江 苏 大 学
实 验 报 告
系别食品科学与工程 班级食品1002 姓名 周婧 学号3100901032
干燥实验
一、 实验目的
1.学习流化床的操作，掌握流化床的一些基本概念。
2.测定流化干燥速率曲线。
3.研究热空气流速对干燥速率的影响（选做）。
4.研究热空气温度对干燥速率的影响（选做）。
5.测定流体通过颗粒层的压降（选做）。
二、实验原理
在干燥设备的设计计算中，往往要了解物料由初始含水量降到最终含水量时，物料应在干燥器内的停留时间，然后就可计算各种干燥器的工艺尺寸。由于干燥过程速率的资料。
通过测定干燥过程中物料的含水量或物料的表面温度与干燥时间的关系可以得到干燥曲线，即X
曲线或
曲线。
干燥速度u等于单位时间从单位被干燥物料的面积上除去的水分重量，即
只要测出各个时间段内物料的失水量就可以计算物料的干燥速度。干燥速度受很多因素的影响，它与物料及干燥介质都有关系。在干燥条件不变的情况下，对于同类的物料，当干燥面积一定是，干燥速度是物料湿含量的函数，表示此函数关系的曲线成为干燥速度曲线。干燥速度曲线也可由干燥曲线求出。、
流化操作状态因为具有较好的传热传质效果，在工业中得到广泛应用。流化床干燥器是工业中常见的干燥器。流体自下而上通过固体颗粒床层时，当流体的流速增大至一定程度时，全部颗粒刚好悬浮于向上流动的流体中而能作随机运动，床层处于起始流化状态或临界流化状态。随后，流体流速增大，颗粒床层空隙率增大，但流体的实际速度超过颗粒的沉降速度时，达到气流输送状态。流化可分为散式流化和聚式流化。
聚式流化的特点为：床层分为乳化相和气泡相。乳化相为固体浓度大的气固均匀混合物，是连续相。气泡相为气泡和可能夹带的少量固体颗粒，是分散相。出于气泡在上界面处破裂，所以上界面是以某种频率上下波动的不稳定截面，床层压降也随之波动。聚式流化见于大多数气—固系统。
散式流化的特点为：流体为连续相，固体颗粒均匀分散在流体中，床层没有气泡产生，有一稳定的上界面。通常两相密度差小的系统趋向散式流化，如大多数液—固系统。
流化床的不正常操作状态有腾涌和沟流。腾涌是由于小气泡合并成大气泡并将床层分成几段。气泡到达上部破裂后颗粒分散落下。沟流是由于床层有短路，流体不与颗粒均匀接触通过沟道穿过。能够进行良好流化的颗粒的直径为20500
。
三、实验流程及设备
1.流化干燥试验流程
流化干燥试验的流程如图所示
2.实验设备
实验设备有：（1）除尘器（袋滤器），
；（2）干燥塔塔体，
质高温玻璃；（3）加水器，
；（4）气体转子流量计，LZB-25，
，（5）流量调节阀；（6）温度计，，
铜电阻；（7）温度计，，铜电阻；（8）固体物料取样器；2.3克/次；（9）实验用干燥物料，30—40目变色硅胶；（10）压差计，
水；（11）电加热器，3KW。另有实验用电子天平、微波炉和烘箱。
四、实验步骤及操作要点
1.打开空气旁路阀，接通气源并缓慢调节风量（调节旁路阀），使干燥塔中颗粒物料处于良好的流化状态（注意压差计读数，勿使测压指示液冲出），观察整个过程物料的状态和测压计读数的变化。
2.向加水器中加入适量的水，调节加水器下部铜旋塞，勿使注入干燥塔的水流速度过大。加水时应使取样器保持拉出位置，同时塔内处于流化状态。
3.开通风源，打开阀5，调节空气流量为
，接通电源，在智能温度调节仪AI-708上设定控制温度
（由老师操作，防止破坏已经设定好的程序），加热时注意安全。
4.在气体的流量和温度维持稳定的条件下，每隔一定时间（10min）记录床层温度，并取样分析固体物料的含水量，烘箱温度105℃烘1h，或微波炉干燥
min，天平1/1000精度。
5.取样器的样品槽，在试验中应开口向下。取样时转向上，水平拉出，然后，转动拉杆，倒出样品，拉杆复位。颗粒需回收使用。
6.实验进行直至物料温度明显升高，温度大于61℃，硅胶变蓝即可停止。
7.实验停止步骤：切断电源，待空气进口温度低于50℃后，然后停止送风。
8.当塔中需要补充硅胶物料时，写下袋滤器后可加入。
9.当更换硅胶物料时，可用吸尘器的皮管伸入塔体内即可全部吸出。
五、实验数据记录及处理
实验条件：
（1）室温：7℃ （2）室内相对湿度：0.52
（3）气体流量：12m3／h （4）热空气温度：104.2℃
六、实验结论及讨论
1. 绘出实验物料在实验条件下的干燥曲线。
2.若要绘出实验物料在实验条件下的干燥速度曲线，如何做？
答：通过各个时间段内失水量求出干燥速度再结合干基含水量，取点连线即可得到所需曲线。
3.测定干燥速度曲线的意义何在？
答:为了进一步研究干燥速度的变化规律，将干燥曲线中的数据整理成干燥速度与干基水含量间的关系曲线，即干燥速率曲线。速率曲线中分为恒速阶段和降速阶段，两个交接处就是临界含水量点。从而我们可以从干燥速率曲线上可以更加清楚的知道干燥的速度变化。
4.流化床干燥器有什么优点和缺点？
答：优点：流化床干燥器、物料受热均匀，热交换充分，干燥强度高，运转平衡、维修方便、 噪音低、寿命长，流态化稳，无死角和吹穿现象。可调性好，适应面宽，对物料表面损伤小。可用于易碎的干燥，物料颗粒不规则时亦不影响工作效果。采用全封闭式的结构，有效的防止了物料与空气间交叉污染，作业环境清洁。
缺点：是易产生腾涌和沟涌。
第二篇：干燥实验报告
化工原理实验 干燥实验
干燥实验
一、实验目的
1、掌握干燥曲线和干燥速率曲线的测定方法。
2、学习物料含水量的测定方法。
3、加深对物料临界含水量Xc的概念及其影响因素的理解。
4、计算恒速阶段的干燥速率以及降速阶段干燥速率线斜率。
5、学习用误差分析方法对实验结果进行误差估算。
二、实验装置
实验装置为洞道式循环干燥器（见图1），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；
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。
3
图1 干燥实验装置原理图
1-风机，2-孔板流量计，3-倾斜式压差计，4-风速调节阀， 5-电加热器，6-干燥室
7-试样架，8-热重天平， 9-电流表，10干球温度计，11-湿球温度计，12-触点温度计
13-晶体管继电器，14—加热开关，15，16—片式阀门
三、实验内容
1、每组在某固定的空气流量和某固定的空气温度下测量一种物料干燥曲线、干燥速率曲 1
化工原理实验 干燥实验 线和临界含水量。
2、测定恒速干燥阶段物料与空气之间对流传热系数。
四、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
dw3 u (kg/ms) (1)Ad* 图2 干燥速率曲线
式中：u —— 干燥速率 [kg/ms]
2 A —— 干燥表面 [m] 2
d?—— 相应的干燥时间 [s]
dw—— 汽化的水分量 [kg]
因为
式中： Gdw??Gcdx 所以式（1）可改写为 dxG?xdwGcc (2) AdAdA? uc—— 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。
2
化工原理实验 干燥实验
GG?G?G??s(i)cs(1i?)cG?x??GG? (3) ?ccs(i)s(1i?)Gcc?G?
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。
G?G?x?xs(i)s(i?1)??1xii?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）。
五、实验操作步骤
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。
六、实验流程示意图
3
化工原理实验 干燥实验
1-风机，2-孔板流量计，3-倾斜式压差计，4-风速调节阀， 5-电加热器，6-干燥室 7-试样架，8-热重天平， 9-电流表，10干球温度计，11-湿球温度计，12-触点温度计
13-晶体管继电器，14—加热开关，15，16—片式阀门
七、实验数据处理
表1 干燥速率曲线实验数据记录
4
化工原理实验 干燥实验 根据以上数据可作出恒定干燥条件下的干燥曲线如下：
根据 udw
GcdxGc?x (2)AdAdA?
式中： Gc—— 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。
Gc?x??GGs(i)?cGs(1i?)?Gc?c?G??GGs(i)?s (3)
cG?(1i?)
c
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]
横坐标x为相应于某干燥速率下的物料的平均含水量。
xxi?xi?1
2?G
s(i)?Gs(i?1)??1
?2G? (4)
c?
物料长5.5cm，宽3.0cm，高1.6cm，计算数据如下： 5
化工原理实验 干燥实验
由上图可以得出临界含水量Xc= kg水/kg绝干料 ，平衡含水量X= kg水/kg绝干料
*
八、结果分析与讨论
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。
6
*
化工原理实验 干燥实验 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。
九、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，相当一部分时间后会达到平衡，即达到平衡含水量，而平衡含水量所对应的湿度不为0；为得到绝干物料可以用把物料磨成粉末增大干燥面积，也可以换用其他的干燥设备。
（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：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：节约能源，提高热效率，同时有利于维持干燥介质的温度和湿度不变。在干燥热敏性物料或易变形、开裂的物料使用废气循环可以降低干燥介质的温度及提高干燥介质的湿度，降低干燥速率防止物料经历过高的温度变质。
（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：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。
u/10-3(Kg/m2 s）
0.554
7
化工原理实验 干燥实验
2.065
2.030
1.991
1.841
1.823
1.814
1.806
1.468
1.289
1.116
0.946
0.792
0.620
0.464
0.313
0.163
0.018
0.011
0.005
0.002
0.000
0.554 0.554 0.609 0.554 0.277 0.138 0.138 0.581 0.565 0.548 0.537 0.487 0.543 0.493 0.476 0.476 0.460 0.022 0.017 0.011 0.006
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