洞道式干燥实验.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,一 实验目的,二 实验任务,三 实验原理,四 实验流程,五 操作要点,六 数据处理,七 报告要求,实验六洞道式干燥实验,福州大学化工原理实验室,了解洞道式循环干燥器的结构、基本流程和操作方法。,掌握物料干燥速率曲线的测定方法及在工业干燥设计中的意义。,一、实验目的,二、实验任务,干燥条件对干燥特性曲线的影响研究,利用实验室洞道式干燥器，完成湿含量、干燥面积、绝干质量一定的纸浆板在不同干燥条件下的恒定干燥速率的比较实验，进行不同干燥条件对干燥特性曲线的影响研究。,任务要求,（,1,）在相同介质流速、不同介质温度（两种,温度,）下，测定恒定干燥速率曲线。,（,2,）在相同介质温度、不同介质流速（两种,流速,）下，测定恒定干燥速率曲线。,（,3,）改变纸浆板,厚度,（两种,厚度,），在一定的介质温度、介质流速下，测定恒定干燥速率曲线。,（,4,）每个实验小组选择其中一个条件进行实验。,（,5,）根据实验结果探讨不同干燥条件下，对恒速干燥速率、降速干燥速率以及临界湿含量和平衡湿含量等干燥特性参数的影响，以及测定干燥速率曲线的工程意义。,二、实验任务,干燥条件对干燥特性曲线的影响研究（续）,干燥是利用热量去湿的一种方法，它不仅涉及到气、固两相间的传热与传质，而且涉及到湿分以气态或液态的形式自物料内部向表面传质的机理。由于物料的含水性质和物料形状的差异，水分传递速率的大小差别很大，概括起来，,它受到物料及其含水性质，干燥介质的性质、流速，干燥介质与湿物料接触方式等各种因素的影响。,目前对干燥机理的研究尚不够充分，干燥速度的数据还主要依靠实验。,三、实验原理,若将湿物料置于一定的干燥条件下，如一定的温度、湿度和气速的空气流中，测定被干燥物料的质量和温度随时间的变化关系，则得图,1,所示的曲线，即物料含水量,时间曲线和物料温度,时间曲线。干燥过程分为,3,个阶段：,物料预热阶段,恒速干燥阶段,降速干燥阶段。,图中,AB,段处于预热阶段，空气中部分热量用来加热物料，故物料含水量和温度均随时间变化不大。三、实验原理,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，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 而终止。,三、实验原理,在降速阶段，随着水分汽化量的减少，传入的显热较汽化带出的潜热为多，热空气中部分热量用于加热物料。物料温度开始上升，,与,交点处的含水量称为物料的临界含水量 ，在图,1,中物料含水量曲线对时间的斜率就是干燥速率 ，若干燥速率 对物料含水量进行标绘可得图,2,所示的干燥速率曲线。,三、实验原理,图,1,干燥曲线,图,2,干燥速率曲线,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、结构及所含水分性质的影响。,三、实验原理,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,12,11,13,1-,风机，,2-,片式阀门（排出空气），,3-,入口温度计，,4-,孔板流量计，,5-,电加热器，,6-,电器面板，,7-,干球温度计，,8-,湿球温度计，,9-,电子天平，,10-,干燥室，,11-,出口温度计，,12-,风速调节阀，,13片式阀门（吸入空气）,四、实验流程图,空气由风机输送，经孔板流量计、再经电加热器后流过干燥室，然后回入风机循环使用，空气流动方向如上页图中箭头所示。,电加热器由智能数显调节仪设定操作温度，并使实验的空气温度恒定。智能数显仪表可以以直观的操作及显示实验过程中的湿球温度，干燥室前、后的温度及孔板流量计入口的空气温度。,装在风机出口端的热电阻探头用于测量流经孔板时的空气温度（入口温度），这温度是计算流量的一个参数。,四、实验流程图,空气流速由风速调节阀,12(,碟形阀,),调节。任何时候这个阀都不允许全关，否则电热器就会因为空气不流动而过热，引起损坏，除非两个片阀,2,和,13,全开。,风机进口端的片式阀门,13,用于控制系统所吸入的空气量，而出口端的片阀,2,则用于调节系统内的热气湿度。,本实验设备还可以使用计算机进行数据采集与数据处理，其操作过程如下页所述。,四、实验流程图,操作方法,开动干燥设备，启动计算机，双击桌面上的“干燥实验”图标，按计算机的提示操作并输入资料，即可开始实验。同时计算机会实时显示温度和干燥曲线。,数据采集与处理,干燥室及试样的准备,试样,天平,试样架,重 量,传感器,实验前将已知绝干质量的试样放入水中浸泡片刻，让水分均匀扩散至整个试样，然后称取湿试样质量（约吸水,60g,）。待干燥系统温度稳定后，打开干燥室的门将湿试样放入。,加热,2,加热,1,仪表电源,风机开关,入口温度,出口温度,总,电源开关,干球温度,湿球温度,孔板压差,电流表,电器面板及加热控制,依次开启电源总开关、仪表电源和风机开关，在干球温度显示面板上设定实验所需的温度值。按下加热,1,和加热,2,开关，开始加热。,电器面板及加热控制,加热,1,由智能数显调节仪控制，加热,2,通过组合开关由手动控制，用作起动或冬季辅助加热。,当干球温度计显示值接近设定值时，关闭加热,2,，使加热温度平稳，如果加热,2,关闭后长期达不到控制温度,(,欠温控制,),则应重开加热,2,。相反如果超温失控，则应关去加热,2,乃至加热,1,。,湿,球温度计,本装置是利用干燥室内的正压，使空气按图中箭头方向向外排出，以获得较高流速，同时湿气往外排出也可避免系统内湿度增加。,湿球湿度计示意图,湿度计安装前应检查图中,A,处是否畅通；水从喇叭口加入，注意加至刚到,U,形管下端顶部为止，不要过多，以避免流入风道内。,实验过程，视蒸发情况，中途加水一、二次。,（,1,）实验前量取试样尺寸（长、宽、高），并记录绝干试样的质量。,（,2,）将已知绝干质量的试样放入水中浸泡片刻，让水分均匀扩散至整个试样，然后取出称取湿试样质量。,（,3,）检查电子天平是否灵活，并复零位。,（,4,）往湿球温度计内入适量的加水。,（,5,）依次开启电源总开关、仪表电源和风机开关，调节蝶形阀,12,至预定风速值。适当打开片阀,2,和,13,。,五、实验操作要点,五、实验操作要点,（,6,）在干球温度显示面板上设定实验所需的温度值。按下加热,1,和加热,2,开关，开始加热。待温度接近预定温度时，视情况增减辅助加热器，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。,（,7,）待空气状态稳定后，打开干燥室门，将湿试样放到支架上，关好干燥室的门。待天平显示一个整数值时，立刻开动第,1,只秒表（实验用,2,只秒表）。,（,8,）待水分失去,3g,后，停第一只秒表，与此同时开动第,2,只秒表。记下干燥时间。以后每失去,3g,水,(,在降速阶段可以失去,2g,或,1g,水,),，均记下其干燥时间。如此反复进行，直至试样接近平衡水分为止。,（,9,）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。,五、实验操作要点（续）,六、实验数据处理,(kg/m,2,s),式中：,干燥速率，,kg/,（,m,2,s,）；,A,干燥表面,(m,2,),；,相应的干燥时间,(s),；,汽化的水分量，,kg,。,式中：,湿物料中绝干物料的质量，,kg,；,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。,、,分别为时间间隔内开始和终了时湿物料的质量,kg,横坐标为相应于某干燥速率下的物料的平均含水量。,以为纵坐标，某干燥速率下的湿物料的平均含水量为横坐标，即可绘出,干燥速率曲线,。,六、实验数据处理,六、实验数据处理,风速的计算,1,、计算体积流量：,式中：,流经孔板的空气体积流量，,m,3,/s,；（,表压强约,544Pa,，,温度与空气入口温度一致）。,压差计示值，,Pa,；,流经孔板的空气密度，,kg/m,3,，,状态和状态相同。,其中,空气入口温度，,K,。,六、实验数据处理,风速的计算,2,、计算平均风速,U,：,如果孔板流量计的压差示值,Pa,，,平均风速可按下式计算：,式中：,U,按流量计算的平均风速，,m/s,；,S,2,干燥室流通截面积，,S,2,=0.150.2=0.03 m,2,；,T,，,T,1,空气入口温度和干燥室前温度，,K,。,实验报告总体要求同以前的实验。报告在实验结束一周内交。,实验结果讨论要求：,每份报告至少要有两条干燥速率曲线，以便探讨不同干燥条件下，对恒速干燥速率、降速干燥速率以及临界湿含量和平衡湿含量等干燥特性参数的影响。,建议第,2,套、第,3,套、第,4,套的同学分别与第,1,套比较，第,1,套的同学与第,2,套比较。将,2,条恒定干燥速率曲线标绘在同一直角坐标纸上。,七、实验报告要求,