干燥速率速率曲線的測定實(shí)驗(yàn)

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1、實(shí)驗(yàn)名稱：干燥速率曲線測定實(shí)驗(yàn)學(xué)院：化學(xué)工程學(xué)院專業(yè)：化學(xué)工程與工藝班級(jí)：化工班姓名：學(xué)號(hào)：序號(hào)：同組者姓名：指導(dǎo)教師：日期：一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．熟悉常壓洞道式（廂式）干燥器的構(gòu)造和操作；2．測定在恒定干燥條件（即熱空氣溫度、濕度、流速不變，物料與氣流的接觸方式不變）下的濕物料干燥曲線和干燥速率曲線；3．測定該物料的臨界濕含量X0；4．掌握有關(guān)測量和控制儀器的使用方法。二、基本原理當(dāng)濕物料與干燥介質(zhì)相接觸時(shí)，物料表面的水分開始?xì)饣?，并向周圍介質(zhì)傳遞。根據(jù)干燥過程中不同期間的特點(diǎn)，干燥過程可分為兩個(gè)階段。第一個(gè)階段為恒速干燥階段。在過程開始時(shí)，由于整個(gè)物料的濕含量較大，其內(nèi)部

2、的水分能迅速地達(dá)到物料表面。因此，干燥速率為物料表面上水分的氣化速率所控制，故此階段亦稱為表面氣化控制階段。在此階段，干燥介質(zhì)傳給物料的熱量全部用于水分的氣化，物料表面的溫度維持恒定（等于熱空氣濕球溫度），物料表面處的水蒸汽分壓也維持恒定，故干燥速率恒定不變。第二個(gè)階段為降速干燥階段，當(dāng)物料被干燥達(dá)到臨界濕含量后，便進(jìn)入降速干燥階段。此時(shí)，物料中所含水分較少，水分自物料內(nèi)部向表面?zhèn)鬟f的速率低于物料表面水分的氣化速率，干燥速率為水分在物料內(nèi)部的傳遞速率所控制。故此階段亦稱為內(nèi)部遷移控制階段。隨著物料濕含量逐漸減少，物料內(nèi)部水分的遷移速率也逐漸減小，故干燥速率不斷下降。恒速

3、段的干燥速率和臨界含水量的影響因素主要有：固體物料的種類和性質(zhì)；固體物料層的厚度或顆粒大??；空氣的溫度、濕度和流速；空氣與固體物料間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方式。恒速段的干燥速率和臨界含水量是干燥過程研究和干燥器設(shè)計(jì)的重要數(shù)據(jù)。本實(shí)驗(yàn)在恒定干燥條件下對(duì)毛氈物料進(jìn)行干燥，測定干燥曲線和干燥速率曲線，目的是掌握恒速段干燥速率和臨界含水量的測定方法及其影響因素。⒈干燥速率的測定（7-1）式中：—干燥速率，kg/（m2·h）；—干燥面積，m2，（實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場提供）；—時(shí)間間隔，h；—時(shí)間間隔內(nèi)干燥氣化的水分量，kg。⒉物料干基含水量（7-2）式中：—物料干基含水量，kg水/kg絕干物料；—固體

4、濕物料的量，kg；—絕干物料量，kg。⒊恒速干燥階段，物料表面與空氣之間對(duì)流傳熱系數(shù)的測定（7-3）（7-4）式中：—恒速干燥階段物料表面與空氣之間的對(duì)流傳熱系數(shù)，W/（m2·℃）；—恒速干燥階段的干燥速率，kg/（m2·s）；—干燥器內(nèi)空氣的濕球溫度，℃；—干燥器內(nèi)空氣的干球溫度，℃；—℃下水的氣化熱，J/kg。⒋干燥器內(nèi)空氣實(shí)際體積流量的計(jì)算由節(jié)流式流量計(jì)的流量公式和理想氣體的狀態(tài)方程式可推導(dǎo)出：（7-5）式中：—干燥器內(nèi)空氣實(shí)際流量，m3/s；—流量計(jì)處空氣的溫度，℃；—常壓下t0℃時(shí)空氣的流量，m3/s；—干燥器內(nèi)空氣的溫度，℃。（7-6）（7-7）式中：C0—

5、流量計(jì)流量系數(shù)，C0=0.67A0—節(jié)流孔開孔面積，m2；d0—節(jié)流孔開孔直徑，d0=0.050m；ΔP—節(jié)流孔上下游兩側(cè)壓力差，Pa；ρ—孔板流量計(jì)處時(shí)空氣的密度，kg/m3。三、實(shí)驗(yàn)裝置1．裝置流程空氣用風(fēng)機(jī)送入電加熱器，經(jīng)加熱的空氣流入干燥室，加熱干燥室中的濕毛氈后，經(jīng)排出管道排入大氣中。隨著干燥過程的進(jìn)行，物料失去的水分量由稱重傳感器和智能數(shù)顯儀表記錄下來。實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。圖1干燥裝置圖1-風(fēng)機(jī)2-可移動(dòng)實(shí)驗(yàn)框架3-旁路閥4-氣路管道5-差壓傳感器6-不銹鋼孔板流量計(jì)7-電加熱管8-風(fēng)量均布器9-支桿10、11-濕球、干球溫度傳感器12-可視門13-精密稱重

6、傳感器14-蝶閥315-蝶閥216-蝶閥117-總電源空氣開關(guān)18-儀表電源開關(guān)19-變頻器電源開關(guān)20-風(fēng)機(jī)電源切換開關(guān)21-電加熱管停止按鈕22-干球溫度手自動(dòng)切換開關(guān)及手動(dòng)調(diào)節(jié)旋鈕23-干球溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)儀24-指示燈25-電加熱管啟動(dòng)按鈕26-加熱管電壓指示27-智能風(fēng)量控制儀28-智能多路液晶顯示儀29-變頻器（1）風(fēng)機(jī)電源切換開關(guān)：有三個(gè)位：直接、停止、變頻分別為風(fēng)機(jī)電源由電網(wǎng)直接提供、風(fēng)機(jī)停止和風(fēng)機(jī)電源由變頻器提供。（2）智能多路液晶顯示儀的1~3通道分別為：空氣流量、濕球溫度、稱重重量。（3）風(fēng)機(jī)電源切換開關(guān)：為3位開關(guān)，當(dāng)開關(guān)打到左邊位置時(shí)為直接電源給風(fēng)

7、機(jī)供電；當(dāng)開關(guān)打到中間位置時(shí)為停止位置；當(dāng)開關(guān)打到右邊位置時(shí)為變頻器輸出電源給風(fēng)機(jī)供電。相應(yīng)上面的指示燈指示的是直接風(fēng)機(jī)供電時(shí)的風(fēng)機(jī)電源指示。（4）風(fēng)量控制：可通過儀表實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制及調(diào)節(jié)旋鈕實(shí)現(xiàn)手動(dòng)風(fēng)量控制，但風(fēng)量不得低于50m3/h，否則會(huì)因?yàn)轱L(fēng)量過小而使燒壞加熱管。控制方法是：1）手動(dòng)控制時(shí)，將風(fēng)量手自動(dòng)切換開關(guān)打到手動(dòng)位置，通過調(diào)節(jié)手動(dòng)旋鈕即可對(duì)變頻器輸出控制，從而控制風(fēng)機(jī)風(fēng)量；2）自動(dòng)控制時(shí)，將手自動(dòng)切換開關(guān)打到自動(dòng)位置，這時(shí)可通過儀表對(duì)變頻器輸出控制，從而也實(shí)現(xiàn)了對(duì)風(fēng)機(jī)風(fēng)量的控制。2．主要設(shè)備及儀器（1）鼓風(fēng)機(jī)：MY250W，2