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1、干燥特性曲线测定实验一、实验目的 1了解洞道式干燥装置的基本结构、工艺流程和操作方法。2学习测定物料在恒定干燥条件下干燥特性的实验方法。3掌握根据实验干燥曲线求取干燥速率曲线以及恒速阶段干燥速率、临界含水量、平衡含水量的实验分析方法。 4实验研究干燥条件对于干燥过程特性的影响。二、基本原理1干燥速率的定义干燥速率的定义为单位干燥面积（提供湿分汽化的面积）、单位时间内所除去的湿分质量。即式中，U干燥速率，又称干燥通量，kg/（m2s）； A干燥表面积，m2； W汽化的湿分量，kg； 干燥时间，s； Gc绝干物料的质量，kg； X物料湿含量，kg湿分/kg干物料，负号表示X随干燥时间的增加而减少。
2、2. 干燥速率的测定方法 将湿物料试样置于恒定空气流中进行干燥实验，随着干燥时间的延长，水分不断汽化，湿物料质量减少。若记录物料不同时间下质量G，直到物料质量不变为止，也就是物料在该条件下达到干燥极限为止，此时留在物料中的水分就是平衡水分X *。再将物料烘干后称重得到绝干物料重Gc，则物料中瞬间含水率X为计算出每一时刻的瞬间含水率X，然后将X对干燥时间作图，即为干燥曲线。由已测得的干燥曲线求出不同X下的斜率，再计算得到干燥速率U，将U对X作图，就是干燥速率曲线。三、实验装置 1装置流程本装置流程如图所示。空气由鼓风机送入电加热器，经加热后流入干燥室，加热干燥室料盘中的湿物料后，经排出管道通入大
3、气中。随着干燥过程的进行，物料失去的水分量由称重传感器转化为电信号，并由智能数显仪表记录下来（或通过固定间隔时间，读取该时刻的湿物料重量）。1风机；2管道；3进风口；4加热器；5厢式干燥器；6气流均布器；7称重传感器； 8湿毛毡； 9玻璃视镜门； 10，11，12蝶阀；13风机入口温度计。2主要设备及仪器（1）鼓风机：BYF7122,370W； （2）电加热器：额定功率4.5KW； （3）干燥室：180mm180mm1250mm； （4）干燥物料：实验物料、湿毛毡、湿砂等； （5）称重传感器：CZ500型，0300g。四、实验步骤与注意事项 1实验步骤（1）放置托盘，开启总电源，开启风机电源。
4、（2）打开仪表电源开关，加热器通电加热，旋转加热按钮至适当加热电压（根据实验室温和实验讲解时间长短）。在U型湿漏斗中加入一定水量，并关注干球温度，干燥室温度（干球温度）要求达到恒定温度。（3）将待干燥物料加入一定量的水并使其润湿均匀，注意水量不能过多或过少。（4）当干燥室温度恒定在75时, 将湿料小心地放置于称重传感器上。放置待干燥物料时应特别注意不能用力下压，因称重传感器的测量上限仅为300克，用力过大容易损坏称重传感器。（5）记录时间和脱水量，开始时每分钟记录一次重量数据，之后适当增长间隔；每两分钟记录一次干球温度和湿球温度。（6）等待干燥物料恒重时，即为实验终了时，关闭仪表电源，注意保护
5、称重传感器，非常小心地取下干燥物料。（7）关闭风机，切断总电源，清理实验设备。2注意事项（1）必须先开风机，后开加热器，否则加热管可能会被烧坏。（2）特别注意传感器的负荷量仅为300克，放取待干燥物料时必须十分小心，绝对不能下压，以免损坏称重传感器。（3）实验过程中，不要拍打、碰扣装置面板，以免引起料盘晃动，影响结果。五、实验数据记录及处理1、数据记录及处理下表中，取Gc=16.2g，根据干燥曲线方程y=1.049exp(-0.0272*x),可以得到dX/dt=1.049*（-0.0272）exp(-0.0272*t)，于是可以计算出下表dX/dt以及U*A的值。时间t/min物料质量G/g
6、干基含水量X=（G-Gc）/Gc斜率dX/dt/minU*A=-Gc*dx/dt031.50.9444-0.02857 0.4628529.50.8210-0.02494 0.40401027.90.7222-0.02176 0.35261526.30.6235-0.01900 0.30782025.10.5494-0.01658 0.26862424.30.5000-0.01487 0.24093023.30.4383-0.01263 0.20473422.70.4012-0.01133 0.18364021.80.3457-0.00962 0.15594421.40.3210-0.0086
7、3 0.13985020.70.2778-0.00733 0.11885420.30.2531-0.00658 0.10656019.90.2284-0.00559 0.09056519.50.2037-0.00488 0.07907019.10.1790-0.00426 0.06897518.80.1605-0.00371 0.06028018.50.1420-0.00324 0.05258518.30.1296-0.00283 0.04589018.00.1111-0.00247 0.04009517.70.0926-0.00216 0.034910017.50.0802-0.00188
8、0.030510517.30.0680-0.00164 0.026611017.00.0556-0.00143 0.023212016.80.0370-0.00109 0.017713016.60.0247-0.00083 0.013514016.40.0123-0.00063 0.01032.干燥曲线3.干燥速率曲线根据X和U*A的数据描绘如上的散点图，可以看出X与U*A大致成线性关系，没法分辨出恒速阶段和降速阶段，整个干燥过程近似为一个缓慢降速的阶段。因此，没法读出临界含水量以及平衡含水量。4数据分析讨论：（1）从恒定条件下的干燥速率曲线U-X图可知，该曲线呈缓慢下降，没有出现明显的恒速干
9、燥阶段，只能近似的描画出这个速率恒定的阶段，导致这种结果出现的可能原因有：干燥器本身的系统误差；实验时温度继电器的对温度的调节不稳定导致脱水速率的波动。物料是否均匀，也会对此产生影响。（2）物料的干燥速率与固体物料的种类、性质及形状（厚度或颗粒大小等）；空气的温度、湿度和流速；空气与固体物料间的相对运动方式等因素有关。（3）干燥速率曲线的意义：干燥是一个传热传质同时进行的复杂过程，目前为止，干燥的计算仍需要以实验为基础。不同的物料有不同的干燥特征，因此就有不同的干燥曲线。通过干燥曲线可以计算干燥过程的时间，这就为干燥器的设计提供了重要的依据。六、思考题1.什么是恒定干燥条件？本实验装置中采用了
10、哪些措施来保持干燥过程在恒定干燥条件下进行？答：恒定干燥条件指干燥介质的温度、湿度、流速及与物料的接触方式，都在整个干燥过程中均保持恒定。本实验中，固定蝶阀使流速固定在120m3/h；密封干燥厢并利用加热保持温度恒定在75；湿料铺平湿毛毡后，干燥介质与湿料的接触方式也恒定。2.控制恒速干燥阶段速率的因素是什么？控制降速干燥阶段干燥速率的因素又是什么？答：恒速干燥阶段的干燥速率的大小取决于物料表面水分的汽化速率，亦取决定于物料外部的干燥条件，所以恒定干燥阶段又称为表面汽化控制阶段。降速阶段的干燥速率取决于物料本身结构、形状和尺寸，而与干燥介质的状态参数关系不大，故降速阶段又称物料内部迁移控制阶段
11、。3.若加大热空气流量，干燥速率曲线有何变化？恒速干燥速率、临界湿含量又如何变化？为什么？答：若加大热空气流量，干燥曲线的起始点将上升，下降幅度变大，并且到达临界点的时间缩短，临界湿含量降低。这是因为风速增加后，加快啦热空气的排湿能力。4.为什么要先启动风机，再启动加热器？实验过程中干、湿球温度计是否变化？为什么？如何判断 实验已经结束？ 答：让加热器通过风冷慢慢加热，避免损坏加热器，反之如果先启动加热器，通过风机的吹风会出现急冷，高温极冷，损坏加热器。理论上干、湿球温度是不变的，但实验过程中干球温度不变，但湿球温度缓慢上升，估计是因为干燥的速率不断降低，使得气体湿度降低，从而温度变化。湿毛毡恒重时，即为实验结束。