实验八 干燥速率曲线的测定实验.doc

8 燥速率曲线的测定实验
8.1实验目的
1．测定在恒定干燥条件下的湿物料的干燥曲线、干燥速率曲线及临界含水量X0；
2．了解常压洞道式（厢式）干燥器的基本结构，掌握洞道式干燥器的操作方法；
8.2实验原理
干燥单元操作是一个热、质同时传递的过程，干燥过程能得以进行的必要条件是湿物料表面所产生的湿分分压一定要大于干燥介质中湿分的分压，两者分压相差越大，干燥推动力就越大，干燥就进行得越快。本实验是用一定温度的热空气作为干燥介质，在恒定干燥条件下，即热空气的温度、湿度、流速及与湿物料的接触方式不变，当热空气与湿物料接触时，空气把热量传递给湿物料表面，而湿物料表面的水分则汽化进入热空气中，从而达到除去湿物料中水份的目的。
当热空气与湿物料接触时，湿物料被预热并开始被干燥。在恒定干燥条件下，若湿物料表面水份的汽化速率等于或小于水份从物料内部向表面迁移的速率时，物料表面仍被水份完全润湿，与自由液面水份汽化相同，干燥速率保持不变，此阶段称为恒速干燥阶段或表面汽化控制阶段。
当物料的含水量降至临界湿含量X0以下时，物料表面只有部分润湿，局部区域已变干，水份从物料内部向表面迁移的速率小于水份在物料表面汽化的速率，干燥速率不断降低，这一阶段称为降速干燥阶段或内部扩散控制阶段。随着干燥过程的进一步深入，物料表面逐渐变干，汽化表面逐渐向内部移动，物料内部水份迁移率不断降低，直至物料的水含量降至平衡水含量X*时，干燥过程便停止。
干燥速率是指单位时间、单位干燥表面积上汽化的水份质量，计算公式如下：
kg/(m2·s) (1)
由式（1）可知，只要知道绝干物料重量Gc(kg)、干燥面积（m2）、单位干燥时间dτ（s）内的湿物料的干基水含量的变化量dX(kg水/kg干料)或湿物料补干燥的水份dW(kg),就可算出干燥速率u。在实际处理实验数据时，一般将式（1）中的微分(dW/dτ)形式改为差分的形式(δw/δτ)更方便。

8.3 实验装置与流程
空气用风机送入电加热器，经加热的空气流入干燥室，加热干燥室中的湿毛毡后，经排出管道排入大气中。随着干燥过程的进行，物料失去的水分量由称重传感器和智能数显仪表记录下来。实验装置如图8―1所示。

图8－1 干燥装置流程图
1风机2.管道 3孔板流量计4.加热器 5.厢式干燥器6气流均布器 7称重传感器8 湿毛毡 9.玻璃视镜门 10.仪控柜11蝶阀
主要设备及仪器
（1） 鼓风机：
（2） 电加热器：4KW
（3） 干燥室：180mm×180mm×1250mm
（4） 干燥物料：湿毛毡、石英沙等
（5） 称重器：电子天平YB601
（6） 孔板流量计

冷空气由风机送入管道，经孔板流量计计量后由电加热器预热至一定的温度，由气流均布器进入干燥室干燥湿毛毡，然后经蝶阀排入大气。
干燥过程中，湿毛毡失去的水份量由称重传感器和智能数字显示仪显示出来。

8.4 操作步骤
1．打开总电源，启动风机。
2．将空气加热到恒定温度。打开仪控柜的电源，启动电加热器加热，要求干燥室的干球温度稳定在70℃。注意，必须先开风机后开电加热器，否则电加热器会烧坏。
3．放入湿毛毡。将毛毡加了15~18g水，若此时干燥室温度稳定在70℃，则将湿毛毡非常小心地放置在称重传感器上，千万不能用力向下压，因为称重传感器的最大负荷为200g, 稍为受力称重传感器便会损坏。
4．每隔1分钟记录一次时间和失水量，每隔5分钟记录一次干球温度和湿球温度，待毛毡恒重即失水重量不再变化时，关闭电加热器，关闭仪表电源，十分小心地取下毛毡。
5．关闭风机，切断总电源。

8.5 实验报告
1. 绘制干燥曲线（失水量~时间关系曲线），
2. 根据干燥曲线作干燥速率曲线，
3. 读取物料的临界湿含量，
4. 对实验结果进行分析讨论。