實(shí)驗(yàn)一干燥實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.了解洞道式循環(huán)干燥器的基本流程、工作原理和操作技術(shù)。

2.掌握恒定條件下物料干燥速率曲線的測(cè)定方法。

3.測(cè)定濕物料的臨界含水量Xc，加深對(duì)其概念及影響因素的理解。

4.熟悉恒速階段傳質(zhì)系數(shù)KH、物料與空氣之間的對(duì)流傳熱系數(shù)a的測(cè)定方法。

二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.在空氣流量、溫度不變的情況下，測(cè)定物料的干燥速率曲線和臨界含水量，并了解其

影響因素。

2.測(cè)定恒速階段物料與空氣之間的對(duì)流傳熱系數(shù)a和傳質(zhì)系數(shù)KHO

三、基本原理

干燥操作是采用某種方式將熱量傳給濕物料，使?jié)裎锪现兴终舭l(fā)分離的操作。干燥

操作同時(shí)伴有傳熱和傳質(zhì)，而且涉及到濕分以氣態(tài)或液態(tài)的形式自物料內(nèi)部向表面?zhèn)髻|(zhì)的

機(jī)理。由于物料含水性質(zhì)和物料形狀上的差異，水分傳遞速率的大小差別很大。概括起來(lái)

說(shuō)，影響傳遞速率的因素主要有：固體物料的種類、含水量、含水性質(zhì)；固體物料層的厚

度或顆粒的大小；熱空氣的溫度、濕度和流速；熱空氣與固體物料間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方式。目

前尚無(wú)法利用理論方法來(lái)計(jì)算干燥速率(除了絕對(duì)不吸水物質(zhì)外)，因此研究干燥速率大

多采用實(shí)驗(yàn)的方法。

干燥實(shí)驗(yàn)的目的是用來(lái)測(cè)定干燥曲線和干燥速率曲線。為簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)的影響氏素，干燥

實(shí)驗(yàn)是在恒定的干燥條件下進(jìn)行的，即實(shí)驗(yàn)為間歇操作，采用大量空氣干燥少量的物料，

且空氣進(jìn)出干燥器時(shí)的狀態(tài)如溫度、濕度、氣速以及空氣與物料之間的流動(dòng)方式均恒定不

變。

本實(shí)驗(yàn)以熱空氣為加熱介質(zhì)，甘蔗渣濾餅為被干燥物。測(cè)定單位時(shí)間內(nèi)濕物料的質(zhì)量

變化，實(shí)驗(yàn)進(jìn)行到物料質(zhì)量基本恒定為止。物料的含水量常用相對(duì)與物料總量的水分含量,

即以濕物料為基準(zhǔn)的水分含量，用co來(lái)表示。但因干燥時(shí)物料總量在變化，所以采用以干

基料為基準(zhǔn)的含水量X表示更為方便。⑴與X的關(guān)系為：

X=-^—(8—1)

1-CD

式中：X—干基含水量kg水/kg絕干料；

co—濕基含水量kg水/kg濕物料。

物料的絕干質(zhì)量Gc是指在指定溫度下物料放在恒溫干燥箱中干燥到恒重時(shí)的質(zhì)量。

干燥曲線即物料的干基含水量X與干燥時(shí)間T的關(guān)系曲線，它說(shuō)明物料在干燥過(guò)程中，干

基含水量隨干燥時(shí)間變化的關(guān)系。物料的干燥曲線的具體形狀因物料性質(zhì)及干燥條件而

變，但是曲線的一般形狀，如圖(8-1)所示，開(kāi)始的一小段為持續(xù)時(shí)間很短、斜率較

小的直線段AB段；隨后為持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、斜率較大的直線BC；段以后的一段為曲線CD

X（kg水/kg絕干料）

圖（8—1）干燥曲線圖（8—2）干燥速率曲線

段。直線與曲線的交接點(diǎn)C為臨界點(diǎn)，臨界點(diǎn)時(shí)物料的含水量為臨界含水量Xc。

干燥速率是指單位時(shí)間內(nèi)被干燥物料的單位汽化面積上所汽化的水分量。干燥速率曲

線是指干燥速率U對(duì)物料二基含水量X的關(guān)系曲線。如圖（8-2）所示。干燥速率的大

小不僅與空氣的性質(zhì)和操作條件有關(guān)，而且還與物料的結(jié)構(gòu)及所含水分的性質(zhì)有關(guān)，因此

干燥曲線只能通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得。從圖（8-2）的干燥速率曲線可以明顯看出，干燥過(guò)程可分

為三個(gè)階段：物料的預(yù)熱階段（AB段）、恒速干燥階段（BC段）和降速干燥階段（CD

段）。每一階段都有不同的特點(diǎn)。濕物料因其有液態(tài)水的存在，將其置于恒定干燥條件下,

則其表面溫度逐步上升直到近似等于熱空氣的濕球溫度tw,到達(dá)此溫度之前的階段稱為預(yù)

熱階段。預(yù)熱階段持續(xù)的時(shí)間最短。在隨后的第二階段中，由于表面存有液態(tài)水，且內(nèi)部

的水分迅速的到達(dá)物料表面，物料的溫度約均等于空氣的濕球溫度tw。這時(shí)，熱空氣傳給

海物料的熱量全部用于水分的氣化，蒸發(fā)的水量隨時(shí)間成比例增加，干燥速率恒定不變。

此階段也稱為表面氣化控制階段。在降速階段中，物料表面己無(wú)液態(tài)水的存在，物料內(nèi)部

水分的傳遞速率低于物料表面水分的氣化速率，物料表面變干，溫度開(kāi)始上升，傳入的熱

量因此而減少，且傳入的熱量部分消耗于加熱物料，因此干燥速率很快降低，最后達(dá)到平

衡含水量為止。在此階段中，干燥速率為水分在物料內(nèi)部的傳遞速率所控制，又稱之為內(nèi)

部遷移控制階段。其中恒速階段和降速階段的交點(diǎn)為臨界點(diǎn)C,此時(shí)的對(duì)應(yīng)含水量為臨界

含水量Xc。影響恒速階段的干燥速率Uc和臨界含水量Xc的因素很多。測(cè)定干燥速率曲

線的目的是掌握恒速階段干燥速率和臨界含水量的測(cè)定方法及其影響因素。

1.干燥速率U

根據(jù)干燥速率的定義：

dwA

U=---x----(8—2)

sdr5Ar

式中U—干燥速率kg水/(nf?h)；

S—干燥面積m2；

心一時(shí)間間隔s；

△w'—AT時(shí)間間隔內(nèi)汽化水分的質(zhì)量

2.物料的干基含水量X

G'-Gc

X二-----(8—3)

Gc

式中X—物料的干基含水量kg水/kg絕干料;

Gc—絕干物料的質(zhì)量kg；

G*—固體濕物料的質(zhì)量kg。

從式(8—3)可以看出，干燥速率U為加時(shí)間內(nèi)的平均干燥速率，故其對(duì)應(yīng)的物料含

水量也為盤時(shí)間內(nèi)的平均含水量XT-,

X平=(Xi+Xi+i)/2(8—4)

式中X平一加;時(shí)間間隔內(nèi)的平均含水量kg水/kg絕干料；

Xi—"時(shí)間間隔開(kāi)始時(shí)刻濕物料的含水量kg水/kg絕干料；

Xi+1—8時(shí)間間隔終了時(shí)刻濕物料的含水量kg水/kg絕干料。

3.恒速階段傳質(zhì)系數(shù)KH的求取

半=。(一%)

傳熱速率1(8—5)

SC1T

dw

傳質(zhì)速率——=KH(Hs.tw-H)(8—6)

SCIT

上兩式中:Q—熱空氣傳給濕物料的熱量kJ；

[―干燥時(shí)間s；

S—干燥而積nr2；

w—由濕物料汽化至空氣中的水分質(zhì)量kg；

a—空氣與物料表面間的對(duì)流傳熱系數(shù)kw/m2?℃；

t一空氣溫度℃：

KH—以溫度差為推動(dòng)力的傳質(zhì)系數(shù)kg/(m2?s?AH)；

卜一濕物料的表面溫度(即空氣的濕球溫度)K；

H—空氣的濕度kg/kg絕干空氣;

HSJW—tw下的空氣飽和濕度kg/kg絕干空氣;

恒速階段,傳質(zhì)速率等于干燥速率，即

Uc

K=------------------(8—7)

H--H

2

式中：Uc—臨界干燥速率，亦為恒速階段干燥速率，kg/(m-s)o

4.恒速階段物料表面與空氣之間的對(duì)流傳熱系數(shù)a

恒速階段由傳熱速率與傳質(zhì)速率之間的關(guān)系得：

Uc”,

a=----------(8—8)

W

式中：r【w—lw下水的汽化潛熱，kJ/kgo

用式(8-8)求出的a為實(shí)驗(yàn)測(cè)量值，a的計(jì)算值可用對(duì)流傳熱系數(shù)關(guān)聯(lián)式估算:

08

a=0.()143(L)(89)

式中：L—空氣的質(zhì)量流速，kg/m2?So

應(yīng)用條件：物料靜止，空氣流動(dòng)方向平行于物料的表面。L的范圍為().7?8.5kg/nf?

空氣溫度為45℃?150C。

質(zhì)量流速L可通過(guò)孔板與單管壓差計(jì)來(lái)測(cè)量，空氣的體積流量Vs由下式計(jì)算：

Vs=Co-ki?k2?Ao2g(H/1叫△一°i(8—10)

式中:Vs—流徑孔板的空氣體積流量，m3/s：

Co—管內(nèi)徑Di=106mm,Co=0.6805；管內(nèi)徑D'i=100mm,Co=0.6655；

ki一粘度校正系數(shù),取ki=1.0校;

kL管壁粗糙度校正系數(shù)，k2=1.009；

32

Ao—孔截面積，Ao=3.681Xl()-m;

R—單管壓差計(jì)的垂直指示值，mm；

PA—壓差計(jì)指示液密度，kg/m3；

20℃,695mm4時(shí)，水的密度為998.5kg/n?；

pi—壓差H指示液上部的空氣密度，kg/m3；

cr。

20℃,695mm4時(shí)，空氣的密度p=?萬(wàn)-=1.1kg/n?；

3

p—流經(jīng)孔板的空氣密度，kg/m;通常以風(fēng)機(jī)的出口狀態(tài)計(jì)。

風(fēng)機(jī)的出口狀態(tài)為4mlnHg(表壓)，風(fēng)機(jī)的出口溫度為T。當(dāng)大氣壓等于695mmHg

時(shí),

see695+4273325/八

p=1.293--------------------=——(kg/m3)(8—11)

760TT

式中:T—風(fēng)機(jī)的出口溫度，Ko

當(dāng)Co=O.68O5時(shí)，Vs=0.()()()638J而

當(dāng)Co=O.6655時(shí)，Vs=0.0006164RT

空氣的質(zhì)量流速L二匕二￡

(8—12)

A

式中:L一空氣的質(zhì)量流速，kg/(nf?s)；

A—干燥室流通截面積，m2o

當(dāng)A=0.15X0.2=0.03m2,Co=O.68O5時(shí)，L=6.91；當(dāng)A=0.15X0.2=0.03m2,

「6咯

C'o=O.6655時(shí),

四、實(shí)驗(yàn)裝置與流程

1.實(shí)驗(yàn)流程

本實(shí)驗(yàn)采用洞道式循環(huán)干燥器，流程示意圖如圖8-3所示。空氣由風(fēng)機(jī)輸送，經(jīng)孔

板流量計(jì)、電加熱室流入干燥室，然后返回風(fēng)機(jī)循環(huán)使用。由風(fēng)機(jī)的電機(jī)與管路講口管的

洞道式干垛器流程圖

I.加熱室2.壓差計(jì)3.銅電阻4.干爆室前溫度計(jì)5.濕球淑度計(jì)6.干燥室7.電子天平8.物料架9.干熔室

后溫度計(jì)10.儀表箱11.控溫儀12.蝶閥13.風(fēng)機(jī)14.放氣同15風(fēng)機(jī)出口溫度計(jì)16.孔板流量計(jì)

縫隙補(bǔ)充一部分新鮮空氣，由風(fēng)機(jī)出口管上的放氣閥3放空一部分循環(huán)空氣以保持系統(tǒng)濕

度恒定。電加熱室由銅電阻及智能程序控溫儀來(lái)控制溫度，使進(jìn)入干燥室的空氣的溫度恒

定。干燥室前方裝有干、濕球溫度計(jì)，風(fēng)機(jī)出口及干燥室后也裝有溫度計(jì)，用以確定干燥

室內(nèi)的空氣狀態(tài)?？諝饬魉儆傻y來(lái)調(diào)節(jié)。注意任何時(shí)候該閥都不能全關(guān)，避免空氣不流

通而燒壞電加熱器。

2.主要設(shè)備尺寸

該裝置共四套：

⑴孔板管內(nèi)徑D—IO6mm,孔徑do—68.46n】m,孔流系數(shù)Co-0.6805；

4#：管內(nèi)徑D=100mm,孔徑do=68.46mm,孔流系數(shù)Co=0.6805；

(2)干燥室尺寸：0.15mx0.20m

(3)電加熱室共有三組電加熱器，每一組功率為lOOOwo其中一組與熱電阻、數(shù)顯控溫

儀相連來(lái)控制溫度。另兩組通過(guò)開(kāi)關(guān)手動(dòng)控制，此兩組并配有5A的電流表，以監(jiān)檢測(cè)電加

熱器是否正常工作。

(4)電子天平：型號(hào)為JY600—1,量程為0?600g,感量為0.19g。

五、實(shí)驗(yàn)步驟

1.按通電源，開(kāi)后電子天平。預(yù)熱30分鐘，調(diào)零備用。

2.將烘箱烘干的試樣置于電子天平上稱量，記下該絕干物的質(zhì)量Geo

3,用鋼尺量取物料的長(zhǎng)度、寬度和厚度。

4.將物料加水均勻潤(rùn)濕，使用水量約為2.5倍絕干物質(zhì)量Geo

5.開(kāi)啟風(fēng)機(jī)，調(diào)節(jié)蝶閥至預(yù)定風(fēng)速值，調(diào)節(jié)程序控溫儀約為85℃,而后打開(kāi)加熱棒開(kāi)關(guān)(三

組全開(kāi))。待溫度接近于設(shè)定溫度，視情況加減工作電熱棒數(shù)目。待穩(wěn)定后，讓其自行

運(yùn)行。

6.調(diào)節(jié)進(jìn)風(fēng)量的多少，并適當(dāng)開(kāi)啟排氣閥，用以維持實(shí)驗(yàn)過(guò)程濕球溫度計(jì)指示值基本不

變。觀察水分蒸發(fā)情況，及時(shí)向濕球溫度計(jì)補(bǔ)充水。

7.待各溫度計(jì)溫度指示值穩(wěn)定一段時(shí)間后，將濕物料放入干燥室內(nèi)，記錄起始濕物料質(zhì)

量，同時(shí)啟動(dòng)秒表開(kāi)始記時(shí)。

8,每隔2分鐘記錄一個(gè)質(zhì)量，直到蒸發(fā)的水量非均勻的下降，改為2.5分鐘記錄一個(gè)質(zhì)量,

記錄約2—3個(gè)數(shù)據(jù)。以后約3分鐘記錄一個(gè)質(zhì)量，直到試樣幾乎不在失重為止，表明

此時(shí)所含水分為平衡水分。

9.實(shí)驗(yàn)結(jié)束，依次關(guān)閉電子天平、加熱棒、風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)。

10.取出物料，整理好物品，做好清潔干生工作.

六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1.根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理、繪制干燥速率曲線(U—X)；

2.確定物料的臨界含水量Xc及平衡含水量X*；

3.計(jì)算恒速階段的傳質(zhì)系數(shù)K”、熱空氣與物料間的時(shí)流傳熱系數(shù)a；

4.討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

七、思考題

1,為什么在操作中要先開(kāi)鼓風(fēng)機(jī)送氣，而后通電加熱？

2.如果氣流溫度不同口寸，干燥速率曲線有何變化？

3.試分析在實(shí)驗(yàn)裝置中，將廢氣全部循環(huán)可能出現(xiàn)的后果？

4.某些物料在熱氣流中干燥，希望熱氣流相對(duì)濕度要?。荒承┮谙鄬?duì)濕度較大的熱氣

流中干燥，為什么？

5.物料厚度不同時(shí)，干燥速率曲線又如何變化？

6.濕物料在70c?80℃的空氣流中經(jīng)過(guò)相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間的干燥，能否得到絕干物料？

實(shí)驗(yàn)二黏度測(cè)定實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>

1、掌握中高粘度和低黏度流體的黏度測(cè)定方法

2、了解不同物料的黏度大小

3、測(cè)定不同物料的黏度

二、實(shí)驗(yàn)裝置

旋轉(zhuǎn)式黏度計(jì)NDJ-9S,NDJ-79

三、實(shí)驗(yàn)材料

牛奶、水、蜂蜜和面粉漿等。

四、操作步驟：

（一）設(shè)備的調(diào)試

雞蛋一破殼一棄去蛋清一蛋黃加水一攪拌一膠體磨一均質(zhì)一料液備用

（二）樣品黏度的測(cè)定

1、接通電源：工作電壓為：AC220V±10%,50Hz

2、準(zhǔn)備好恒溫循環(huán)水，并控制到所需溫度。

3、聯(lián)接器安裝：聯(lián)接器是一左旋滾花螺母，固定于電機(jī)同軸的端部。拆裝時(shí)用專用托棒

桿插入膠木圓盤上的小孔卡住電機(jī)軸。測(cè)定組則配有小勾，用于轉(zhuǎn)子掛勾懸掛。

4、零點(diǎn)調(diào)整：接通電源使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)指針一般在5格左右，然后調(diào)節(jié)主機(jī)左側(cè)滾花

螺釘（順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)）使指針向左邊移動(dòng)至零點(diǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)分鐘然后關(guān)機(jī)，此時(shí)指針不一

定在零位是正常現(xiàn)象。再開(kāi)機(jī)看指針是否回到零位，若稍有偏差，如上述方法調(diào)整到零位。

至此，調(diào)零結(jié)束。在測(cè)試過(guò)程中，檢查零位時(shí)不可將轉(zhuǎn)子掛在聯(lián)結(jié)器上，但必須開(kāi)啟電機(jī)。

一般情況下，零點(diǎn)正確后不必再調(diào)零。

5、將被測(cè)液體緩緩注入測(cè)試容器中，使液面與測(cè)試容器錐形面下部邊緣齊平，將轉(zhuǎn)筒浸人

液體，將測(cè)試容器放在儀器托架上，同時(shí)把轉(zhuǎn)筒懸掛在儀靜的聯(lián)軸器上，此時(shí)轉(zhuǎn)子應(yīng)全部

浸沒(méi)于液體中，開(kāi)啟電機(jī)，此時(shí)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)可能伴有晃動(dòng)，可前后左右移動(dòng)托架上的測(cè)試

容器，使與轉(zhuǎn)子（筒）同心，從而使指針?lè)€(wěn)定即可讀數(shù)。

五、測(cè)試結(jié)果：

1、不同樣品的黏度值C

2、樣品的剪切流變性,

實(shí)驗(yàn)三、粉碎與粉體性質(zhì)研究

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>

4、了解粉碎與篩分的過(guò)程

5、掌握粉碎粒度的測(cè)定法和平均粒度的求法

6、通過(guò)測(cè)量求得顆粒的累積分布和頻率分布

二、實(shí)驗(yàn)裝置

1、泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩

2、感量天平

3、粉碎機(jī)

4、鼓風(fēng)干燥機(jī)

5、生物顯微鏡

三、實(shí)驗(yàn)材料：

谷物、粉狀食物、調(diào)味料等。

四、操作步驟：

1、將試驗(yàn)原料在干燥箱中進(jìn)行干燥，使水份含量小于