干燥速率曲線測(cè)定實(shí)驗(yàn)講義

1、干燥速率曲線測(cè)定實(shí)驗(yàn)講義一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 掌握干燥曲線和干燥速率曲線的測(cè)定方法。2 學(xué)習(xí)物料含水量的測(cè)定方法。3 加深對(duì)物料臨界含水量 Xc 的概念及其影響因素的理解。4 學(xué)習(xí)恒速干燥階段物料與空氣之間對(duì)流傳熱系數(shù)的測(cè)定方法。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 每組在某固定的空氣流量和某固定的空氣溫度下測(cè)量一種物料干燥曲線、干燥速率曲線和臨界含水量。2. 測(cè)定恒速干燥階段物料與空氣之間對(duì)流傳熱系數(shù)。三、 實(shí)驗(yàn)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(kāi)始?xì)饣?，并向周?chē)橘|(zhì)傳遞。根據(jù)干燥過(guò)程中不同期間的特點(diǎn)，干燥過(guò)程可分為兩個(gè)階段。第一個(gè)階段為恒速干燥階段。在過(guò)程開(kāi)始時(shí)，由于整個(gè)物料的濕含量較大，其內(nèi)部的水

2、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(chēng)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(chēng)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少，故干燥速率不斷下降。恒速段的干燥速率和臨界含水量的影

3、響因素主要有：固體物料的種類(lèi)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(guò)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)帆布物料進(jìn)行干燥，測(cè)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(cè)定方法及其影響因素。11 干燥速率的測(cè)定» （7-1）式中： U 干燥速率，kg /（m2·h）；2Dt 時(shí)間間隔，h；DW ' Dt 時(shí)間間隔內(nèi)干燥氣化的水分量，kg。2 物料干基含水量G'-Gc'（7-2）Gc'式中： X 物料干基含水量，kg 水

4、/ kg 絕干物料；G' 固體濕物料的量，kg；Gc' 絕干物料量，kg。3 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(cè)定Uc = = = （7-3）rtwa = （7-4）t - t w式中： a 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·）；2t w 干燥器內(nèi)空氣的濕球溫度，；t 干燥器內(nèi)空氣的干球溫度，；rtw t w 下水的氣化熱，J/ kg。4 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： Vt 干燥器內(nèi)空氣實(shí)際流量，m3/ s；t 0 流量計(jì)處空氣的溫度，；Vt 0 常壓下 t

5、0時(shí)空氣的流量，m3/ s；t 干燥器內(nèi)空氣的溫度，。2U =dW ' DW 'SdtSDtS 干燥面積，m ，（實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場(chǎng)提供）；X =dW ' dQ' a (t - t w )Sdtrtw SdtUc × rtwUc 恒速干燥階段的干燥速率，kg/（m ·s）；Vt = Vt 0 ´273 + t273 + t0Vt0 = C0 ´ A0 ´2 ´ DPr（7-6）pd 0 （7-7）4式中：C0流量計(jì)流量系數(shù)，C0=0.67A0節(jié)流孔開(kāi)孔面積，m2；d0節(jié)流孔開(kāi)孔直徑， 第套 d0=0.0500

6、m，第套 d0=0.0450 m；P節(jié)流孔上下游兩側(cè)壓力差，Pa；孔板流量計(jì)處 t 0 時(shí)空氣的密度，kg/m3。四、 實(shí)驗(yàn)裝置與流程1. 仿真工藝圖圖 1. 洞道干燥實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)圖2. 主體設(shè)備表 1 干燥設(shè)備的結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)東位號(hào)名稱(chēng)用途類(lèi)型P101風(fēng)機(jī)提供空氣流量非變頻動(dòng)力裝置U101電加熱器給空氣加熱電導(dǎo)加熱設(shè)備V101洞道干燥器干燥室通風(fēng)設(shè)備A0 =233. 測(cè)量?jī)x表根據(jù)對(duì)流程的認(rèn)識(shí)，在下面的表格中填寫(xiě)相關(guān)內(nèi)容。表 2 測(cè)量?jī)x表認(rèn)識(shí)4. 實(shí)驗(yàn)說(shuō)明空氣通過(guò)閥門(mén) V12 由風(fēng)機(jī)提供動(dòng)力，一定流量的空氣通過(guò)電加熱后進(jìn)入洞道干燥室，干燥里面的濕物料，物料重量的變化通過(guò)重量傳感器傳遞到儀表顯示。攜帶水分

7、的空氣由閥門(mén)V10 排出。旁路閥 V11 用來(lái)調(diào)節(jié)進(jìn)口空氣的濕度和流量。本實(shí)驗(yàn)有四種物料可供選擇，同一種物料下，改變空氣流量和溫度可以做不同的并行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)空氣流量和溫度對(duì)干燥效果的影響。五、 實(shí)驗(yàn)步驟A. 實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作1 將被干燥的物料試樣在水中進(jìn)行充分浸泡；2 向濕球溫度計(jì)的蓄水池中加水；3 全開(kāi)新鮮空氣進(jìn)口閥和廢氣排出閥，全關(guān)廢氣循環(huán)閥；4 將空氣流量調(diào)節(jié)閥全開(kāi)，以啟動(dòng)時(shí)保護(hù)電機(jī)；5 將空氣預(yù)熱器加熱電壓調(diào)節(jié)旋鈕擰至全關(guān)狀態(tài)，防止啟動(dòng)時(shí)功率過(guò)大，燒壞加熱器；B. 實(shí)驗(yàn)操作步驟1 請(qǐng)從四種物料中選擇一種需要實(shí)驗(yàn)測(cè)試的物料。2 輸入實(shí)驗(yàn)參數(shù)，包括支架重量，浸水后物料重量，浸水前物料重

8、量，空氣溫度，環(huán)境濕度，大氣壓力，節(jié)流孔開(kāi)孔直徑和物料面積。3 調(diào)節(jié)送風(fēng)機(jī)吸入口的蝶閥 V12 到全開(kāi)的位置，啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，4 用廢氣排出閥 V10 和廢氣循環(huán)閥 V11 調(diào)節(jié)到指定的流量后，開(kāi)啟加熱電源。在智能儀表中設(shè)定干球溫度，儀表自動(dòng)調(diào)節(jié)到指定的溫度。5 在空氣溫度、流量穩(wěn)定的條件下，用重量傳感器測(cè)定支架的重量并記錄下來(lái)。4儀表位號(hào)單位溫度空氣進(jìn)口溫度計(jì)T101干球溫度計(jì)T102濕球溫度計(jì)T103壓降孔板流量計(jì)壓降PVKpa溫度物料重量傳感器GWg6 在穩(wěn)定的條件下，記錄干燥時(shí)間每隔 2 分鐘干燥物料減輕的重量。直至干燥物料的重量不再明顯減輕為止。7 變空氣流量或溫度，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。8 改變

9、物料，重新進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)。9 關(guān)閉加熱電源，待干球溫度降至常溫后關(guān)閉風(fēng)機(jī)電源和總電源。10 實(shí)驗(yàn)完畢，一切復(fù)原。六、 注意事項(xiàng)1 重量傳感器的量程為（0-200 克），精度較高。2 干燥器內(nèi)必須有空氣流過(guò)才能開(kāi)啟加熱，防止干燒損壞加熱器，出現(xiàn)事故。3 干燥物料要充分浸濕，但不能有水滴自由滴下，否則將影響實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的正確性，請(qǐng)注意輸入物料初始重量的范圍。4 實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后不要改變智能儀表的設(shè)置。七、 報(bào)告內(nèi)容1 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪制出干燥曲線、干燥速率曲線，并得出恒定干燥速率、臨界含水量、平衡含水量。2 計(jì)算出恒速干燥階段物料與空氣之間對(duì)流傳熱系數(shù)。3 試分析空氣流量或溫度對(duì)恒定干燥速率、臨界含水量的影響。

10、八、 思考題1 空氣濕度一定時(shí)，相對(duì)濕度與溫度 T 的關(guān)系是：a、T 越大，越大b、T 越大，越小c、T 與無(wú)關(guān)答案：B2臨界含水量與平衡含水量的關(guān)系是：a、臨界含水量>平衡含水量b、臨界含水量=平衡含水量5c、臨界含水量<平衡含水量答案：A3下列關(guān)于干燥速率 u 的說(shuō)法正確的是：a、溫度越高，u 越大b、氣速越大，u 越大c、干燥面積越大，u 越小答案：A、B4干燥速率是：a、被干燥物料中液體的蒸發(fā)量隨時(shí)間的變化率b、被干燥物料單位表面積液體的蒸發(fā)量隨時(shí)間的變化率c、被干燥物料單位表面積液體的蒸發(fā)量隨溫度的變化率d、當(dāng)推動(dòng)力為單位濕度差時(shí), 單位表面積上單位時(shí)間內(nèi)液體的蒸發(fā)量答案

11、：B5若干燥室不向外界環(huán)境散熱時(shí)，通過(guò)干燥室的空氣將經(jīng)歷什么變化過(guò)程？a、等溫過(guò)程b、絕熱增濕過(guò)程c、近似的等焓過(guò)程d、等濕過(guò)程答案：B、C6本實(shí)驗(yàn)中如果濕球溫度計(jì)指示溫度升高了，可能的原因有：a、濕球溫度計(jì)的棉紗球缺水b、濕球溫度計(jì)的棉紗被水淹沒(méi)c、入口空氣的焓值增大了，而干球溫度未變d、入口空氣的焓值未變，而干球溫度升高了答案：A、B、C67本實(shí)驗(yàn)裝置采用部分干燥介質(zhì)（空氣）循環(huán)使用的方法是為了：a、在保證一定傳質(zhì)推動(dòng)力的前提下節(jié)約熱能b、提高傳質(zhì)推動(dòng)力c、提高干燥速率答案：A8本實(shí)驗(yàn)中空氣加熱器出入口相對(duì)濕度之比等于什么？a、入口溫度：出口溫度b、出口溫度：入口溫度c、入口溫度下水的飽和

12、和蒸氣壓：出口溫度下水的飽和蒸氣壓d、出口溫度下水的飽和和蒸氣壓：入口溫度下水的飽和蒸氣壓答案：C9物料在一定干燥條件下的臨界干基含水率為：a、干燥速率為零時(shí)的干基含水率b、干燥速率曲線上由恒速轉(zhuǎn)為降速的那一點(diǎn)上的干基含水率c、干燥速率曲線上由降速轉(zhuǎn)為恒速的那一點(diǎn)上的干基含水率d、恒速干燥線上任一點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的干基含水率答案：B10 等式(t-tw)a/r=k (Hw-H)在什么條件下成立？a、恒速干燥條件下b、物料表面溫度等于空氣的濕球溫度時(shí)c、物料表面溫度接近空氣的絕熱飽和和溫度時(shí)d、降速干燥條件下e、物料升溫階段答案：A、B、C11 下列條件中哪些有利于干燥過(guò)程進(jìn)行？a、提高空氣溫度7b、降低空氣濕度c、提高空氣流速d、提高入口空氣濕度e、降低入口空氣相對(duì)濕度答案：A、B、C、E12 若本實(shí)驗(yàn)中干