1、化工原理實(shí)驗(yàn),福州大學(xué)化工原理實(shí)驗(yàn)室 二一二年九月修訂,干燥實(shí)驗(yàn)（洞道式）,一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?二 實(shí)驗(yàn)任務(wù) 三 實(shí)驗(yàn)原理 四 實(shí)驗(yàn)流程,五 操作要點(diǎn) 六 數(shù)據(jù)處理 七 報(bào)告要求 八 方案設(shè)計(jì),實(shí)驗(yàn)七洞道式干燥實(shí)驗(yàn),福州大學(xué)化工原理實(shí)驗(yàn)室,一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解洞道式循環(huán)干燥器的結(jié)構(gòu)、基本流程和操作方法。 掌握物料干燥速率曲線的測定方法。 了解干燥速率曲線在工業(yè)干燥設(shè)計(jì)中的意義。,二、實(shí)驗(yàn)任務(wù),實(shí)驗(yàn)任務(wù)（1） 在相同介質(zhì)流速、不同介質(zhì)溫度 下，測定恒定干燥速率曲線。,實(shí)驗(yàn)任務(wù)（2） 在相同介質(zhì)溫度、不同介質(zhì)流速 下，測定恒定干燥速率曲線。,實(shí)驗(yàn)任務(wù)（3） 改變紙漿板厚度，在一定的介質(zhì) 溫度、介質(zhì)流速下，

2、測定恒定干 燥速率曲線。,溫度 變化的比較,介質(zhì)流速 變化的比較,物料厚度 變化的比較,不同干燥條件,二、實(shí)驗(yàn)任務(wù),每個小組選擇其中一個實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)報(bào)告綜合4個小組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，繪制恒定干燥速率曲線，將第2套、第3套、第4套的干燥速率曲線分別與第1套比較。,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(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。由于物料的含水性質(zhì)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(zhì)，干燥介質(zhì)的性質(zhì)、流速，干燥介質(zhì)與濕物料接觸方式等各種因素的影響。 目前對干燥機(jī)理的研究尚不夠充分，干燥速度

3、的數(shù)據(jù)還主要依靠實(shí)驗(yàn)。,三、實(shí)驗(yàn)原理,若將濕物料置于一定的干燥條件下，如一定的溫度、濕度和氣速的空氣流中，測定被干燥物料的質(zhì)量和溫度隨時間的變化關(guān)系，則得圖1所示的曲線，即物料含水量時間曲線和物料溫度時間曲線。 在圖1中物料含水量曲線對時間的斜率就是干燥速率 ，若干燥速率 對物料含水量進(jìn)行標(biāo)繪可得圖2所示的干燥速率曲線。,三、實(shí)驗(yàn)原理,圖1 干燥曲線 圖2 干燥速率曲線,干燥速率曲線只能通過實(shí)驗(yàn)測得，因?yàn)楦稍锼俾什粌H取決于空氣的性質(zhì)和操作條件，而且還受物料性質(zhì)、結(jié)構(gòu)及所含水分性質(zhì)的影響。,三、實(shí)驗(yàn)原理,1-風(fēng)機(jī)，2-片式閥門（排出空氣），3-入口溫度計(jì)，4-孔板流量計(jì)， 5-電加熱器，6-電器

4、面板，7-干球溫度計(jì)， 8-濕球溫度計(jì)，9-電子天平， 10-干燥室，11-出口溫度計(jì)， 12-風(fēng)速調(diào)節(jié)閥， 13-片式閥門（吸入空氣）,四、實(shí)驗(yàn)流程圖,空氣由風(fēng)機(jī)輸送，經(jīng)孔板流量計(jì)、再經(jīng)電加熱器后流過干燥室，然后回入風(fēng)機(jī)循環(huán)使用，空氣流動方向如上頁圖中箭頭所示。,四、實(shí)驗(yàn)流程圖,注意：空氣流速由風(fēng)速調(diào)節(jié)閥12(碟形閥)調(diào)節(jié)。任何時候這個閥都不允許全關(guān)！為什么？,本實(shí)驗(yàn)設(shè)備還可以使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理，其操作過程如下頁所述。,操作方法 開動干燥設(shè)備，啟動計(jì)算機(jī)，雙擊桌面上的“干燥實(shí)驗(yàn)”圖標(biāo)，按計(jì)算機(jī)的提示操作并輸入資料，即可開始實(shí)驗(yàn)。同時計(jì)算機(jī)會實(shí)時顯示溫度和干燥曲線。,數(shù)據(jù)采集與處

5、理,干燥室及試樣的準(zhǔn)備,實(shí)驗(yàn)前將已知絕干質(zhì)量的試樣放入水中浸泡片刻，讓水分均勻擴(kuò)散至整個試樣，然后稱取濕試樣質(zhì)量（約吸水60g ）。待干燥系統(tǒng)溫度穩(wěn)定后，打開干燥室的門將濕試樣放入。,電器面板及加熱控制,依次開啟電源總開關(guān)、儀表電源和風(fēng)機(jī)開關(guān)，在干球溫度顯示面板上設(shè)定實(shí)驗(yàn)所需的溫度值。按下加熱1和加熱2開關(guān)，開始加熱。,電器面板及加熱控制,加熱1由智能數(shù)顯調(diào)節(jié)儀控制，加熱2通過組合開關(guān)由手動控制，用作起動或冬季輔助加熱。 當(dāng)干球溫度計(jì)顯示值接近設(shè)定值時，關(guān)閉加熱2，使加熱溫度平穩(wěn)，如果加熱2關(guān)閉后長期達(dá)不到控制溫度(欠溫控制)則應(yīng)重開加熱2。相反如果超溫失控，則應(yīng)關(guān)去加熱2乃至加熱1。,濕球溫

6、度計(jì),本裝置是利用干燥室內(nèi)的正壓，使空氣按圖中箭頭方向向外排出，以獲得較高流速，同時濕氣往外排出也可避免系統(tǒng)內(nèi)濕度增加。,濕球濕度計(jì)示意圖,濕度計(jì)安裝前應(yīng)檢查圖中A處是否暢通；水從喇叭口加入，注意加至剛到U形管下端頂部為止，不要過多，以避免流入風(fēng)道內(nèi)。實(shí)驗(yàn)過程，視蒸發(fā)情況，中途加水一、二次。,（1）實(shí)驗(yàn)前量取試樣尺寸（長、寬、高），并記錄絕干試樣的質(zhì)量。 （2）將已知絕干質(zhì)量的試樣放入水中浸泡片刻，讓水分均勻擴(kuò)散至整個試樣，然后取出稱取濕試樣質(zhì)量。 （3）檢查電子天平是否靈活，并復(fù)零位。 （4）往濕球溫度計(jì)內(nèi)入適量的加水。 （5）依次開啟電源總開關(guān)、儀表電源和風(fēng)機(jī)開關(guān)，調(diào)節(jié)蝶形閥12至預(yù)定風(fēng)速

7、值。適當(dāng)打開片閥2和13。,五、實(shí)驗(yàn)操作要點(diǎn),五、實(shí)驗(yàn)操作要點(diǎn),（6）在干球溫度顯示面板上設(shè)定實(shí)驗(yàn)所需的溫度值。按下加熱1和加熱2開關(guān)，開始加熱。待溫度接近預(yù)定溫度時，關(guān)閉加熱2開關(guān)。 （7）空氣狀態(tài)穩(wěn)定后，打開干燥室門，將濕試樣放到支架上，關(guān)好干燥室的門。待天平顯示一個整數(shù)值時，立刻開動第1只秒表（實(shí)驗(yàn)用2只秒表）。,（8）待水分失去3g后，停第一只秒表，與此同時開動第2只秒表。記下干燥時間。以后每失去3g水(在降速階段可以失去2g或1g水) ，均記下其干燥時間。如此反復(fù)進(jìn)行，直至試樣接近平衡水分為止。 （9）實(shí)驗(yàn)結(jié)束，先關(guān)電加熱器，使系統(tǒng)冷卻后再關(guān)風(fēng)機(jī)，卸下試樣，并收拾整理現(xiàn)場。,五、實(shí)驗(yàn)

8、操作要點(diǎn)（續(xù)）,六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理,(kg/m2s),式中： 干燥速率，kg/（m2s）；,A 干燥表面 (m2) ；, 相應(yīng)的干燥時間 (s)；,汽化的水分量，kg。,式中： 濕物料中絕干物料的質(zhì)量，kg； 濕物料含水量，kg水kg絕干料。 負(fù)號表示物料含水量隨干燥時間的增加而減少。,、 分別為時間間隔內(nèi)開始和終了時濕物料的質(zhì)量 kg,橫坐標(biāo)為相應(yīng)于某干燥速率下的物料的平均含水量。,以為縱坐標(biāo)，某干燥速率下的濕物料的平均含水量為橫坐標(biāo)，即可繪出干燥速率曲線。,六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理,其中空氣入口溫度，K。,式中：流經(jīng)孔板的空氣體積流量，m3/s； 壓差計(jì)示值，Pa； 流經(jīng)孔板的空氣密度，kg/m3

9、， 狀態(tài)和狀態(tài)相同。,六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理風(fēng)速的計(jì)算,1、計(jì)算體積流量：,六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理風(fēng)速的計(jì)算,2、計(jì)算平均風(fēng)速U： 如果孔板流量計(jì)的壓差示值Pa，平均風(fēng)速可按下式計(jì)算：,式中：U按流量計(jì)算的平均風(fēng)速，m/s； S2干燥室流通截面積，S2=0.150.2=0.03 m2； T，T1空氣入口溫度和干燥室前溫度，K。,七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求,1、實(shí)驗(yàn)報(bào)告在實(shí)驗(yàn)結(jié)束一周后交。 2、應(yīng)在坐標(biāo)紙上繪制恒定干燥速率曲線。 3、要有3張恒定干燥速率曲線比較圖（將第2套、第3套、第4套的干燥速率曲線分別與第1套比較）。 4、重點(diǎn)討論不同干燥條件對恒速干燥速率、臨界含水量、平衡含水量的影響，以及測定干燥速率曲線的意義。,實(shí)驗(yàn)名稱： 干燥實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)小組成員： 方案設(shè)計(jì)時間： 一.實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)思路 二.實(shí)驗(yàn)所需儀器、設(shè)