洞道干燥曲线测定实验——干燥演示

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1、实验十、干燥实验一、实验目的：1．了解风道干燥设备的结构特点，熟悉干燥操作；2．恒定干燥条件下，测定物料的干燥曲线、干燥速率曲线及临界含水量；3．测定恒速干燥阶段物料与空气之间对流传热系数；4．了解影响物料干燥速率的因素，改变某些操作条件（如物料湿含量、空气温度、风速等）比较干燥速率的变化。二、实验原理：干燥过程是采用加热的方式将热量传递给湿物料，使湿物料中的水分气化并除去的操作。随着干燥的进行同时发生传热和传质，其机理比较复杂，因此干燥速率仍采用实验方法测定。干燥实验是在恒定干燥条件下进行的。所谓恒定干燥条件即：

2、保持干燥介质——空气的温度、湿度、流速及物料与干燥介质的接触方式等均维持不变测得干燥曲线和干燥速率曲线。1．干燥曲线物料含水量X与干燥时间τ的关系曲线即为干燥曲线。如图2-75所示。图2-75干燥曲线图2-76干燥速率曲线2．干燥速率曲线干燥速率曲线是表示干燥速率U与物料含水量X的关系曲线。如图2-76所示。由图可见：BC段表示干燥速率保持恒定即不随物料含水量而变，称为恒速干燥阶段。AB段为物料加热阶段由于加热时间很短，一般并入BC段考虑或可忽略，CDE段干燥速率随物料含水量的减少而降低，故称降速干燥阶段。两个干燥

3、阶段之间的交点C称临界点。该点对应的物料含水量称临界含水量，以X0表示。而该点的干燥速率仍等于恒速阶段的干燥速率，以U0表示。与点E对应的物料含水量为操作条件下的平衡含水量，此点的干燥速率为零。（1）恒速阶段干燥过程开始时，由于物料的湿含量较大，其内部的水分迅速地到达物料表面，因此干燥速率为物料表面水分气化速率所控制，故此阶段亦称为表面气化控制阶段。在此阶段，干燥介质传给物料的热量全部用于水分的气化，物料表面的温度维持恒定，该表面水蒸气分压也维持恒定，所以干燥速率恒定不变。（2）降速阶段当物料被干燥达到临界含水量后

4、，便进入降速干燥阶段。此时，物料中所含水分较少，水分自物料内部向表面传递的速率低于物料表面水分气化速率，干燥速率为水分在物料内部的传递速率所控制。故此阶段亦称为内部迁移控制阶段。随着物料湿含量逐渐减少，物料内部水分的迁移速率也逐渐减少，所以干燥速率不断下降。（3）干燥速率U干燥速率是指单位时间内，单位干燥面积上气化的水分质量。干燥速率可按下式计算：（2-79）式中：U——干燥速率[Kg/m2·h]W——气化水含量[Kg]A——干燥表面积[m2]τ——干燥时间[h]（4）物料含水量X以干基含水量表示：（2-80）式中

5、：X——湿物料的干基含水量[Kg水/Kg绝干物料]Gs——湿物料质量[Kg]Gc——物料绝干质量[Kg]在干燥速率曲线图中与干燥速率U相对应的物料平均含水量：（2-81）式中：——某一干燥速率下湿物料的平均含水量[Kg水/Kg绝干物料]、——时间间隔内开始和终了时的含水量[Kg水/Kg绝干物料]3．恒速干燥阶段时物料表面与空气之间对流传热系数的测定当物料在恒定的干燥条件下进行干燥时，物料表面与空气之间的传热过程可用下式表示：（2-82）或（2-83）式中：——恒速干燥阶段物料表面与空气之间对流传热系数[w/m2·℃

6、]——恒速干燥阶段的干燥速率[Kg/m2·h]——干燥器内空气的湿球温度[℃]——干燥器内空气的干球温度[℃]——℃下水的汽化热[J/Kg]若对静止的物料，空气流动方向平行于物料表面时的对流传热系数，一般可按下列经验公式计算，经验公式的适用范围：=2450~29300Kg/m2·h，空气温度为45~150℃。（2-84）式中：——湿空气的质量速度[Kg/m2·h]又（2-85）式中：——干燥器内空气体积流量[m3/h]；——空气在干燥器内平均温度tm（即干燥器进口控温温度与干球温度的平均值）所对应的密度[Kg/m3

7、]；——风道干燥器的流通面积[m2]（A=0.12×0.12=0.0144m2）。干燥器内空气体积流量Vt：由节流式流量计的流量公式和理想气体的状态方程可推导出：式中：tm——空气在干燥器内平均温度，即干燥器进口控温温度与干球温度的平均值[℃]to——流量计处温度[℃]Vo——常压下to℃时的空气的流量[m3/h]可按流量标定式得：Vo=2.12R0.51式中：R——U形压差计的读数[mmH2O]三、实验装置及流程：1．实验装置意图及流程图2-77风道干燥实验——实验装置意图及流程1．漩涡气泵2．旁路流量调节阀3．

8、流量计进口铂电阻4．孔板流量计5．U型压差计6．常热电阻丝7．控温电阻丝8．干燥段进口铂电阻9．干燥风道10．保温层11．控温铂电阻12．湿试件13．称重传感器14．干球铂电阻15．湿球铂电阻该实验装置流程如图2-77所示。设备的主要技术参数如下：（1）风道干燥器：不锈钢制，夹层保温，规格为120mm×120mm；（2）漩涡气泵：最大流量50m3/h；（3）