洞道式干燥實(shí)驗(yàn)20120904(化制)

1、化工原理實(shí)驗(yàn)二一二年九月修訂（洞道式）1一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩?實(shí)驗(yàn)任務(wù)三 實(shí)驗(yàn)原理四 實(shí)驗(yàn)流程五 操作要點(diǎn)六 數(shù)據(jù)處理七 報(bào)告要求八 方案設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)七洞道式干燥實(shí)驗(yàn)福州大學(xué)化工原理實(shí)驗(yàn)室2一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私舛吹朗窖h(huán)干燥器的結(jié)構(gòu)、基本流程和操作方法。掌握物料干燥速率曲線的測(cè)定方法。了解干燥速率曲線在工業(yè)干燥設(shè)計(jì)中的意義。 3二、實(shí)驗(yàn)任務(wù)實(shí)驗(yàn)任務(wù)（1）在相同介質(zhì)流速、不同介質(zhì)溫度下，測(cè)定恒定干燥速率曲線。實(shí)驗(yàn)任務(wù)（2）在相同介質(zhì)溫度、不同介質(zhì)流速下，測(cè)定恒定干燥速率曲線。 實(shí)驗(yàn)任務(wù)（3）改變紙漿板厚度，在一定的介質(zhì)溫度、介質(zhì)流速下，測(cè)定恒定干燥速率曲線。 溫度變化的比較 介質(zhì)流速變化的比較 物料厚度變化的

2、比較4不同干燥條件 5二、實(shí)驗(yàn)任務(wù) 每個(gè)小組選擇其中一個(gè)實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)報(bào)告綜合4個(gè)小組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，繪制恒定干燥速率曲線，將第2套、第3套、第4套的干燥速率曲線分別與第1套比較。 6 干燥是利用熱量去濕的一種方法， 它不僅涉及到氣、固兩相間的傳熱與傳質(zhì)，而且涉及到濕分以氣態(tài)或液態(tài)的形式自物料內(nèi)部向表面?zhèn)髻|(zhì)的機(jī)理。由于物料的含水性質(zhì)和物料形狀的差異，水分傳遞速率的大小差別很大，概括起來(lái)，它受到物料及其含水性質(zhì)，干燥介質(zhì)的性質(zhì)、流速，干燥介質(zhì)與濕物料接觸方式等各種因素的影響。 目前對(duì)干燥機(jī)理的研究尚不夠充分，干燥速度的數(shù)據(jù)還主要依靠實(shí)驗(yàn)。 三、實(shí)驗(yàn)原理7 若將濕物料置于一定的干燥條件下，如一

3、定的溫度、濕度和氣速的空氣流中，測(cè)定被干燥物料的質(zhì)量和溫度隨時(shí)間的變化關(guān)系，則得圖1所示的曲線，即物料含水量時(shí)間曲線和物料溫度時(shí)間曲線。 在圖1中物料含水量曲線對(duì)時(shí)間的斜率就是干燥速率 ，若干燥速率 對(duì)物料含水量進(jìn)行標(biāo)繪可得圖2所示的干燥速率曲線。三、實(shí)驗(yàn)原理8 圖1 干燥曲線 圖2 干燥速率曲線 干燥速率曲線只能通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得，因?yàn)楦稍锼俾什粌H取決于空氣的性質(zhì)和操作條件，而且還受物料性質(zhì)、結(jié)構(gòu)及所含水分性質(zhì)的影響。 三、實(shí)驗(yàn)原理9123456789101211131-風(fēng)機(jī)，2-片式閥門（排出空氣），3-入口溫度計(jì)，4-孔板流量計(jì)，5-電加熱器，6-電器面板，7-干球溫度計(jì)， 8-濕球溫度計(jì)，9

4、-電子天平，10-干燥室，11-出口溫度計(jì)， 12-風(fēng)速調(diào)節(jié)閥， 13-片式閥門（吸入空氣）四、實(shí)驗(yàn)流程圖10 空氣由風(fēng)機(jī)輸送，經(jīng)孔板流量計(jì)、再經(jīng)電加熱器后流過(guò)干燥室，然后回入風(fēng)機(jī)循環(huán)使用，空氣流動(dòng)方向如上頁(yè)圖中箭頭所示。四、實(shí)驗(yàn)流程圖注意：空氣流速由風(fēng)速調(diào)節(jié)閥12(碟形閥)調(diào)節(jié)。任何時(shí)候這個(gè)閥都不允許全關(guān)！為什么？ 本實(shí)驗(yàn)設(shè)備還可以使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理，其操作過(guò)程如下頁(yè)所述。11 操作方法 開動(dòng)干燥設(shè)備，啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，雙擊桌面上的“干燥實(shí)驗(yàn)”圖標(biāo)，按計(jì)算機(jī)的提示操作并輸入資料，即可開始實(shí)驗(yàn)。同時(shí)計(jì)算機(jī)會(huì)實(shí)時(shí)顯示溫度和干燥曲線。數(shù)據(jù)采集與處理12干燥室及試樣的準(zhǔn)備試樣天平試樣架重 量

5、傳感器 實(shí)驗(yàn)前將已知絕干質(zhì)量的試樣放入水中浸泡片刻，讓水分均勻擴(kuò)散至整個(gè)試樣，然后稱取濕試樣質(zhì)量（約吸水60g ）。待干燥系統(tǒng)溫度穩(wěn)定后，打開干燥室的門將濕試樣放入。13加熱2加熱1儀表電源風(fēng)機(jī)開關(guān)入口溫度出口溫度總電源開關(guān)干球溫度濕球溫度孔板壓差電流表電器面板及加熱控制 依次開啟電源總開關(guān)、儀表電源和風(fēng)機(jī)開關(guān)，在干球溫度顯示面板上設(shè)定實(shí)驗(yàn)所需的溫度值。按下加熱1和加熱2開關(guān)，開始加熱。14電器面板及加熱控制 加熱1由智能數(shù)顯調(diào)節(jié)儀控制，加熱2通過(guò)組合開關(guān)由手動(dòng)控制，用作起動(dòng)或冬季輔助加熱。 當(dāng)干球溫度計(jì)顯示值接近設(shè)定值時(shí)，關(guān)閉加熱2，使加熱溫度平穩(wěn)，如果加熱2關(guān)閉后長(zhǎng)期達(dá)不到控制溫度(欠溫控

6、制)則應(yīng)重開加熱2。相反如果超溫失控，則應(yīng)關(guān)去加熱2乃至加熱1。15濕球溫度計(jì)本裝置是利用干燥室內(nèi)的正壓，使空氣按圖中箭頭方向向外排出，以獲得較高流速，同時(shí)濕氣往外排出也可避免系統(tǒng)內(nèi)濕度增加。濕球濕度計(jì)示意圖濕度計(jì)安裝前應(yīng)檢查圖中A處是否暢通；水從喇叭口加入，注意加至剛到U形管下端頂部為止，不要過(guò)多，以避免流入風(fēng)道內(nèi)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程，視蒸發(fā)情況，中途加水一、二次。 16（1）實(shí)驗(yàn)前量取試樣尺寸（長(zhǎng)、寬、高），并記錄絕干試樣的質(zhì)量。（2）將已知絕干質(zhì)量的試樣放入水中浸泡片刻，讓水分均勻擴(kuò)散至整個(gè)試樣，然后取出稱取濕試樣質(zhì)量。（3）檢查電子天平是否靈活，并復(fù)零位。（4）往濕球溫度計(jì)內(nèi)入適量的加水。（5）

7、依次開啟電源總開關(guān)、儀表電源和風(fēng)機(jī)開關(guān)，調(diào)節(jié)蝶形閥12至預(yù)定風(fēng)速值。適當(dāng)打開片閥2和13。五、實(shí)驗(yàn)操作要點(diǎn)17五、實(shí)驗(yàn)操作要點(diǎn)（6）在干球溫度顯示面板上設(shè)定實(shí)驗(yàn)所需的溫度值。按下加熱1和加熱2開關(guān)，開始加熱。待溫度接近預(yù)定溫度時(shí)，關(guān)閉加熱2開關(guān)。（7）空氣狀態(tài)穩(wěn)定后，打開干燥室門，將濕試樣放到支架上，關(guān)好干燥室的門。待天平顯示一個(gè)整數(shù)值時(shí)，立刻開動(dòng)第1只秒表（實(shí)驗(yàn)用2只秒表）。18（8）待水分失去3g后，停第一只秒表，與此同時(shí)開動(dòng)第2只秒表。記下干燥時(shí)間。以后每失去3g水(在降速階段可以失去2g或1g水) ，均記下其干燥時(shí)間。如此反復(fù)進(jìn)行，直至試樣接近平衡水分為止。（9）實(shí)驗(yàn)結(jié)束，先關(guān)電加熱器

8、，使系統(tǒng)冷卻后再關(guān)風(fēng)機(jī)，卸下試樣，并收拾整理現(xiàn)場(chǎng)。 五、實(shí)驗(yàn)操作要點(diǎn)（續(xù)）19六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理(kg/m2s)式中： 干燥速率，kg/（m2s）；A 干燥表面 (m2) ； 相應(yīng)的干燥時(shí)間 (s)；汽化的水分量，kg。20式中： 濕物料中絕干物料的質(zhì)量，kg； 濕物料含水量，kg水kg絕干料。負(fù)號(hào)表示物料含水量隨干燥時(shí)間的增加而減少。 、 分別為時(shí)間間隔內(nèi)開始和終了時(shí)濕物料的質(zhì)量 kg21橫坐標(biāo)為相應(yīng)于某干燥速率下的物料的平均含水量。 以為縱坐標(biāo)，某干燥速率下的濕物料的平均含水量為橫坐標(biāo)，即可繪出干燥速率曲線。六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理22其中空氣入口溫度，K。 式中：流經(jīng)孔板的空氣體積流量，m3/s；

9、壓差計(jì)示值，Pa； 流經(jīng)孔板的空氣密度，kg/m3 ， 狀態(tài)和狀態(tài)相同。 六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理風(fēng)速的計(jì)算1、計(jì)算體積流量： 23六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理風(fēng)速的計(jì)算2、計(jì)算平均風(fēng)速U：如果孔板流量計(jì)的壓差示值Pa，平均風(fēng)速可按下式計(jì)算： 式中：U按流量計(jì)算的平均風(fēng)速，m/s；S2干燥室流通截面積，S2=0.150.2=0.03 m2； T，T1空氣入口溫度和干燥室前溫度，K。24七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、實(shí)驗(yàn)報(bào)告在實(shí)驗(yàn)結(jié)束一周后交。2、應(yīng)在坐標(biāo)紙上繪制恒定干燥速率曲線。3、要有3張恒定干燥速率曲線比較圖（將第2套、第3套、第4套的干燥速率曲線分別與第1套比較）。4、重點(diǎn)討論不同干燥條件對(duì)恒速干燥速率、臨界含水量、平衡含水量的影響，以及測(cè)定干燥速率曲線的意義。25實(shí)驗(yàn)名稱： 干燥實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)小組成員：方案設(shè)計(jì)時(shí)間： 一.實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)思路二.實(shí)驗(yàn)