干燥速率曲線的測定實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)四干燥速率曲線的測定實(shí)驗(yàn)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，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階段。第一個階段為恒速干燥階段。在過程開始時，由于整個物料的濕含量較大，其內(nèi)部的水分能迅速地達(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，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運(yùn)動方式。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帆布物料進(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）；—時間間隔，h；—時間間隔內(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℃時空氣的流量，m3/s；—干燥器內(nèi)空氣的溫度，℃。（7-6）（7-7）式中：C0—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干燥裝置流程圖1-風(fēng)機(jī)2-可移動實(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-干球、濕球溫度傳感器12-可視門13-精密稱重傳感器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-干球溫度手自動切換開關(guān)及手動調(diào)節(jié)旋鈕23-干球溫度自動調(diào)節(jié)儀24-指示燈25-電加熱管啟動按鈕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)打到左邊位置時為直接電源給風(fēng)機(jī)供電；當(dāng)開關(guān)打到中間位置時為停止位置；當(dāng)開關(guān)打到右邊位置時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)自動控制及調(diào)節(jié)旋鈕實(shí)現(xiàn)手動風(fēng)量控制，但風(fēng)量不得低于50m3/h，否則會因?yàn)轱L(fēng)量過小而使燒壞加熱管?？刂品椒ㄊ牵?）手動控制時，將風(fēng)量手自動切換開關(guān)打到手動位置，通過調(diào)節(jié)手動旋鈕即可對變頻器輸出控制，從而控制風(fēng)機(jī)風(fēng)量；2）自動控制時，將手自動切換開關(guān)打到自動位置，這時可通過儀表對變頻器輸出控制，從而也實(shí)現(xiàn)了對從而控制風(fēng)機(jī)風(fēng)量。2．主要設(shè)備及儀器鼓風(fēng)機(jī)：MY250W,250W電加熱器：4.5KW干燥室：180mm×180mm干燥物料：濕毛氈稱重傳感器：YZ108A型，0～300g。洞道干燥干燥面積＝0.03588m2和0.03497m洞道干燥控制儀表（AI－518）控制參數(shù)M5＝100P＝8T＝200CTRL＝4CTL＝1四、實(shí)驗(yàn)步驟與注意事項(xiàng)（一）實(shí)驗(yàn)步驟1．打開儀表控制柜上的儀表電源開關(guān)，開啟儀表。2．打開儀表控制柜上的風(fēng)機(jī)電源開關(guān)，開啟風(fēng)機(jī)，這時加熱管停止按鈕燈亮。3．按下加熱管啟動按鈕，啟動加熱管電源，剛開始加熱時，打開加熱管電源開關(guān)，可通過儀表實(shí)現(xiàn)自動控制及調(diào)節(jié)旋鈕實(shí)現(xiàn)手動控制干球溫度。其方法是：（1）手動控制時，將手自動切換開關(guān)打到手動位置，通過調(diào)節(jié)手動旋鈕即可對加熱管電壓實(shí)現(xiàn)控制，從而控制干球溫度；（2）自動控制時，將手自動切換開關(guān)打到自動位置，這時可通過儀表對加熱管的電壓進(jìn)行控制，從而也實(shí)現(xiàn)了對干球溫度的控制。干燥室溫度（干球溫度）要求恒定在70℃3．將毛氈加入一定量的水并使其潤濕均勻，注意水量不能過多或過少。4．當(dāng)干燥室溫度恒定在70℃時,一定在老師的指導(dǎo)下或由老師將濕毛氈十分小心地懸掛于稱重傳感器下的托盤上。放置毛氈時應(yīng)特別注意不能用力下拉，因稱重傳感器是非常精密的儀器，且其測量上限僅為300克，稍微的力均會完全損壞稱重傳感器導(dǎo)致不能再使用5．記錄時間和毛氈和剩余水的重量，即為重量顯示儀的讀數(shù)，每分鐘記錄一次數(shù)據(jù)；每兩分鐘記錄一次干球溫度和濕球溫度。6．待毛氈恒重時，即為實(shí)驗(yàn)終了時，按下停止按鈕，停止加熱，注意保護(hù)稱重傳感器，一定在老師的指導(dǎo)下或由老師非常小心地取下毛氈。7．等20分鐘后，當(dāng)干球溫度降到30度左右時關(guān)閉風(fēng)機(jī)電源、關(guān)閉儀表電源，清理實(shí)驗(yàn)設(shè)備。（二）注意事項(xiàng)1．必須先開風(fēng)機(jī)，后開加熱器，否則加熱管可能會被燒壞。但目前該問題已從電路上解決。2．特別注意傳感器是非常精密的儀器，且其負(fù)荷量僅為300克，放取毛氈