干燥特性曲线实验报告

1、洞道干燥特性曲线测定实验、实验目的1 . 了解洞道干燥装置和流化床干燥装置的基本结构、工艺流程和操作方法。2 .学习测定物料在恒定干燥条件下干燥特性的实验方法。3 .掌握根据实验干燥曲线求干燥速率曲线、包速阶段干燥速率、临界含水量、平衡含水量的 实验分析方法。4 .实验研究干燥条件对于干燥过程特性的影响。二、基本原理在设计干燥器的尺寸或确定干燥器的生产能力时，被干燥物料在给定干燥条件下的干燥速率、 临界湿含量和平衡湿含量等干燥特性数据是最基本的技术依据参数。由于实际生产中被干燥 物料的性质千变万化，因此对于大多数具体的被干燥物料而言，其干燥特性数据常常需要通 过实验测定而取得。1 .干燥速率的

2、定义干燥速率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：GcdXAdAd kg/(m2s)(11 -1)式中，U一干燥速率，又称干燥通量，kg/ (m2§ ； 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2 .干燥速率的测定方法(1)将电子天平开启，待用。将快速水分测定仪开启，待用。(2)将0.51kg的湿物料(如取 0.51kg的黄豆放入6070C的热水中泡30min,取出，并 用干毛巾吸干表面水分，待用。(3)开启风机，调节风量至4060m3/h,打开加热器加热。待热风温度

3、恒定后(通常可设 定在7080C),将湿物料加入流化床中，开始计时，每过 4min取出10克左右的物料，同 时读取床层温度。将取出的湿物料在快速水分测定仪中测定，得初始质量Gi和终了质量GiCGi G则物料中瞬间含水率GiC 0计算出每一时刻的瞬间含水率 Xi,然后将Xi对干燥时间i作图，如图111,即为干燥曲线 图11 1恒定干燥条件下的干燥曲线dXi 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Xi下的斜率T ,再由式111计算得到干燥速率U ,将U对X作图，就是干燥速率曲线，如图11-2所示。图11 2恒定干燥条件下的干燥速率曲线3 .干燥过程分析预热段见图11-1

4、的AB段。物料在预热段中，含水率略有下降，温度则升至湿球温度tW ,干燥速率可能呈上升趋势变化，也可能呈下降趋势变化。预热段经历的时间很短。恒速干燥 阶段见图11-1中的BC段。该段物料水分不断汽化，含水率不断下降。但由于这一阶段去除 的是物料表面附着的非结合水分，水分去除的机理与纯水的相同，故在恒定干燥条件下，物 料表面始终保持为湿球温度tW,传质推动力保持不变，因而干燥速率也不变。于是，在图 11 -2中，BC段为水平线。只要物料表面保持足够湿润，物料的干燥过程中总处于恒速阶段。 而该段的干燥速率大小取决于物料表面水分的汽化速率，亦即决定于物料外部的空气干燥条 件，故该阶段又称为表面汽化控

5、制阶段。降速干燥阶段随着干燥过程的进行，物料内部水分移动到表面的速度赶不上表面水分的气化速率，物料表面局部出现“干区”，尽管这时物 料其余表面的平衡蒸汽压仍与纯水的饱和蒸汽压相同，但以物料全部外表面计算的干燥速率 因“干区”的出现而降低，此时物料中的的含水率称为临界含水率， 对应图11 2中的C点, 称为临界点。过C点以后，干燥速率逐渐降低至 D点，C至D阶段称为降速第一阶段。干燥 到点D时，物料全部表面都成为干区，汽化面逐渐向物料内部移动，汽化所需的热量必须通 过已被干燥的固体层才能传递到汽化面；从物料中汽化的水分也必须通过这一干燥层才能传 递到空气主流中。干燥速率因热、质传递的途径加长而下

6、降。止匕外，在点D以后，物料中的非结合水分已被除尽。接下去所汽化的是各种形式的结合水，因而，平衡蒸汽压将逐渐下降， 传质推动力减小，干燥速率也随之较快降低，直至到达点 E时，速率降为零。这一阶段称为 降速第二阶段。降速阶段干燥速率曲线的形状随物料内部的结构而异，不一定都呈现前面所 述的曲线CDEU状。对于某些多孔性物料，可能降速两个阶段的界限不是很明显，曲线好像 只有CDK;对于某些无孔性吸水物料，汽化只在表面进行，干燥速率取决于固体内部水分的 扩散速率，故降速阶段只有类似 DE段的曲线。与恒速阶段相比，降速阶段从物料中除去的水 分量相对少许多，但所需的干燥时间却长得多。总之，降速阶段的干燥速

7、率取决与物料本身 结构，而与干燥介质状况关系不大，故降速阶段又称物料内部迁移控制阶段。、实验装置1 .装置流程，如图：2 .主要设备及仪器(1)鼓风机：220VAC,550W戢大风量:95m3/h,550W; (2)电加热器：额定功率 2.0KW(3)干燥室；(4)干燥物料：湿黄豆；四、实验步骤(1)开启风机。打开仪表控制柜电源开关，加热器通电加热，床层进口温度要求恒定在7080c(2)将准备好的耐水硅胶/绿豆加入流化床进行实验。(3)每隔4min取15 510克左右分析，同时记录床层温度。(4)待耐水硅胶/绿豆包重时，即为实验终了，关闭仪表电源。关闭加热电源(5)关闭风机，切断总电源，清理实

8、验设备。五、实验报告1.实验数据记录(1)洞道时间/min重量/g含水率X时间/h斜率干燥速率*面积N/kg/h038.11.140-1.0112418.00007137.81.120.016667-1.0112418.00007237.51.110.033333-1.3483123.999923371.080.05-1.5168526.99993436.61.060.066667-1.3483123.99992536.21.030.083333-1.51685126.99993635.71.010.1-1.5168526.99993735.30.980.116667-1.34831 123.

9、99992834.90.960.133333-0.67416112.00005934.90.960.15-1.5168526.9999310340.910.166667-2.19101 138.999981133.60.890.183333-1.3483123.999921233.20.870.2-1.1797821.000081332.90.850.216667-1.17978121.000081432.50.830.233333-1.3483123.999921532.10.800.25-1.3483123.999921631.70.780.266667-1.34831 :23.99992

10、1731.30.760.283333-1.17978 I21.0000818310.740.3-1.1797821.000081930.60.720.316667-0.67416112.000052030.60.720.333333-1.1797821.000082129.90.680.35-1.6853929.999942229.60.660.366667-1.01124118.000072329.30.650.383333-1.1797821.000082428.90.620.4-1.1797821.000082528.60.610.416667-1.0112418.0000727280.

11、570.45-1.0112418.000072927.40.540.483333-1.0112418.000073126.80.510.516667-0.9269716.500073326.30.480.55-0.842715.000063525.80.450.583333-0.842715.000063725.30.420.616667-0.7584313.500053924.90.400.65-0.6741612.000054124.50.380.683333-0.7584313.5000543240.350.716667-0.75843113.500054523.60.330.75-0.

12、6741612.000054723.20.300.783333-0.6404511.400015222.30.250.866667-0.57303110.199935721.50.210.95-0.505629.0000366220.80.171.033333-0.43827.799966720.20.131.116667-0.4044917.1999227219.60.101.2-0.404497.19992277190.071.283333-0.34276.100068318.50.041.383333-0.3089915.5000229017.80.001.5-0.337086.0000

13、242.绘制干燥曲线3.根据干燥曲线作干燥速率曲线4.读取物料的临界含水量临界含水量是0.615.对实验结果进行分析讨论(1)从干燥速率曲线可得在洞道干燥实验中，干燥的速率是先快速上升，那是预热阶段，预 热阶段后是处于一个比较恒定的速率进行干燥(实验数据中出现几个平台)，统称为恒速阶 段；最后是一个降速干燥阶段，干燥速率几乎是呈直线下降。(2)在恒速干燥阶段出现几个恒速平台的可能原因是 a、实验系统的误差造成的；b、由于 干燥物料的不均匀造成速率的波动；c、由于实验器材对实验过程中的温度调节不均匀造成的。 六、思考题1 .什么是恒定干燥条件？本实验装置中采用了哪些措施来保持干燥过程燥恒定赶在条

14、件下进 行的？答：指干燥介质的温度、湿度、流速及与物料的接触方式，都在整个干燥过程中均保持恒定。若在实验中用大量的空气干燥少量物料，则可以认为湿空气在干燥过程中的温度、湿度均不变。 本实验中，固定蝶阀使流速固定在120m3/h； 密封干燥厢并利用加热保持温度恒定在75；湿料铺平湿毛毡后，干燥介质与湿料的接触方式也恒定。2控制恒速干燥阶段速率的因素是什么？控制降速干燥阶段干燥速率的因素是什么？答：控制恒速干燥阶段速率的因素是物料表面水分的气化速率，亦即决定于物料外部的空气干燥条件，也成为表面气化控制阶段。控制降速干燥阶段干燥速率的因素是物料本身结构、形状、尺寸，也称物料内部迁移控制阶段。3为什么要先启动风机，再启动加热器？实验过程中干、湿球温度计是否变化？为什么？如何判断实验已结束？答：（1）先启动风机，再启动加热器是为了防止加热管倍烧坏。（ 2）在理论上的干