洞道干燥实验报告

洞道干燥实验 篇一:洞道干燥实验 洞道干燥实验(数字型) 一、 实验目的: 1. 了解常压干燥设备的构造，基本和操作; 2. 测定物料干燥速率曲线及传质系数; 3. 研究气流速度对干燥速率曲线的影响;(选作) 4. 研究气流温度对干燥速率曲线的影响。(选作) 二、 实验原理及说明: 1、干燥曲线 干燥曲线即物料的干基含水量x与干燥时间θ的关系曲线。它说明物料在干燥过程中，干基含水量随干燥时间的变化关系: x=F(θ) (1) 典型的干燥曲线如图3-11所示。 实验过程中，在衡定的干燥条件下，测定物料总质量随时间的变化，直到物料的质量恒定为止。此时物料与空气间达 1 到平衡状态，物料中所含水分即为该空气条件下的平衡水分。然后将物料的绝干质量，则物料的瞬间干基含水量为: 影响干燥速率的因素很多，它与物料性质和干燥介质(空气)的情况有关。在干燥条件下不变的情况下，对同类物料，当厚度和形状一定时，速率Na是物料干基含水量的函数。Na = f(X) (5) 3、传质系数(恒速干燥阶段) 干燥时在恒速干燥阶段，物料表面与空气之间的传热速率和传质速率可分别以下面两式表示: Ad????t?tw? Ad??KH?Hw?H? Q——由空气传给物料的热量(KJ) (6) (7) α——对流传热系数(Kw/m?) t、tw——空气的干、湿球温度(?) KH——以湿度差为推动力的传质系数(kg/m2s?H) Hw、H——与t、tw相对应的空气的湿度(kg/kg干空气) 当物料一定，干燥条件恒定时，α，KH的值也保持恒定。在恒速干燥阶段物料表面保持足够润湿，干燥速率由表面水分汽化速率所控制。若忽略以辐射及传导方式传递给物料的热量，则物料表面水分汽化所需要的潜热全部由空气以对流的方式供给，此时物料表面温度即空气的湿球温度tw,水分汽化所需热量等于空气传入的热量，即: 2 2 rw?dw?dQ rw—tw时水的 汽化潜热(KJ/Kg) (8) 因此有:rw?dwdQ ?A?d?A?d? (9) 即: rwKh?Hw?H????t?tw? KH?? rw?t?tw (10) Hw?H 对于水—空气干燥传质系统，当被测气流的温度不太高，流速,5m/s时，上式(10)又可简化为: KH?? 1.09(11) KH的计算: (1)查H、Hw : 由干湿球温度t、tw，根据湿焓图或计算出相应的H，Hw; (2)计算流量计处的空气性质: 因为从流量计到干燥室虽然空气的温度、相对湿度发生变化，但其湿度未变。因此，我们可以利用干燥室处的H来计算流量计处的物性。已知测得孔板流量计前气温是tL，则: 流量计处湿空气的比体积: vH=(2.83×10-3+4.56×10-3H)(t+273) [kg水/m3干气] 流量计处湿空气的密度是:ρ=(1+H)/vH [kg/m3湿气] (3)计算流量计处的质量流量m[kg/s]: 测得孔板流量计的压差计读数为ΔP [Pa]: 本装置由离心式风机送风，先经过一圆管经孔板流量计 3 测风量，经电加热室加热后，进入方形风道，流入干燥室，再经方变圆管流入蝶阀可手动调节流量(本实验装置可由调节风机的频率来调节风量，实验时蝶阀处于全开状态)，流入风机进口，形成循环风洞干燥。 为防止循环风的湿度增加，保证恒定的干燥条件，在风机进出口分别装有两个阀门，风机出口不断排放出废气，风气进口不断流入新鲜气，以保证循环风湿度不变。 为保证进入干燥室的风温恒定，保证恒定的干燥条件，电加热的二组电热丝采用自动控温，具体温度可人为设定。 本实验有三个计算温度，一是进干燥室的干球温度(为设定的仪表读数)，二是进干燥室的湿球温度，三是流入流量计处用于计算风量的温度，其位置如图所示。 本装置管道系统均由不锈钢板加工，电加热和风道采用保温。 有关参数: 中压风机:全风压2KPa， 风量22m3/min ，750w 圆管内径:73.6 mm 方管尺寸:150×200 mm (宽×高) 孔板流量计:全不锈钢，环隙取压，孔径57.01mm，m=0.6 C0=0.74 电加热:二组2×1.5 Kw，自动控温 压差传感器:无锡梅园WMF—2000，0,1200 Pa 4 压差显示仪表:宇电501 热电阻传感器:Pt100 温度数显仪表:宇电501 温度控制器:宇电518 称重传感器:北京正开MCL—L ，0—1000g 称重显示仪表:北京正开MCK—ZS 干燥湿物料:羊毛毡，尺寸为130×80×10(长×宽×厚)，绝干重21克本实验消耗和自备设施: 电负荷:3+0.75Kw 四、实验步骤: 1、 将待干燥试样浸水，使试样含有适量水分约70克左右(不能滴水)，以备干燥实验用。 2、 检查风机进出口放空阀应处于开启状态;往湿球温度计小杯中加水; 3、 检查电源相电指示灯是否全亮(若不全亮首先检查指示灯是否损坏，若没有损坏，确认 若是缺相，切记不要进行以下操作，而应检查)。开启仪表上电开关。启动风机开关，并调节阀门达到预定的风速值，一般风速调节到600,900Pa; 4、 风速调好后，通过温控器仪表手动调节干燥介质的控制温度(一般在80—95?之间)。 开启加热开关，温控器开始自动控制电热丝的电流进行自 5 动控 温，逐渐达到设定温度。 5、 放置物料前调节称重显示仪表显示回零。 6、 状态稳定后(干、湿球温度不再变化)，将试样放入干燥室架子上，等约2分种，开始 读取物料重量(最好从整克数据开始记录)，记录下试样质量每减少3克时所需时间，直至时间间隔超过6分钟左右时停止记录; 7、 取出被干燥的试样，先关闭加热开关。当干球温度降到60?以下时，关闭风机的开关， 关闭仪表上电开关，最后关闭总电源开关。 友情提示 1、干球温度一般控制在80—95?之间。 2、放物料时，手要用水淋湿以免烫手;放好物料时检查物料是否与风向平行。 注意事项 1、在总电源接通前，应检查相电是否正常，严禁缺相操作。 2、不要将湿球温度计内的湿棉纱弄脱落，调试好湿球温度后，最好不要让学生乱动。 3、所有仪表按键最好由老师提前设定或调节好，学生不要乱动。 6 4、开加热电压前必须开启风机，并且必须调节有一定风量，关闭风机前必须先关闭电加热，且在温度降低到60?以下时再停风机。本装置在设计时，加热开关在风机通电开关下游，只有开启风机开关才能开电加热，若关闭风机，则电加热也会关闭。虽然有这样的保护设计，但是我们还是希望用户在操作时按照说明书进行。 称重传感器可选用以下两种仪表测定: 1、808称重仪表调零方法 本称重系统出厂时已进行过调零，如物料杆和物料夹子的重量为120克，这部分重量并不是干燥物料的重量而对计算会造成不便，仪表应该显示实际物料重。仪表零点设置内让其向下设置为120克，即-120克，这样仪表显示为零。 但由于工作环境和仪表本身的零点漂移，会造成零点漂移。当系统加热到设定温度后，在放物料之前称重仪表显示超过?5.0克时，应对称重仪表进行调零，先记下仪表显示值如 6.2克。 按下键约两秒钟进入系统设置一级菜单，每按一次键选定一项参数。当切 键换到LOC项参数，在下窗口输入808，按确认进入系统设置二级菜单，按 切换到Scb参数项，把下显示窗参数原来的-120克调整为-126.2克，停止仪表操作，几秒种 7 后显示会回到测量主界面，仪表显示为,，仪表调零结束。 、键用于加减数据。 键用于改变数据位置， 2、北京正开称重传感器(MCL—L ，0—1000g)调零方法 由于工作环境和仪表本身的零点漂移，会造成零点漂移。当系统加热到设定温度后，在放物料之前(包含物料夹子)，按下仪表O键，此时显示为0。然后取下夹子，夹住物料后放入，此时显示的即为物料重量。 篇二:干燥实验报告 干燥实验 一、实验目的 1、掌握干燥曲线和干燥速率曲线的测定方法。 2、学习物料含水量的测定方法。 3、加深对物料临界含水量Xc的概念及其影响因素的理解。 4、计算恒速阶段的干燥速率以及降速阶段干燥速率线斜率。 5、学习用误差分析方法对实验结果进行误差估算。 二、实验装置 实验装置为洞道式循环干燥器(见图1)，其 基本参数如下: 洞道尺寸:长1.10米、宽0.125米、高0.180米; 加热功率:500w—1500w; 空气流量:1-5m/min; 干燥温度:40--120?; 天平:量程(0-200g)，最小秤量值0.1g; 干、湿球温度 8 计。 3 图1 干燥实验装置原理图 1-风机，2-孔板流量计，3-倾斜式压差计，4-风速调节阀， 5-电加热器，6-干燥室 7-试样架，8-热重天平， 9-电流表，10干球温度计，11-湿球温度计，12-触点温度计 13-晶体管继电器，14—加热开关，15，16—片式阀门 三、实验内容 1、每组在某固定的空气流量和某固定的空气温度下测量一种物料干燥曲线、干燥速率曲 1 线和临界含水量。 2、测定恒速干燥阶段物料与空气之间对流传热系数。 四、实验原理 物料在恒定干燥条件下的干燥过程分为三个阶段:?物料预热阶段;?恒速干燥阶段;?降速阶段图2。图中AB段处于预热阶段，空气中部分热量用来加热物料。在随后的第?阶段BC，由于物料表面存在自由水分，物料表面温度等于空气的湿球温度tw，传入的热量只用来蒸发物料表面的水分， 物料含水量随时间成比例减少，干燥速率恒定且较大。到了第?阶段，物料中含水量减少到某一临界含水量时，由于 9 物料内部水分的扩散慢于物料表面的蒸发，不足以维持物料表面保持润湿， 则物料表面将形成干区，干燥速率开始降低，含水量越小，速率越慢，干燥曲线CD逐渐达到平衡含水量X而终止。干燥速率曲线只能通过实验测得，因为干燥速率不仅取决于空气的性质和操作条件，而且还受物料性质、结构以及所含水分的性质的影响。 干燥速率为单位时间内在单位面积上汽化的水分质量，用微分式表示，则为 dw3 u (kg/ms)(1) Ad* 图2 干燥速率曲线 式中:u —— 干燥速率 [kg/ms] 2 A —— 干燥表面 [m] 2 d?—— 相应的干燥时间 [s]dw—— 汽化的水分量 [kg] 因为 式中: G dw??Gcdx 所以式(1)可改写为 dxG?xdwG 10 cc (2) AdAdA? u c —— 湿物料中绝干物料的质量 [kg] x —— 湿物料含水量 [kg水,kg绝干料] 负号表示物料含水量随干燥时间的增加而减少。 2 GG?G?G??s(i)cs(1i?)c G?x??GG?(3) ?ccs(i)s(1i?) Gcc?G? 式中: G s(i) 、 Gs(i?1) —— 分别为??时间间隔内开始和终了时湿物料的质量 [kg] 图2中的横坐标x为相应于某干燥速率下的物料的平均含水量。 G?G?x?xs(i)s(i?1)??1 xii?1 (4) ? 22Gc?? 以u为纵坐标，某干燥速率下的湿物料的平均含水量为横 11 坐标，即可绘出干燥速率曲 线(见图2)。 五、实验操作步骤 1、实验前量取试样尺寸(长、宽、高)，并称量绝干物料的质量。 2、将已知绝干质量的物料试样放入水中浸泡，稍候片刻取出，让水分均匀扩散至整个样，然后称取湿试样质量。 3.开启风机，调节风速调节阀至预定风速值。适当打开阀15、16，调好触点温度计至预定温度(这些一旦调整好后可以固定下来)，开加热器。 4.将晶体管继电器开关打开，并打开一组或二组辅助加热器。待温度接近预定温度时应注意观察，视情况增减辅助加热，避免“超温失控”或“欠温失控”，直至确信控制正常后，才让其自动运行。 5.检查称重天平是否灵活，并调平衡。记下支架重量。待空气状态稳定后，打开干燥室门，将湿试样放到支架上。立刻加砝码使天平接近平衡，但砝码一边稍轻，待水分干燥至天平指针平衡时开动秒表。 6.间隔一定时间后(根据干燥速率快慢，选择0.5min,2min),称量物料质量，记下干燥时间、干湿球温度计10和11读数、倾斜式压差计读数以及称量天平读数。如此往复进行，直至试样接近平衡水分为止(5min称量天平读数不变)。 12 7.实验结束，先关电加热器，使系统冷却后再关风机，卸下试样，并收拾整理现场。 六、实验流程示意图 3 1-风机，2-孔板流量计，3-倾斜式压差计，4-风速调节阀， 5-电加热器，6-干燥室 7-试样架，8-热重天平， 9-电流表，10干球温度计，11-湿球温度计，12-触点温度计 13-晶体管继电器，14—加热开关，15，16—片式阀门 七、实验数据处理 表1 干燥速率曲线实验数据记录 4 根据以上数据可作出恒定干燥条件下的干燥曲线如下: 根据 udwG cdxGc?x (2) AdAdA? 式中: Gc—— 湿物料中绝干物料的质量 [kg] x —— 湿物料含水量 [kg水,kg绝干料] 负号表示物料含水量随干燥时间的增加而减少。 Gc?x??GGs(i)?cGs(1i?)?Gc ?c?G??GGs(i)?s(3) cG? (1i?) c式中: G 13 s(i) 、 Gs(i?1) —— 分别为??时间间隔内开始和终了时湿物料的质量 [kg] 横坐标x为相应于某干燥速率下的物料的平均含水量。 xxi?xi?1 2?Gs(i)?Gs(i?1)??1 ?2G? (4) c? 物料长5.5cm，宽3.0cm，高1.6cm，计算数据如下: 5 篇三:洞道干燥实验 洞道干燥实验 一、 实验目的 1. 熟悉道式干燥装置的基本结构、工艺流程、工作原理和操作方法。 2. 了解湿物料临界含水量Xc及干燥速率的影响因素，掌握不同干燥阶段的强化干燥途径。 3(在恒定干燥操作条件下，测定湿物料干燥曲线、干燥速率曲线及临界含水量Xc。 4.计算恒速干燥阶段湿物料与热空气之间对流传热系数a及传热系数KH. 二、实验原理 14 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: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。 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 X? G?Gc Gc 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，上述干燥曲线还可以变换得到干燥速率曲线。由已测得的干燥曲线求出不同X 15 下的斜率 dX ，再由式(10,1)计算得到干燥速率U, d? 将U对对作图，就是干燥速率曲线 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: 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] (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，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 16 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)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 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 U? GdXdW ??C Ad?Ad? 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。 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: kH?UC/(Hs,tw?H) 式中: —— 恒速干燥阶段物料表面与空气之间对流传热 17 系数[w/m??] —— 恒速干燥阶段的干燥速率 [Kg/m?h] —— 干燥器内空气的湿球温度 [?] —— 干燥器内空气的干球温度 [?] 2 2 rtw——湿球温度下水的汽化潜热 [J/Kg] kH——以湿度差为推动力的气象传质系数 [kg水/(s?m)] 2 Hs,tw —— 时空气的饱和湿度 [kg/kg绝干空气] H——空气湿度 [kg/kg绝干空气] 三、设备参数 洞道截面尺寸:长170mm,宽130mm 干燥物系:湿混纺布料-水 干燥物尺寸:141mmx82mm 鼓风机:上海兴益电器厂BYF7132型三相低噪声中压风机，最大出口风压 为1.7kpa,电机功率为0.55kW. 空气预热器:三个电热器并联，每个电热器的额定功率45KW，额定电压220V。 装置流程图 图1 实验装置流程图 1.中压风机; .孔板流量计;3. 空气进口温度计;4.重量 18 传感器;5.被干燥 物料;6.加热器;7.干球温度计;8.湿球温度计;9.洞道干燥器;10.废气排 出阀;11.废气循环阀;12.新鲜空气进气阀;13.干球温度显示控制仪表;14.湿球温度显示仪表;15.进口温度显示仪表;16.流量压差显示仪表;17.重量 显示仪表;18.压力变送器。 四、实验步骤与注意事项 1(实验步骤 (1)适当打开风机空气进口阀4，全开废气出口阀6. (2)启动风机，调节废气循环阀5或风机空气进口阀，使空气流量计压差达到设定值。 (3)将支撑架放在洞庭 质量传感器上称出其质量。 (4)取出烘箱中绝干物料，用支撑架固定安置在洞道质量传感器上称出绝 干物料质量。 (5)将书籍质量的绝干物料放入水中浸湿，取出稍候片刻，待水分均匀扩散至整个物料后称取湿物料质量。 (6)向湿球温度计的蓄水池加入适量水，注意水量不能过多，以免溢流洞道内。 (7)启动空气加热器，待干球温度稳定在某设定温度，空气流量稳定后，把湿物料放进洞道，关闭洞道门，记录质量显示仪表数值，然后每隔3min记录数据一次。 (8)待湿物料和支撑架的总质量恒定时，可终止实验。 2. 19 注意事项 (1)在安装试样时，一定要小心保护传感器，以免用力过大使传感器造成机械性损伤。 (2)为了设备的安全，开机时，一定要先开风机后开空气预热器的电热器。停车时则反之。 (3)实验过程中要特别注意观察湿球温度，要注意向湿球温度蓄水池加水，以免水量过少造成湿球温度偏高。 五、数据记录和处理 20