干燥特性曲线测定实验.docx

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一、试验目的
了解洞道式枯燥装置的根本构造、工艺流程和操作方法。
学习测定物料在恒定枯燥条件下枯燥特性的试验方法。
把握依据试验枯燥曲线求取枯燥速率曲线以及恒速阶段枯燥速率、临界含水量、平衡含水量的试验分析方法。
试验争论枯燥条件对于枯燥过程特性的影响。
二、根本原理
枯燥速率的定义
枯燥速率的定义为单位枯燥面积〔供给湿分汽化的面积〕、单位时间内所除去的湿分质量。即
dW - G dX
U = =
Adt
c
Adt
式中，U－枯燥速率，又称枯燥通量，kg/〔m2s〕；
A－枯燥外表积，m2； W－汽化的湿重量，kg； τ－枯燥时间，s；
Gc－绝干物料的质量，kg；
X－物料湿含量，kg 湿分/kg 干物料，负号表示 X 随枯燥时间的增加而削减。
枯燥速率的测定方法
将湿物料试样置于恒定空气流中进展枯燥试验，随着枯燥时间的延长，水分不断汽化，湿物料质量削减。假设记录物料不同时间下质量G，直到物料质量不变为止，也就是物料在该条件下到达干
燥极限为止，此时留在物料中的水分就是平衡水分X *。再将物料烘干后称重得到绝干物料重Gc，则
物料中瞬间含水率X为

X = G - Gc
Gc
计算出每一时刻的瞬间含水率X，然后将X对枯燥时间τ作图，即为枯燥曲线。由已测得的枯燥曲线
dX
求出不同X下的斜率 dt ，再计算得到枯燥速率U，将U对X作图，就是枯燥速率曲线。
三、试验装置
装置流程
本装置流程如下图。空气由鼓风机送入电加热器，经加热后流入枯燥室，加热枯燥室料盘中的湿物料后，经排出管道通入大气中。随着枯燥过程的进展，物料失去的水重量由称重传感器转化为电信号，并由智能数显仪表记录下来〔或通过固定间隔时间，读取该时刻的湿物料重量〕。
1－风机；2－管道；3－进风口；4－加热器；5－厢式枯燥器；6－气流均布器；7－称重传感器； 8
－湿毛毡； 9－玻璃视镜门； 10，11，12－蝶阀；13－风机入口温度计。
主要设备及仪器
〔1〕鼓风机：BYF7122,370W；
〔2〕电加热器：；
〔3〕枯燥室：180mm×180mm×1250mm；
枯燥物料：试验物料、湿毛毡、湿砂等；
称重传感器：CZ500 型，0～300g。
四、试验步骤与留意事项
试验步骤
放置托盘，开启总电源，开启风机电源。
翻开仪表电源开关，加热器通电加热，旋转加热按钮至适当加热电压〔依据试验室温顺试验讲解时间长短〕。在U型湿漏斗中参加肯定水量，并关注干球温度，枯燥室温度〔干球温度〕要求达 到恒定温度。
将待枯燥物料参加肯定量的水并使其润湿均匀，留意水量不能过多或过少。
当枯燥室温度恒定在75℃时, 将湿料留神地放置于称重传感器上。放置待枯燥物料时应特别留意不能用力下压，因称重传感器的测量上限仅为300克，用力过大简洁损坏称重传感器。
记录时间和脱水量，开头时每分钟记录一次重量数据，之后适当增长间隔；每两分钟记录一次干球温度和湿球温度。
等待枯燥物料恒重时，即为试验终了时，关闭仪表电源，留意保护称重传感器，格外留神地取下枯燥物料。
关闭风机，切断总电源，清理试验设备。
留意事项
必需先开风机，后开加热器，否则加热管可能会被烧坏。
特别留意传感器的负荷量仅为300克，放取待枯燥物料时必需格外留神，确定不能下压，以免损坏称重传感器。
试验过程中，不要拍打、碰扣装置面板，以免引起料盘晃动，影响结果。
五、试验数据记录及处理
1、数据记录及处理
下表中，取 Gc=，依据枯燥曲线方程 y=(-*x),可以得到dX/dt=〔* -〕
exp(-*t)，于是可以计算出下表dX/dt 以及U*A 的值。
时间 t/min
物料质量 G/g
干基含水量 X=
斜率 dX/dt/min
0

〔G-Gc〕/Gc

-
U*A=-Gc*dx/dt

5


-

10


-

15


-

20


-


y = -

R2
=

率速燥干



0









1
-
干基含水率X
依据X 和 U*A 的数据描绘如上的散点图，可以看出X 与 U*A 大致成线性关系，没法区分出恒速阶段和降速阶段，整个枯燥过程近似为一个缓慢降速的阶段。因此，没法读出临界含水量以及平衡含 水量。
4．数据分析争论：
从恒定条件下的枯燥速率曲线 U-X 图可知，该曲线呈缓慢下降，没有消灭明显的恒速枯燥阶段，只能近似的描画出这个速率恒定的阶段，导致这种结果消灭的可能缘由有：①枯燥器本身的系 统误差；②试验时温度继电器的对温度的调整不稳定导致脱水速率的波动。③物料是否均匀，也会 对此产生影响。
物料的枯燥速率与固体物料的种类、性质及外形〔厚度或颗粒大小等〕；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等因素有关。
枯燥速率曲线的意义：枯燥是一个传热传质同时进展的简单过程，目前为止，枯燥的计算仍需要以试验为根底。不同的物料有不同的枯燥特征，因此就有不同的枯燥曲线。通过枯燥曲线可以计 算枯燥过程的时间，这就为枯燥器的设计供给了重要的依据。
六、思考题
什么是恒定枯燥条件？本试验装置中承受了哪些措施来保持枯燥过程在恒定枯燥条件下进展？
答：恒定枯燥条件指枯燥介质的温度、湿度、流速及与物料的接触方式，都在整个枯燥过程中 均保持恒定。本试验中，固定蝶阀使流速固定在 120m 3/h；密封枯燥厢并利用加热保持温度恒
定在75℃；湿料铺平湿毛毡后，枯燥介质与湿料的接触方式也恒定。
掌握恒速枯燥阶段速率的因素是什么？掌握降速枯燥阶段枯燥速率的因素又是什么？
答：恒速枯燥阶段的枯燥速率的大小取决于物料外表水分的汽化速率，亦取打算于物料外部的枯燥条件，所以恒定枯燥阶段又称为外表汽化掌握阶段。降速阶段的枯燥速率取决于物料本身构造、外形和尺寸，而与枯燥介质的状态参数关系不大，故降速阶段又称物料内部迁移掌握阶段。
假设加大热空气流量，枯燥速率曲线有何变化？恒速枯燥速率、临界湿含量又如何变化？为什么？
答：假设加大热空气流量，枯燥曲线的起始点将上升，下降幅度变大，并且到达临界点的时间缩短， 临界湿含量降低。这是由于风速增加后，加快啦热空气的排湿力量。
为什么要先启动风机，再启动加热器？试验过程中干、湿球温度计是否变化？为什么？如何推断试验已经完毕？
答：让加热器通过风冷渐渐加热，避开损坏加热器，反之假设先启动加热器，通过风机的吹风会消灭急冷，高温极冷，损坏加热器。理论上干、湿球温度是不变的，但试验过程中干球温度不变，但湿球温度缓慢上升，估量是由于枯燥的速率不断降低，使得气体湿度降低，从而温度变化。湿毛毡恒重时，即为试验完毕。