干燥特性曲線測定實(shí)驗(yàn)

干燥特性曲線測定實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．了解洞道式干燥裝置的基本結(jié)構(gòu)、工藝流程和操作方法。2．學(xué)習(xí)測定物料在恒定干燥條件下干燥特性的實(shí)驗(yàn)方法。3．掌握根據(jù)實(shí)驗(yàn)干燥曲線求取干燥速率曲線以及恒速階段干燥速率、臨界含水量、平衡含水量的實(shí)驗(yàn)分析方法。4．實(shí)驗(yàn)研究干燥條件對于干燥過程特性的影響。二、基本原理1．干燥速率的定義干燥速率的定義為單位干燥面積（提供濕分汽化的面積）、單位時間內(nèi)所除去的濕分質(zhì)量。即式中，U－干燥速率，又稱干燥通量，kg/（m2s）；A－干燥表面積，m2；W－汽化的濕分量，kg；τ－干燥時間，s；Gc－絕干物料的質(zhì)量，kg；X－物料濕含量，kg濕分/kg干物料，負(fù)號表示X隨干燥時間的增加而減少。2.干燥速率的測定方法將濕物料試樣置于恒定空氣流中進(jìn)行干燥實(shí)驗(yàn)，隨著干燥時間的延長，水分不斷汽化，濕物料質(zhì)量減少。若記錄物料不同時間下質(zhì)量G，直到物料質(zhì)量不變?yōu)橹?，也就是物料在該條件下達(dá)到干燥極限為止，此時留在物料中的水分就是平衡水分X*。再將物料烘干后稱重得到絕干物料重Gc，則物料中瞬間含水率X為計(jì)算出每一時刻的瞬間含水率X，然后將X對干燥時間τ作圖，即為干燥曲線。由已測得的干燥曲線求出不同X下的斜率，再計(jì)算得到干燥速率U，將U對X作圖，就是干燥速率曲線。三、實(shí)驗(yàn)裝置1．裝置流程本裝置流程如圖所示?？諝庥晒娘L(fēng)機(jī)送入電加熱器，經(jīng)加熱后流入干燥室，加熱干燥室料盤中的濕物料后，經(jīng)排出管道通入大氣中。隨著干燥過程的進(jìn)行，物料失去的水分量由稱重傳感器轉(zhuǎn)化為電信號，并由智能數(shù)顯儀表記錄下來（或通過固定間隔時間，讀取該時刻的濕物料重量）。1－風(fēng)機(jī)；2－管道；3－進(jìn)風(fēng)口；4－加熱器；5－廂式干燥器；6－氣流均布器；7－稱重傳感器；8－濕毛氈；9－玻璃視鏡門；10，11，12－蝶閥；13－風(fēng)機(jī)入口溫度計(jì)。2．主要設(shè)備及儀器（1）鼓風(fēng)機(jī)：BYF7122,370W；（2）電加熱器：額定功率4.5KW；（3）干燥室：180mm×180mm×1250mm；（4）干燥物料：實(shí)驗(yàn)物料、濕毛氈、濕砂等；（5）稱重傳感器：CZ500型，0～300g。2424.30.5000-0.014870.24093023.30.4383-0.012630.20473422.70.4012-0.011330.18364021.80.3457-0.009620.15594421.40.3210-0.008630.13985020.70.2778-0.007330.11885420.30.2531-0.006580.10656019.90.2284-0.005590.09056519.50.2037-0.004880.07907019.10.1790-0.004260.06897518.80.1605-0.003710.06028018.50.1420-0.003240.05258518.30.1296-0.002830.04589018.00.1111-0.002470.04009517.70.0926-0.002160.034910017.50.0802-0.001880.030510517.30.0680-0.001640.026611017.00.0556-0.001430.023212016.80.0370-0.001090.017713016.60.0247-0.000830.013514016.40.0123-0.000630.01032.干燥曲線3.干燥速率曲線根據(jù)X和U*A的數(shù)據(jù)描繪如上的散點(diǎn)圖，可以看出X與U*A大致成線性關(guān)系，沒法分辨出恒速階段和降速階段，整個干燥過程近似為一個緩慢降速的階段。因此，沒法讀出臨界含水量以及平衡含水量。4．?dāng)?shù)據(jù)分析討論：（1）從恒定條件下的干燥速率曲線U-X圖可知，該曲線呈緩慢下降，沒有出現(xiàn)明顯的恒速干燥階段，只能近似的描畫出這個速率恒定的階段，導(dǎo)致這種結(jié)果出現(xiàn)的可能原因有：①干燥器本身的系統(tǒng)誤差；②實(shí)驗(yàn)時溫度繼電器的對溫度的調(diào)節(jié)不穩(wěn)定導(dǎo)致脫水速率的波動。③物料是否均勻，也會對此產(chǎn)生影響。（2）物料的干燥速率與固體物料的種類、性質(zhì)及形狀（厚度或顆粒大小等）；空氣的溫度、濕度和流速；空氣與固體物料間的相對運(yùn)動方式等因素有關(guān)。（3）干燥速率曲線的意義：干燥是一個傳熱傳質(zhì)同時進(jìn)行的復(fù)雜過程，目前為止，干燥的計(jì)算仍需要以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)。不同的物料有不同的干燥特征，因此就有不同的干燥曲線。通過干燥曲線可以計(jì)算干燥過程的時間，這就為干燥器的設(shè)計(jì)提供了重要的依據(jù)。六、思考題1.什么是恒定干燥條件？本實(shí)驗(yàn)裝置中采用了哪些措施來保持干燥過程在恒定干燥條件下進(jìn)行？答：恒定干燥條件指干燥介質(zhì)的溫度、濕度、流速及與物料的接觸方式，都在整個干燥過程中均保持恒定。本實(shí)驗(yàn)中，固定蝶閥使流速固定在120m3/h；密封干燥廂并利用加熱保持溫度恒定在75℃；濕料鋪平濕毛氈后，干燥介質(zhì)與濕料的接觸方式也恒定。2.控制恒速干燥階段速率的因素是什么？控制降速干燥階段干燥速率的因素又是什么？答：恒速干燥階段的干燥速率的大小取決于物料表面水分的汽化速率，亦取決定于物料外部的干燥條件，所以恒定干燥階段又稱為表面汽化控制階段。降速階段的干燥速率取決于物料本身結(jié)構(gòu)、形狀和尺寸，而與干燥介質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)關(guān)系不大，故降速階段又稱物料內(nèi)部遷移控制階段。3.若加大熱空氣流量，干燥速率曲線有何變化？恒速干燥速率、臨界濕含量又如何變化？為什么？答：若加大熱空氣流量，干燥曲線的起始點(diǎn)將上升，下降幅度變大，并且到達(dá)臨界點(diǎn)的時間縮短，臨界濕含量降低。這是因?yàn)轱L(fēng)速增加后，加快啦熱空氣的排濕能力。4.為什么要先啟動風(fēng)機(jī)，再啟動加熱器？實(shí)驗(yàn)過程中干、濕球溫度計(jì)是否變化？為什么？如何判斷實(shí)驗(yàn)已經(jīng)結(jié)束？答：讓加熱器通過風(fēng)冷慢慢加熱