1、實驗報告專業： 化學工程與工藝姓名：學號：日期：地點：教十2203課程名稱： 過程工程原理實驗 指導老師： 楊國成 成績：_實驗名稱： 干燥特性曲線測定 實驗類型 同組學生姓名： 一、實驗目的（必填） 二、實驗儀器與裝置（必填）三、實驗原理（必填） 四、操作方法和實驗步驟五、數據記錄和處理 六、結果與分析（必填）七、討論與心得一、 實驗目的1、了解洞道式干燥裝置的結構、流程和及其操作方法。2、作出物料在恒定干燥條件下的干燥特性曲線（Xt，UX），并求出臨界含水量XC、平衡含水量X*及恒速階段的干燥速度U恒速。3、求出恒速階段的傳質系數KH和傳熱系數a。4、改變氣溫或氣速等操作條件，作出不同空氣

2、參數下的干燥特性曲線，同時求出各自的臨界含水量、平衡含水量以及恒速階段的干燥速度、傳質系數和傳熱系數。二、實驗儀器與裝置實驗裝置如下圖所示。1風機 2孔板流量計 3壓差變送器 4電動調節閥 5加熱器 6溫控系統 7濕球溫度計 8、10干球溫度計 9重量傳感器 11干燥物料 圖1 干燥實驗裝置流程圖風機將空氣送入預熱室進行預熱，冷空氣經電加熱器加熱到T1溫度后，進入干燥室將熱能供給物料，然后直接排放入大氣。空氣的流量由孔板流量計測量，孔板兩端差壓利用差壓變送器測量，其中孔板的孔徑為34mm,風管內徑為68mm，干燥室截面積0.1*0.1m2，空氣流量由電動調節閥經計算機在線控制調節。系統內空氣溫

3、度由銅-康銅熱電偶測定，干燥室內空氣入口及出口的干球溫度由傳感器8,10測量，溫度傳感器7測量干燥室出口的濕球溫度。空氣進口溫度T1采用計算機自動控制。物料重量變化由重量傳感器測量并由計算機檢測顯示。三、實驗原理 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，而且涉及到濕分以氣態或液態的形式自物料內部向表面傳質的機理。由于物料的含水性質和物料形狀的差異，水分傳遞速率的大小差別很大，概括起來，它受到物料及其含水性質，干燥介質的性質、流速，干燥介質與濕物料接觸方式等各種因素的影響。 目前對干燥機理的研究尚不夠充分，干燥速度的數據還主要依靠實驗。 若將濕物料置于一定的干燥條件下

4、（即干燥介質空氣的溫度，濕度，速度以及與物料接觸的方式均維持恒定）進行干燥實驗，測定被干燥物料的重量隨時間的變化關系，將數據加以整理可得物料的干燥曲線X-和干燥速率曲線U-X。 干燥過程中，根據其不同時期的特點，可分為兩個階段：第一個階段為恒速干燥階段。過程開始時，由于整個物料的濕含量較大，其內部水分能迅速地達到物料表面，因此干燥速率為物料表面上水分的氣化速率所控制。在此階段，干燥介質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，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。當物料被干燥達到臨界濕含量后，水分子物料內部向表面傳遞的速率低于物料表面水

5、分的汽化速率，干燥速率為水分在物料內部的傳遞速率所控制。隨著物料濕含量逐漸減少，物料內部水分的遷移速率也逐漸減小，故干燥速率不斷下降。臨界濕含量Xc，即為恒速與降速階段的轉折點，臨界濕含量對于干燥過程研究和干燥器的設計都是十分重要的。1、干燥干燥特性曲線的求取干燥速率的定義為單位時間、單位干燥面積所除去的濕分質量。 （1）式中 U-干燥速率， kg/m2·s； A-干燥面積，m2； W-汽化的濕分量，kg； -干燥時間，s； Gc-絕干物料的質量，kg； X-物料干基濕含量，kg水/kg干料。根據計算機和重量傳感器測出的不同時刻物料重量與時間的關系曲線Gt，可得不同時刻物料的干基濕含

6、量Xi： （2）式中： Xi-物料干基含水量，kg水/kg絕干物料；Gi-固體物料量(包括附件重)，kg；Gc-絕干物料量(包括附件重)，kg。按（2）式可得i時刻所對應的Xi值，據此即可作出干燥曲線X，從X曲線圖中可找出，再在X曲線上取代表性的點作圖求出dX / d，再按（1）式可計算出干燥速率Ui，然后繪出干燥速率曲線UX，從UX圖中可以找出和。2、恒速干燥階段傳質系數與傳熱系數的測定根據傳質速率方程，在恒速干燥階段：（3） 即 （4）根據“汽化所需熱量等于空氣與濕物料間的對流傳熱量”這一熱量衡算關系，即 （5）于是 (6)即 （7）式中： -恒速干燥階段的干燥速率，kg/(m2.s)；

7、-恒速干燥階段的傳質系數，kg/(m2.s.H)；H-空氣濕度，kg水/kg干空氣； -濕球溫度tw下空氣的飽和濕度，kg水/kg干空氣； -干燥器內的空氣濕球溫度，；t -干燥器內的空氣的干球溫度，； -濕球溫度tw 下的水的汽化潛熱，J/kg。在本實驗中，測出物料濕與時間的關系，即可得X，UX曲線，進而求出, 和 ，并最終求出恒速干燥階段的傳質系數和傳熱系數a。四、操作步驟1.打開計算機，運行干燥實驗客戶端程序，進入干燥實驗操作控制界面。2.點擊電源開關和開始試驗按鈕，先啟動風機，全開電動調節閥的開度，將風量調到最大，設置空氣入口溫度，待空氣溫度在計算機上顯示為一條直線時，可采樣進行穩定分

8、析，當計算機判斷為穩定后，可對物料進行加水浸濕，同時對濕球溫度計進行加水，加水結束后，干燥即自動開始。3.當干燥物料的重量不再明顯減輕時，計算機會自動提醒實驗者此燥條件下的干燥實驗已結束，實驗者可將此條件下的數據進行取點保存，一般取20-30個實驗點。4.保存實驗數據，結束實驗。5.關閉加熱電源，全開空氣流量調節閥，待空氣進口溫度降至50以下后，依次關閉空氣流量調節閥、風機電源和總電源。6.實驗完畢，實驗裝置恢復至原狀。五、數據記錄和處理1、 實驗參數管道直徑D：0.068m，物料絕干重量GC：11.769g，干燥面積A：43.71cm2 。2、數據記錄和處理表（為減少數據處理量，舍棄了部分干

9、燥達到平衡后的數據） 表1、原始數據記錄和處理表時間/s干燥物重量/g干燥室出口濕球溫度/干燥室出口溫度/干燥室進口溫度/風機出口溫度/空氣流量/(kg/s)含水量Xi016.05816.30359.28471.0239.6420.0690.3646015.73718.48359.671.3379.6420.0680.33712015.64120.09760.02171.3379.7370.0680.32918015.41721.14660.23271.4429.8310.0690.31024015.09621.79260.23271.3379.9260.0680.28330014.93622

10、.35760.02171.1289.9260.0680.26936014.61522.59959.8170.7110.020.0680.24242014.45522.7659.70570.3969.9260.0690.22848014.13422.92259.70570.39610.020.0690.20154014.03823.08359.70570.29110.020.0690.19360013.78223.16459.8170.29110.020.0690.17166013.62223.32560.02170.510.020.0680.15772013.39723.40660.12670

11、.60510.020.0680.13878013.26923.40660.12670.510.1150.0670.12784013.14123.48760.12670.510.1150.0690.11690013.14123.64860.12670.29110.1150.0680.11696013.14123.64860.23270.29110.1150.0690.1163、恒定干燥條件下的干燥特性曲線X-（經過平滑處理），U-X圖2 X-曲線X-擬合曲線的方程為:X= -0.0003+ 0.3631 (0s<<600s)= 4*10-72- 0.0008+ 0.514 (600s

12、<<1080s) -2.15*10-6+0.00215 0<<600 0.00081 600<<960圖3 U-X關系曲線六、結果與分析1、求出臨界含水量XC、平衡含水量X*及恒速階段的干燥速度U恒速。由U-X關系曲線圖可知，臨界含水量Xc=0.171，平衡含水量X*=0.116，恒速階段Uc=0.00081Kg/(m2s)。2、恒速階段的傳質系數KH和傳熱系數。恒速階段為0-600s，濕球溫度、風機出口溫度、進出口干球溫度均為恒速階段的加權平均值，其中濕球溫度tw=21.34，風機出口溫度t0=9.88,進口干球溫度t1=70.88，出口干球溫度t1=59

13、.83，進出口干球平均溫度t=65.36。查馮霄、何洪潮主編的化工原理下232頁（第二版，科學出版社）101.3KPa下空氣t-H圖，得tw=21.34下，Hw=0.018kg水/kg干空氣，干燥室內出口空氣濕度H=0.00088kg水/kg干空氣。 =0.0473kg/(m2.s)=0.0451 kW/(m2·)=45.1 W/(m2)查馮霄、何潮洪主編的化工原理上315頁（第二版，科學出版社）飽和水蒸汽物性，得rw=2450.1KJ/Kg3、誤差分析 在測量過程中，觀察到懸掛的物料受空氣流體的作用，做有規律的小角度擺動。實驗測得物料重量總是有小幅抖動，因此存在一定的誤差。 由于實驗數據的波動比較厲害，無法判斷恒速段和降速段的分界點，因此在做X曲線時，對所得曲線進行了平滑處理，恒速段和降速段的方程也是根據平滑處理后的曲線擬合的，故會有一定誤差。 計算時用到的HW和rW分別是通過讀濕度圖和查睡得汽化潛熱表并用插補法估算得到的，故都存在一定誤差。七、思考題1、本實驗如何做到恒定條件干燥？答：本實驗中通過控制空氣流量不變，加熱器功率恒定來確定恒定干燥條件。2、實驗中空氣的濕度H、HW如何求得？ 答：實驗中求得了t和tW，HW可通過查常壓下的濕度表獲得，然后通過查水的汽化潛熱表得到相應濕球溫度下rW，進而通過公式 可以得到H。3、 改變氣流速度或溫度，臨界濕