干燥特性实验

1、 干燥特性实验 一 实验目的 1. 通过实验加深对干燥理论的感性认识及理解，巩固其基本知识； 2. 掌握干燥特性曲线的测试方法； 3. 学会使用称重法计算物料的含水率。二 实验原理1. 干燥的定义物 料：所谓物料是指干燥对象。含有一定水分的物料称为湿物料。干燥介质：用来干燥物料的介质。 在干燥过程中，当湿物料与干燥介质接触时，其表面水分不断汽化，在物料内部和表面之间形成湿度梯度，于是物料的内部水分借助于毛细管的扩散作用向其表面移动，并在湿物料内部的水分不断地移动到其表面，不断地汽化，最终达到了物料干燥的目的。2. 干燥的意义（1） 贮存 在工农业生产和人民生活中有许多物料如粮食、食品、化肥、药

2、品等等在含水率较高的情况下，不宜贮存。例如在一定温度下易发霉、变质。采用干燥的方法将湿物料中的水分去掉，就可达到长期保存的目的。 （2）运输 物料在干燥前后的重量是不相同的。没有经过干燥的湿物料直接运输必然会增大运输负荷，增加运输费用。所以，将湿物料干燥后再运输既可节省空间，又能节省费用。（3）化学反应有些化工原料需在干燥情况下进行反应，才能保证化学反应温度。因为湿物料中的水分在化学反应中要吸热蒸发，因此反应温度必然要降低。所以有些化工原料在化学反应前必须进行干燥。3. 干燥特性曲线在干燥过程中，按一定的时间间隔，测取物料的含水率，然后绘制成物料含水率与干燥时间、物料的干燥速率与含水率之间的关

3、系曲线，即干燥特性曲线X-t图和nA-X图。如图1所示。图中曲线分为三部分，分别为AB、BC和CDE。其中AB段为物料的预热段，时间很短；BC段为恒速干燥段，曲线的斜率为常数；CDE段为降速段，曲线斜率逐渐降低。C点为临界点，即恒速段与降速段的分界点，该点的含水率X0为临界含水率。X*为干燥过程最终含水率，称为平衡水分。三、实验设备、仪器及实验装置系统图图1 恒定干燥情况下的干燥曲线 实验用设备、仪器包括 干燥箱、电光天平、称量瓶、秒表等。 四、实验方法及步骤 1. 实验方法 采用干燥箱作为干燥器，同时也做烘干试样用。首先加热干燥箱至适当的温度（实验之前，由指导老师操作），将处理后的各称量瓶盛

4、入适量的实验物料，然后同时放入干燥箱中，开始实验并记时。以后步骤同上。2. 实验步骤(1) 加热空气预热器或干燥箱至实验温度； (2) 待空气温度稳定后，加入实验物料；(3) 用秒表记时；(4) 按一定时间间隔，用称量瓶取样；(5) 待取出的试样冷却后，称重，将其重量及称量瓶编号和时间添入数据记录表中； (6) 待试样全部取完、称重、记录后，再将所有试样送入干燥箱中烘干直至恒重；(7) 将彻底烘干的试样取出，冷却后分别称重并填入数据表中对应编号的位置；(8) 根据实验测试的数据计算出每个试样的干基含水率X。干燥特性实验数据记录表时间： 年 月 日 风温：时间间隔(min)试样编号No.烘干前重

5、m1 ( g )烘干后重m2 ( g )物料含水率X (kg水/kg干料)五、实验数据处理物料的含水率本实验物料的含水率是指干基含水率，用符号X表示。它是指湿物料中水分的质量与其绝对干料的质量之比，即：X= （kg水/kg干料） (4-1)式中 称量瓶自重，g； 湿料重加上瓶重，g 干料重加上瓶重，g； 湿物料中水分的质量，g； 湿物料中绝对干料的质量，g。测量方法：该实验所用取样容器为若干个5ml的称量瓶，用此容器盛装实验试样，并将称量瓶编上号码。实验前，先分别称取各瓶的自重m0。实验结束后，再称已装入试样的各称量瓶的重量（湿料重+瓶重）m1，然后将所有试样送入干燥箱进行烘干直至恒重。将物料

6、冷却后再用天平分别称其重量（干料重+瓶重）m2，最后按（6-10-1）式计算出物料的干基含水率。六、实验结果与分析将实验数据描绘在直角坐标纸上，横轴为干燥时间t，纵轴为物料干基含水率X，绘出Xt图和nA-X图，然后根据实验结果进行理论及误差分析，最后指出本实验物料的干燥特点。七、思考题1. 干、湿基含水率有何区别？为什么在整个干燥过程中采用干基含水率？第五章 工业锅炉综合实验实验一 工业锅炉（多管水循环）实验一、实验目的1、观察在自然条件下，平行管汽液双相的流动结构。2、观察平行管在不同热负荷下的流动偏差现象。3、了解自然循环故障：停滞与倒流的现象。二、实验原理 自然循环锅炉中的循环动力，是靠

7、上升管与下降管之间的压力差来维持的，它是由上锅筒（汽包）、下集箱、下降管和上升管组成。上升管由于受热，工质随温度升高而密度变小；在一定的受热强度及时间下，上升管会产生部分蒸汽，形成汽水混合物，从而也使上升管工质密度大大降低。这样，不受热的下降管工质密度与上升管工质密度形成一个差值，依靠这个密度差产生的压差，上升管的工质向上流动，下降管的工质向下流动进行补充，形成循环回路。只要上升管的受热足以产生密度差，循环便不会停止。循环回路是否正常，将影响到锅炉的正常运行。如果是单循环回路（只有一根上升管和下降管），由上升管上升至上锅筒（汽包）的工质将由下降管得到补充，使上升管得到足够的冷却，因而循环是正常

8、的。但锅炉的水冷壁并非由简单的回路各自独立组成 ，而是由上升管并排组成受热管组，享有共同的汽包、下降管、下集箱。这样组成的自然循环比单循环具有更大的复杂性，各平行管之间的循环相互影响，如果各上升管受热不均匀，由于某些原因受热弱的管子中的工质将出现停滞、倒流现象。1、循环停滞：当并列的上升管受热不均匀时，在受热弱的上升管中，汽水混合物的密度便大于受热强的管子中汽水混合物的密度（见图一），从图一可以看出，a管受热强，管中汽水混合物的密度就小；b管受热弱，管中汽水混合物的密度就大。因此受热弱的上升管b所产生的运动压头就比受热强的上升管a要小，若b管受热很弱，则极小的运动压头，便不能保证上升管中的工质

9、以最低的允许速度做稳定的流动，而会处于停止不动的状态，这种现象就叫做循环停滞。很显然，当发生循环停滞时，传热情况将大大恶化，如果上升管是直接引入汽包的蒸汽空间的，则在受热弱的上升管的上部，将形成不动的自由水面（见图一中的放大视图），这样管壁温度将会急剧增高而使管壁过热。是指在受热弱的上升管中，其有效压头不足以克服下降管的阻力，使汽水混合物处于停滞状态，或流动的很慢，此时只有汽泡缓慢上升，在管子弯头等部位容易产生汽泡的积累使管壁得不到足够的水膜来冷却，而导致高温破坏。2、循环倒流：当并列的上升管受热严重不均匀时，则在受热最弱的上升管中所产生的运动压头就很小，同时由于受热最强的上升管中工质的流速很

10、大而产生抽吸作用，会使受热最弱的上升管中工质的循环流速成为负值，即管中的工质将朝着与正常循环方向相反的方向流动，这种现象就叫做循环倒流（或循环倒转），发生循环倒流时，假如汽水混合物沿着整个管子平均地向下流动，那就暂时不会发生什么事故，但是，由于在受热管子中不断产生的一部分汽泡由于浮力的作用总是力图上升的，所以汽泡的运动方向就与水的流动方向相反，而当汽泡上升的运动速度与水向下的运动速度相等时，便会发生汽泡的停滞，产生所谓的“汽塞” 现象，这时，发生“汽塞”的管段就会因得不到有效的冷却而很快地过热烧坏。原来工质向上流的上升管，变成了工质自上而下流动的下降管。产生倒流的原因亦是在受热弱的管子中，其有

11、效压头不能克服下降管的阻力所致。如倒流速度足够大，也就是水量较多，则有足够的水来冷却管壁，管子仍能可靠的工作。如倒流速度很小，则蒸汽泡受浮力作用可能处于停滞状态，并且容易在弯头等处积累，使管壁受不到水的冷却而过热损坏。这二种循环故障都是锅炉运行中应避免的。本实验主要能使学生对此二种循环故障有深刻的了解。三、实验装置工业锅炉演示模型，亦即锅炉自然水循环实验装置的结构示意图如附图一所示。装置由自然水循环系统组成，系统由七根玻璃制上升管、三根玻璃制下降管、一个上锅筒和一个下集箱所组成，在上锅筒的左右两侧端面上禁固着20mm厚的玻璃视镜，用来观察工质的加热与水位状况；前后两边是上升管和下降管，上升管和

12、下降管上端连接着上锅筒，下端连接着下集箱，七根上升管，每根都缠绕一根额定功率为500W的加热电热丝，选择、每两根为一组，分成三组，通过相应的电子调压器来调节输入电压，并利用开关来接通或断开电源；第根则只用开关来接通和断开电源，用以改变加热状况。调节各上升管的加热程度（或停止加热），可以演示出上升管和下降管中正常自然水循环时系统中的水汽流态、柱状和弹状汽泡的现象；也可以演示自然水循环中的常见的故障：停滞和倒流。水循环系统安装在实验台支架的左半部分。在实验台支架的右半部分，装有系统的控制电路。演示时，除调整和观察加热电压外，通过按下控制面板上的电流检测按钮，还可以测定加热电路中的电流大小，用以计算

13、上升管的加热电功率。四、使用和操作使用和操作步骤简述如下：1、使用前，首先加水至上锅筒的水位线处。2、接通三相电源，开启总电源开关。3、检查电路和仪表无异常情况后，将各加热开关置于接通位置。将三只调压选钮旋至电压表指示为零。4、将三只调压选钮旋至电压表指示接近220V，加热至工质进入沸腾状态，此时可以从上升管和下降管中观察到正常的自然水循环状态，所有的上升管中的水向上流动，而下降管中的水则向下流动。在沸腾剧烈时，可以看到管中产生柱状和弹状汽泡的水、汽两相混合流动状态。5、为了能够在热水循环系统中演示常见的停滞和倒流的故障现象，在上述实验工况下，可采用三种方案来模拟一些上升平行管的受热不均匀情况，从而使受热弱的上升管中产生并观察到上述故障现象。方案如下，可择其可行者来试验：选择任一组调压加热电路，下调电压至30V左右，使这二根（一组）上升管产生降温，从而可导致在受热弱的上升管中出现故障。选择任意二组调压加热电路，断开二根（一组）上升管的加热开关，下调另外二根（一组）加热电压至30V左右，使其中二根上升管降温，另二根上升管断电停止加热，也会在这些受热弱的上升管中导致故障出现。选择任一组调压加热电路，不下调调压器电压，而断开这二根（一组）