1、 干燥實驗一、實驗目的1、掌握干燥曲線和干燥速率曲線的測定方法。2、學習物料含水量的測定方法。3、加深對物料臨界含水量Xc的概念及其影響因素的理解。4、計算恒速階段的干燥速率以及降速階段干燥速率線斜率。5、學習用誤差分析方法對實驗結果進行誤差估算。二、實驗裝置實驗裝置為洞道式循環干燥器（見圖1），其基本參數如下:洞道尺寸：長1.10米、寬0.125米、高0.180米；加熱功率：500w1500w；空氣流量：1-5m3/min；干燥溫度：40120C;天平：量程（0-200g），最小秤量值0.1g；干、濕球溫度計。圖1干燥實驗裝置原理圖1-風機，2-孔板流量計，3-傾斜式壓差計，4-風速調節閥，

2、5-電加熱器，6-干燥室7-試樣架，8-熱重天平，9-電流表，10干球溫度計，11握球溫度計，12-觸點溫度計13-晶體管繼電器，14加熱開關，15,16片式閥門三、實驗內容1、每組在某固定的空氣流量和某固定的空氣溫度下測量一種物料干燥曲線、干燥速率曲線和臨界含水量。2、測定恒速干燥階段物料與空氣之間對流傳熱系數。四、實驗原理圖2干燥速率曲線物料在恒定干燥條件下的干燥過程分為三個階段：I物料預熱階段；II恒速干燥階段；III降速階段圖2。圖中AB段處于預熱階段，空氣中部分熱量用來加熱物料。在隨后的第II階段BC,由于物料表面存在自由水分，物料表面溫度等于空氣的濕球溫度tw,傳入的熱量只用來蒸發

3、物料表面的水分,物料含水量隨時間成比例減少，干燥速率恒定且較大。到了第III階段，物料中含水量減少到某一臨界含水量時，由于物料內部水分的擴散慢于物料表面的蒸發，不足以維持物料表面保持潤濕,則物料表面將形成干區，干燥速率開始降低，含水量越小，速率越慢，干燥曲線CD逐漸達到平衡含水量X*而終止。干燥速率曲線只能通過實驗測得，因為干燥速率不僅取決于空氣的性質和操作條件，而且還受物料性質、結構以及所含水分的性質的影響。干燥速率為單位時間內在單位面積上汽化的水分質量，用微分式表示，則為dwu=Add(kg/m3s)式中：u干燥速率kg/m2sA干燥表面m2血相應的干燥時間sdw汽化的水分量kg因為w-G

4、fx所以式（i）可改寫為dwGdxGAxUccAdAdAA式中：Gc濕物料中絕干物料的質量kg濕物料含水量kg水/kg絕干料負號表示物料含水量隨干燥時間的增加而減少。GAx=Gcc=G-Gs(i)s(i+1)(G-GGG-cs(i+1)IGGc式中：Gs（i）、Gs（i+1）分別為At時間間隔內開始和終了時濕物料的質量kg圖2中的橫坐標x為相應于某干燥速率下的物料的平均含水量。-x+xX=i+12(G+G)si+1)-1l2G丿c(4)以u為縱坐標，某干燥速率下的濕物料的平均含水量兀為橫坐標，即可繪出干燥速率曲線（見圖2）。五、實驗操作步驟實驗前量取試樣尺寸（長、寬、高），并稱量絕干物料的質量

5、。將已知絕干質量的物料試樣放入水中浸泡，稍候片刻取出，讓水分均勻擴散至整個樣，然后稱取濕試樣質量。開啟風機，調節風速調節閥至預定風速值。適當打開閥15、16，調好觸點溫度計至預定溫度（這些一旦調整好后可以固定下來），開加熱器。將晶體管繼電器開關打開，并打開一組或二組輔助加熱器。待溫度接近預定溫度時應注意觀察，視情況增減輔助加熱，避免“超溫失控”或“欠溫失控，”直至確信控制正常后，才讓其自動運行。檢查稱重天平是否靈活，并調平衡。記下支架重量。待空氣狀態穩定后，打開干燥室門，將濕試樣放到支架上。立刻加砝碼使天平接近平衡，但砝碼一邊稍輕，待水分干燥至天平指針平衡時開動秒表。6間隔一定時間后（根據干燥

6、速率快慢，選擇）.5min2min），稱量物料質量，記下干燥時間、干濕球溫度計10和11讀數、傾斜式壓差計讀數以及稱量天平讀數。如此往復進行，直至試樣接近平衡水分為止（5min稱量天平讀數不變）。7.實驗結束，先關電加熱器，使系統冷卻后再關風機，卸下試樣，并收拾整理現場。六、實驗流程示意圖1-風機，2-孔板流量計，3-傾斜式壓差計，4-風速調節閥，5-電加熱器，6-干燥室7-試樣架，8-熱重天平，9-電流表，10干球溫度計，11-濕球溫度計，12-觸點溫度計13-晶體管繼電器，14加熱開關，15,16片式閥門七、實驗數據處理表1干燥速率曲線實驗數據記錄時間min濕球溫度計11讀數,C干球溫度計

7、10A讀數,C空氣進口讀數,C空氣出口讀數,C孔板流量計讀數干燥物稱量，gX（kg水/kg絕干料）052.968.559.263.855.811.22.343152.968.559.564.155.810.82.224253.069.059.864.455.510.52.134353.069.259.964.655.310.22.045453.069.560.064.855.39.81.925653.069.660.164.955.39.11.716853.169.860.36555.38.41.5071053.269.960.565.255.37.81.3281253.570.160.865

8、.455.37.11.1191453.770.261.265.655.16.50.9401653.870.361.465.755.16.10.821205470.861.866.155.15.30.5822454.371.261.966.655.04.70.4032854.571.562.166.955.04.20.2543354.871.962.567.155.03.90.1643755.072.162.867.455.03.70.1044155.172.463.167.655.03.50.0454555.273.963.367.855.03.40.0154955.273.963.567.9

9、55.03.350根據以上數據可作出恒定干燥條件下的干燥曲線如下:56555352511211卜JI102030405060t/min根據u=oooon-1加tdwGdxGAx存=aAt式中：Gc濕物料中絕干物料的質量kg濕物料含水量kg水/kg絕干料負號表示物料含水量隨干燥時間的增加而減少。GAx=Gcc=G-Gs(i)s(i+1)(G-GGG-)s(i)cs(i+1)cGG丿cc(G+GsI2Gc物料長5.5cm,寬3.0cm,高1.6cm,計算數據如下:式中：Gs(i)、Gs(i+1)分別為A時間間隔內開始和終了時濕物料的質量kg橫坐標x為相應于某干燥速率下的物料的平均含水量。-1X（k

10、g水/kg絕干料）u*10-3(kg/m2s)2.3134.042.2544.042.1644.042.1044.041.8964.041.6874.041.5674.041.2763.541.0753.030.8812.020.5371.520.3731.01以u為縱坐標，某干燥速率下的濕物料的平均含水量x為橫坐標，繪出干燥速率曲線:T燥速率曲線2.1*1154535251504.3.2.由上圖可以得出臨界含水量Xc=kg水/kg絕干料，平衡含水量X*=kg水/kg絕干料八、結果分析與討論由于物料的預熱段時間較短，所以這次試驗在天平平衡后開始計時時就已經進入恒速干燥階段。根據所得數據計算作圖

11、可以得到臨界含水量Xc=kg水/kg絕干料，平衡含水量X*=kg水/kg絕干料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；固體物料層的厚度或顆粒大小；空氣的溫度、濕度和流速；空氣與固體物料間的相對運動方式。空氣流速流量變大或者溫度升高，臨界含水量變小，恒定干燥速率會變大。 0.554 該試驗需要注意的是：干燥器內必須有空氣流過才能開啟加熱，防止干燒損壞加熱器，出現事故。干燥物料要充分浸濕，但不能有水滴自由滴下，否則將影響實驗數據的正確性。對濕球溫度計不要經常補水，以防冷水加入使溫度計外紗布溫度降低，它需很長一段時間才能達到平衡；干燥速率曲線是在恒定干燥條件下進行，故在測

12、定過程中，需保證干燥溫度、濕度、氣體流量不發生變化。九、思考題在7080C的空氣流中干燥，經過相當長的時間，能否得到絕干物料？為什么？通常要獲得絕干物料采用什么方法？答：不能，相當一部分時間后會達到平衡，即達到平衡含水量，而平衡含水量所對應的濕度不為0；為得到絕干物料可以用把物料磨成粉末增大干燥面積，也可以換用其他的干燥設備。測定干燥速率曲線有何意義？它對設計干燥器及指導生產有些什么幫助？答：研究干燥速率曲線，可以據此使干燥速度控制在恒定干燥階段，防止被干燥物開裂等不希望出現的情況發生。使用廢氣循環對干燥作業有什么好處？干燥熱敏性物料或易變形、開裂的物料為什么多使用廢氣循環？怎樣調節新鮮空氣和廢氣的比例？答：節約能源，提高熱效率，同時有利于維持干燥介質的溫度和濕度不變。在干燥熱敏性物料或易變形、開裂的物料使用廢氣循環可以降低干燥介質的溫度及提高干燥介質的濕度，降低干燥速率防止物料經歷過高的溫度變質。為什么在操作過程中要先開鼓風機送風后再開電熱器？答：干燥過程中，如果先開電熱器，產生的熱量如果沒有鼓風機吹，將會使設備燒壞。先將風機打開，電熱器散發的熱量便能及時地被風帶走。鼓風機起動需要很大的起動電流，如果電熱器開著，可能會造成線路過載。但如果先開鼓風機，起動電流中便少了電熱器的電流量，這樣對于電路更安全。u/10-3(Kg/m2s)2.0652