加热。

(7)待空气状态稳定后,打开干燥室门,将湿试样放到支架上,关好干燥室的门。立刻开动秒表,2或3分钟记录一次湿毛毡重量,直到试样接近平衡水分为止(2或3分钟重量差0.1g)。

(8)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。

20. 湿空气在进入干燥器之前,常常先进行预热,这样做有什么好处?

湿空气在进入干燥器之前,常常先进行预热,好处:一是使湿空气的相对湿度下降,增大了其吸取水汽的能力;(1分)二是提高其温度,增大焓值,使其传给物料的热增多,以供给汽化水分所需的热量,同时还提高了干燥器热效率。(1分)

21. 将60℃的湿泥坯(砖)放入80℃的热空气流中干燥,空气的湿球温度为50℃,试说明该泥坯从放入时起到完全干燥为止的温度变化(假设空气量很大,其温度与湿度均保持不变)。 答:该题为恒定干燥条件,开始时,湿泥坯中含有较多的非结合水,这部分非结合水先被干燥,温度由60℃降低至空气的湿球温度50℃(1分);然后泥坯表面维持50℃被干燥,此过程为恒定干燥阶段(2分);然后温度会由50℃不断升高(进入降速阶段)(1分);完全干燥时,达到平衡含水量,泥坯的温度达到热空气流的温度80℃(1分)。

22. 在对流干燥过程中。为什么说干燥介质一湿空气既是载热体又是载湿体?

答:因物料中水分汽化需要热量,此热量由空气供给,而汽化的水汽又要靠空气带走(破坏其平衡状态),使干燥能稳定连续地进行。故湿空气在干燥过程中起到供热、去湿的作用,故称湿空气是载热体又是载湿体。

【选择题】

1、空气湿度一定时,相对湿度φ与温度T的关系是:

a、T越大,φ越大

b、T越大,φ越小

c、T与φ无关

2、临界含水量与平衡含水量的关系是:

a、临界含水量>平衡含水量

b、临界含水量=平衡含水量

c、临界含水量<平衡含水量

3、下列关于干燥速率u的说法正确的是:

a、温度越高,u越大

b、气速越大,u越大

c、干燥面积越大,u越小

4、干燥速率是:

a、被干燥物料中液体的蒸发量随时间的变化率

b、被干燥物料单位表面积液体的蒸发量随时间的变化率

c、被干燥物料单位表面积液体的蒸发量随温度的变化率

d、当推动力为单位湿度差时, 单位表面积上单位时间内液体的蒸发量

5、若干燥室不向外界环境散热时,通过干燥室的空气将经历什么变化过程?

a、等温过程(根据H-I图应为温度降低)

b、绝热增湿过程

c、近似的等焓过程

d、等湿过程(根据H-I图应为增湿过程)

6、本实验中如果湿球温度计指示温度升高了,可能的原因有:

a、湿球温度计的棉纱球缺水

b、湿球温度计的棉纱被水淹没

c、入口空气的焓值增大了,而干球温度未变

d、入口空气的焓值未变,而干球温度升高了

7、本实验装置采用部分干燥介质(空气)循环使用的方法是为了:

a、在保证一定传质推动力的前提下节约热能

b、提高传质推动力

c、提高干燥速率

8、本实验中空气加热器出入口相对湿度之比等于什么?

a、入口温度:出口温度

b、出口温度:入口温度

c、入口温度下水的饱和和蒸气压:出口温度下水的饱和蒸气压 d、出口温度下水的饱和和蒸气压:入口温度下水的饱和蒸气压

9、物料在一定干燥条件下的临界干基含水率为:

a、干燥速率为零时的干基含水率

b、干燥速率曲线上由恒速转为降速的那一点上的干基含水率 c、干燥速率曲线上由降速转为恒速的那一点上的干基含水率 d、恒速干燥线上任一点所对应的干基含水率

10、等式(t-tw)a/r=k (Hw-H)在什么条件下成立?

a、恒速干燥条件下

b、物料表面温度等于空气的湿球温度时

c、物料表面温度接近空气的绝热饱和温度时

d、降速干燥条件下

e、物料升温阶段

11、下列条件中哪些有利于干燥过程进行?

a、提高空气温度

b、降低空气湿度

c、提高空气流速

d、提高入口空气湿度

e、降低入口空气相对湿度

12、若本实验中干燥室不向外界散热,则入口和出口处空气的湿球温度的关系是:

a、入口湿球温度>出口湿球温度

b、入口湿球温度<出口湿球温度

c、入口湿球温度=出口湿球温度

13. 为什么干燥操作过程要保证空气流速、温度不变?

a.干燥进行的彻底

b.干燥速度快

c.保证干燥条件恒定

d.干燥物料不受损

14.影响恒速干燥过程的因素有哪些?

a、空气(干燥介质)的温度、湿度和流量

b、物料的表面积、非结合水含量及物料的空隙情况

c、湿份的蒸汽压等

d、以上各条都是

15.当某种物料的衡算干燥段不易测定时,可采用什么办法解决?

a、采用“小量”减少砝码重量的办法

b、适当降低空气流量

c、采用“小量”减少砝码重量的办法

d、上面a、b的办法较好

16.在干燥实验中,提高空气的进口温度则干燥速率__A__;若提高进口空气的湿度则干燥速率___B__。

A.提高 B. 降低 C. 不变 D. 不确定

填空:

1、根据干燥过程的特点,干燥过程分为( )阶段。恒速干燥阶段也称为( 表面 汽化 ) 控制阶段,物料表面的( 温度 )和( 水蒸汽分压 )维持恒定,故( 干燥速率 )恒定不变。降速干燥阶段亦称为(内部迁移 )控制阶段。( 物料湿含量 )和( 物料内部水分的迁移速率 )逐渐减小,故( 干燥速率 )不断下降。

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