化工原理实验八

1、1实实 验验实验八实验八 干燥实验干燥实验 2一、实验目的一、实验目的n1.1.了解了解洞道式循环干燥器洞道式循环干燥器的基本流程、工的基本流程、工作原理和操作技术。作原理和操作技术。n2.2.掌握恒定条件下物料干燥速率曲线的测掌握恒定条件下物料干燥速率曲线的测定方法。定方法。n3.3.测定湿物料的临界含水量测定湿物料的临界含水量X XC C，加深对其，加深对其概念及影响因素的理解。概念及影响因素的理解。3二、实验内容二、实验内容在空气流量、温度不变的情况下，测定物在空气流量、温度不变的情况下，测定物料的干燥速率曲线和临界含水量，并了解其料的干燥速率曲线和临界含水量，并了解其影响因素。影响因素

2、。4三、实验原理三、实验原理1. 物料的去湿物料的去湿 化工生产中的化工生产中的固体原料固体原料、产品或半成品为便、产品或半成品为便于进一步的加工、运输、贮存和使用，常常需于进一步的加工、运输、贮存和使用，常常需要将其中所含的要将其中所含的湿分湿分（水或有机溶剂）去除至（水或有机溶剂）去除至规定指标，这种操作简称为规定指标，这种操作简称为去湿去湿。5三、实验原理三、实验原理2. 干燥过程的本质：干燥过程的本质： 被除去的湿分从固相转移到气相中被除去的湿分从固相转移到气相中(固相为被干固相为被干燥的物料，气相为干燥介质燥的物料，气相为干燥介质)。（3）干燥过程进行的必要条件：）干燥过程进行的必要

3、条件： 湿物料表面水汽压力大于干燥介质水汽分压；湿物料表面水汽压力大于干燥介质水汽分压； 干燥介质将汽化的水汽及时带走。干燥介质将汽化的水汽及时带走。 干燥介质空气既是载热体又是载湿体；干燥过程干燥介质空气既是载热体又是载湿体；干燥过程是干燥介质空气与湿物料之间的传热传质过程。是干燥介质空气与湿物料之间的传热传质过程。 6三、实验原理三、实验原理3. 恒定干燥条件恒定干燥条件下的干燥速率下的干燥速率 恒定干燥条件：指干燥过程中空气的湿度、温度、恒定干燥条件：指干燥过程中空气的湿度、温度、速度以及与湿物料的接触状况都不变。速度以及与湿物料的接触状况都不变。 干燥速率定义：单位时间、单位干燥面积汽

4、化的干燥速率定义：单位时间、单位干燥面积汽化的水分量。水分量。 干燥曲线与干燥速率曲线干燥曲线与干燥速率曲线 某物料在恒定干燥条件下干燥，可用实验方法测某物料在恒定干燥条件下干燥，可用实验方法测定干燥曲线及干燥速率曲线。定干燥曲线及干燥速率曲线。 dwwUsds7（1）干燥实验和干燥曲线）干燥实验和干燥曲线干燥实验一般都间歇进行，在干燥实验中，测定物料干燥实验一般都间歇进行，在干燥实验中，测定物料重量重量G及物料表面温度及物料表面温度 随时间随时间的变化数据，计算出的变化数据，计算出对应的对应的X，将对应的，将对应的X和和 数据标绘出来数据标绘出来8（2）干燥速率曲线）干燥速率曲线nABC段称

5、为恒速阶段。段称为恒速阶段。nCDE段称为降速阶段。段称为降速阶段。n交点交点C称为临界点，称为临界点，对应的物料含水量称对应的物料含水量称为临界含水量，以为临界含水量，以Xc 表示表示n E点所对应的物料点所对应的物料含水量为操作条件下含水量为操作条件下的平衡含水量，干燥的平衡含水量，干燥速率为零。速率为零。9 恒速干燥恒速干燥 物料表面附着一层水分，这层水分可认为物料表面附着一层水分，这层水分可认为全部是非结合水分，物料在恒定干燥条件下全部是非结合水分，物料在恒定干燥条件下干燥时，物料表面的状况与湿球温度计湿纱干燥时，物料表面的状况与湿球温度计湿纱布表面状况相似，物料表面温度布表面状况相似

6、，物料表面温度 即为即为tw。10 恒速干燥恒速干燥 若水分由物料内部迁移至表面的速率大于若水分由物料内部迁移至表面的速率大于或等于水分从表面汽化的速率，则物料表面或等于水分从表面汽化的速率，则物料表面保持完全润湿。由于此阶段汽化的是非结合保持完全润湿。由于此阶段汽化的是非结合水分，这时，水分，这时，热空气传给湿物料的热量全部热空气传给湿物料的热量全部用于水分的气化用于水分的气化，蒸发的水量随时间成比例，蒸发的水量随时间成比例增加，增加，干燥速率恒定不变干燥速率恒定不变。故恒速干燥阶段。故恒速干燥阶段的干燥速率的大小取决于物料表面水分的汽的干燥速率的大小取决于物料表面水分的汽化速率。因此，恒速

7、干燥阶段又可称为化速率。因此，恒速干燥阶段又可称为表面表面控制阶段控制阶段。 11 降速干燥阶段降速干燥阶段n实际汽化表面减小实际汽化表面减小 随着干燥过程的进行，物料内部水分迁移随着干燥过程的进行，物料内部水分迁移到表面的速率已经小于表面水分的汽化速率。到表面的速率已经小于表面水分的汽化速率。物料表面不能再维持全部润湿，而出现部分物料表面不能再维持全部润湿，而出现部分“干区干区”，即实际汽化表面减少。因此，以，即实际汽化表面减少。因此，以物料总面积为基准的干燥速率下降。去除的物料总面积为基准的干燥速率下降。去除的水分为结合、非结合水分。水分为结合、非结合水分。12 降速干燥阶段降速干燥阶段n

8、汽化面内移汽化面内移 当物料全部表面都成为干区后，水分的汽化面当物料全部表面都成为干区后，水分的汽化面逐渐向物料内部移动，传热是由空气穿过干料逐渐向物料内部移动，传热是由空气穿过干料到汽化表面，汽化的水分又从湿表面穿过干料到汽化表面，汽化的水分又从湿表面穿过干料到空气中，降速干燥阶段又称为到空气中，降速干燥阶段又称为物料内部迁移物料内部迁移控制阶段控制阶段。显然，固体内部的热、质传递途径。显然，固体内部的热、质传递途径加长，阻力加大，造成干燥速率下降。在此过加长，阻力加大，造成干燥速率下降。在此过程，空气传给湿物料的热量大于水分汽化所需程，空气传给湿物料的热量大于水分汽化所需要的热量，故物料表

9、面的温度升高。要的热量，故物料表面的温度升高。13n（3）临界含水量）临界含水量Xcn 物料在干燥过程中经历了预热、恒速、降速物料在干燥过程中经历了预热、恒速、降速干燥阶段，用临界含水量干燥阶段，用临界含水量Xc加以区分，加以区分，Xc越大，越大，越早地进入降速阶段，使完成相同的干燥任务所越早地进入降速阶段，使完成相同的干燥任务所需的时间越长，需的时间越长，Xc的大小不仅与干燥速率和时间的大小不仅与干燥速率和时间的计算有关，同时由于影响两个阶段的因素不同，的计算有关，同时由于影响两个阶段的因素不同，因此确定因此确定Xc值对强化干燥过程有重要意义。值对强化干燥过程有重要意义。14四、测量参数四、

10、测量参数时间时间温度温度物料尺寸物料尺寸15五、实验所需仪器设备五、实验所需仪器设备主要设备尺寸主要设备尺寸 (1) 孔板孔板 (2) 洞道式干燥器洞道式干燥器 (3) 电子天平电子天平 (4) 尺子尺子 (5) 温度计（干燥室前后、风机出口及湿球温度温度计（干燥室前后、风机出口及湿球温度)） (6) 湿球温度计湿球温度计 (7) 秒表秒表 16六、实验流程图六、实验流程图 1 加热室加热室 2压差计压差计 3铜电阻铜电阻 4干燥室前温度计干燥室前温度计 5湿球温度计湿球温度计 6干燥室干燥室 7电子天平电子天平 8物料架物料架 9干燥室后温度计干燥室后温度计 10仪表箱仪表箱 11控温仪控温

11、仪 12蝶阀蝶阀 13风机风机 14放气阀放气阀 15风机出口温度计风机出口温度计 16孔板流量计孔板流量计1243567891011121314151617六、实验流程图六、实验流程图18七、实验操作七、实验操作实验前准备工作实验前准备工作1. 按通电源，电子天平预热，调零备用。按通电源，电子天平预热，调零备用。2.开启风机，设定温度，打开加热棒开关开启风机，设定温度，打开加热棒开关(三组全三组全开开)。待温度接近于设定温度，加减工作电热棒数。待温度接近于设定温度，加减工作电热棒数目，使温度稳定。目，使温度稳定。3.称量绝干物的质量称量绝干物的质量。4.用钢尺量取物料的长度、宽度和厚度。用钢

12、尺量取物料的长度、宽度和厚度。5.加水均匀润湿物料，水量约为加水均匀润湿物料，水量约为2.5倍绝干物质量。倍绝干物质量。6.维持实验过程湿球温度计指示值基本不变。及时维持实验过程湿球温度计指示值基本不变。及时向湿球温度计补充水。向湿球温度计补充水。192、实验操作、实验操作(1)各温度计温度指示值稳定一段时间后，将湿物各温度计温度指示值稳定一段时间后，将湿物料放入干燥室内，记录起始湿物料质量，同时料放入干燥室内，记录起始湿物料质量，同时启动秒表开始记时。启动秒表开始记时。(2)每隔每隔2分钟记录一个质量，直到蒸发的水量非均分钟记录一个质量，直到蒸发的水量非均匀的下降，改为匀的下降，改为2.5分

13、钟记录一个质量，记录约分钟记录一个质量，记录约23个数据。以后约个数据。以后约3分钟记录一个质量，直到分钟记录一个质量，直到试样几乎不在失重为止，表明此时所含水分为试样几乎不在失重为止，表明此时所含水分为平衡水分。平衡水分。 20七、实验操作七、实验操作3、实验结束、实验结束 n实验结束，依次关闭电子天平、加热棒、风机实验结束，依次关闭电子天平、加热棒、风机开关。开关。n取出物料，整理好物品。取出物料，整理好物品。 21八、思考题八、思考题1.为什么在操作中要先开鼓风机送气，而后通电加热？为什么在操作中要先开鼓风机送气，而后通电加热？2.如果气流温度不同时，干燥速率曲线有何变化？如果气流温度不同时，干燥速率曲线有何变化？3.试分析在实验装置中，将废气全部循环可能出现的试分析在实验装置中，将废气全部循环可