化 工 原 理 实 验 报 告

实  验  名  称：     干燥速率曲线的测定     

                                                                                                                                              

学          院：        化学工程学院        

专          业：       化学工程与工艺       

班          级：        化工09－5班        

姓          名：  陈茜茜  学  号 09402010501

同 组 者 姓 名：       孙彬芳   陈俊燕       

指  导  教  师：          周国权            

日          期：      2011年11月03日      

一、    实验目的

1、熟悉常压洞道式(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

1、干燥曲线：物料含水量X与干燥时间t的关系曲线。

物料干基含水量

                                                 (1)

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。 

2、干燥速率曲线：表示干燥速率变化的曲线，干燥速率指单位时间、单位干燥面积上汽化的水分质量。

a、干燥速率的测定

                             (2)

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；

           —时间间隔内干燥气化的水分量，kg。

b、恒速干燥阶段，物料表面与空气之间对流传热系数的测定

                 (3)

                             (4)

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)；

            t_w—干燥器内空气的湿球温度，℃；

            t—干燥器内空气的干球温度，℃；

            r_tw—t_w℃下水的气化热，J/ kg。 

c、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：

                (5)

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，m³/ s；

t—干燥器内空气的温度，℃。

                    (6)

                           (7)

式中：C₀—流量计流量系数，C₀=0.67

       A₀—节流孔开孔面积，m²；

       d₀—节流孔开孔直径， 第1~4套d₀=0.0500 m，第5~8套d₀=0.0450 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。

  3、临界湿含量Xo：由实验测定，从所得干燥速率曲线上读取。

  4、含水率：

     a、湿基含水率w=W/G_总

     b、干基含水率X=W/Gc

        G_总= W+ Gc

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。实验装置如图所示。

1-风机 2-孔板流量计 3-空气进口温度计 4-质量传感器 5-干燥物料

6-加热器 7-干球温度计8-湿球温度计 9-洞道干燥器 10-废气排出阀

11-废气循环阀 12-新鲜空气进气阀 13，14，15，16,17-参数显示仪表

图1 干燥装置图

2、主要设备及仪器

(1)鼓风机：MY250W，250W

    (2)电加热器：4.5KW

    (3)干燥室：180mm×180mm×1250mm

    (4)干燥物料：湿毛毡

(5)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，开启仪表。

(2)打开仪表控制柜上的风机电源开关，开启风机，这是加热管停止按钮灯亮。

(3)按下加热管启动按钮，启动加热管电源，刚开始加热时，打开加热管电源开关，可通过仪表实现自动控制及调节旋钮实现手动控制干球温度。干燥室温度要求恒定在70℃。

(4)将毛毡加入一定量的水并使其润湿均匀，注意水量不能过多或过少。

(5)当干燥室温度恒定在70℃时，一定在老师的指导下十分小心地悬挂于称重传感器下的托盘上。

(6)记录时间、毛毡和剩余水的重量，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。

(7)待毛毡恒重时，即为实验终了时，按下停止按钮，停止加热，注意保护称重传感器，小心取下毛毡。

(8)等20分钟后，当干球温度降到30度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。

五、    原始实验数据（附页）

表一：

冷空气流量Vmax=76.8m³/h      Vmin=72.2m³/h       V=1/2(Vmax+ Vmin)=74.5 m³/h

托盘质量：29.2g               绝干物料量：13.6g

毛毡长：11.79cm               毛毡宽：11.79cm              毛毡高：0.30cm

凹槽长：5.89cm                凹槽宽：0.9cm

S=0.0267m²

干球温度t=1/2(t_max+t_min)= 1/2(75.9+61.1)=68.5℃

湿球温度t_w=1/2(t_wmax+t_wmin)= 1/2(69.9+57.8)=63.85℃

六、    数据处理

以第一分钟的数据为例，

G’=83.7-29.2=54.5g

Gc’=13.6g

X=(54.5-13.6)/13.6=3.007

△  W=83.7-84.2=0.5g

U=△W/S△t=0.5/(0.0267*1)=1.124 kg/(m²·h)

表二

1、绘制干燥曲线(失水量~时间关系曲线)

2、根据干燥曲线作干燥速率曲线

3、从干燥速率曲线读出临界湿含量Xc=0.65(kg水/kg绝干料)

七、    结果分析与讨论

本实验相对来说操作较简单，没有特别复杂的地方，但要注意一点就是取放毛毡时必须轻拿轻放不能用力！

本次实验取得效果较理想。图表数据精确度较高。但也不可避免的存在误差，最终影响临界含水量的确定。分析原因如下：

1、精密称重仪的秤盘与风速方向未能完全平行，流体流动的非理想性致使秤盘上下存在压差，仪器读数未能精确反映实际的质量变化。

2、实验过程中的数据记录依赖电脑软件，各数据的测量均依靠传感器完成，该系统误差也需加以考虑。

3、在计算毛毡的表面积时，其实际形状并不是理想的矩形，使所计算的表面积有所误差。且毛毡横向地放置，其各表面的干燥情况并不一致。

4、实验时温度需要人为的控制，温度不断在65到75摄氏度之间徘徊也会影响我们对实验数据获取的精确性，影响实验结果的精确度。

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：干球温度是变化的。干球温度是指空气温度，由于空气流量是不稳的，干燥温度是在70℃上下波动的。

湿球温度也是变化的。由于失水量是在变化的，同时湿球温度也是变化的。

  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：毛毡恒重，即重量显示仪的读数不变。 但实际试验中不可能出现恒定不变的情况，会有上下的小浮动。

第二篇：干燥速率曲线测定实验