循环风洞干燥试验讲解

1、循环风洞干燥实验装置说明书天津大学化工基础实验中心2011. 10一.实验装置的基本功能和特点：本装置为学生学习干燥曲线、干燥速率曲线及临界湿含量测定方法提供了实 验平台，同时，可练习被干燥物料与热空气之间对流传热系数的测定方法，通 过实验，加深学生对干燥过程及干燥机理的理解，并通过操作实物干燥过程， 了解干燥操作中废气循环的流程和概念。本说明书还列举了一个由气体流量计 读数求指定截面处气体流速的实际例子，介绍数据的处理和计算方法。本实验 装置还可以为研究恒速干燥速率，临界湿含量，平衡湿含量等参数随其影响因 素的变化规律提供平台。整套装置具有结构紧凑，占地面积小，干燥介质空气 流量调节范围大，

2、耗能量小，操作方便等特点。可以方便地测得常见的、典型 的干燥曲线、干燥速率曲线和恒速段热空气与被干燥物表面之间的对流传热系 数。.用途：(1 )供学生做实验，学习干燥曲线和干燥速率曲线及临界湿含量的实验测 定方法，加深对干燥操作过程及其机理的理解。供学生学习干湿球温度湿度计的使用方法， 学习被干燥物料与热空气之 间对流传热系数的测定方法。供学生通过实物了解干燥操作中废气循环的流程和概念。(4)为学生提供一个由气体流量计读数求指定截面处气体流速的实际例子，以便掌握其计算方法。(5)实验研究恒速干燥速率，临界湿含量，平衡湿含量随其影响因素的变化 规律。2.特点：(1) 结构紧凑，占地面积小。(2)

3、干燥介质空气流量的调节范围大。(3) 耗能量小。(4)实验操作十分方便。可以很容易地测得常见的典型的干燥曲线，干燥速率曲线和恒速段热空 气与被干燥物表面之间的对流传热系数。二.实验装置简介：.实验设备流程图(见图一).实验设备主要技术参数：洞道干燥器：空气流通的横截面积见表1鼓风机：上海兴益电器厂BYF7132型三相低噪声中压风机，最大出口风压为1.7kPa,电机功率为0.55 kW。空气预热器：三个电热器并联，每个电热器的额定功率为 450 W,额定电压为220 V(4)重量变送器：量程0-200g,精度0.1级，卒&出0-5V,供电电源12VDC0(5)压差变送器：量程0-10kPa,精度

4、0.5级，输出4-20mA,供电电源 24VDCO(6)显示仪表：a.重量 显示：输入 0-5V,显示 0-200g，供电电源 220VACO压差显示：输入4-20mA,显示0-4kPa，供电电源 220VACO温度显示：输入 PT100,显示-50-150 C,供电电源220VACOd.温度显示控制仪表：输入PT100,显示-50-150 C,输出 0-5V,供电电源220VAC o (具体使用方法参见仪表使用说明书)(7)被干燥物的试样：被干燥物料为工业尼，每一套装置所用某种纺织布料的干燥面积、绝干物 料量可能稍有差别，具体数值见调试实验的数据表，表 2等。三、实验方法及步骤：1.实验前的

5、准备工作(1)将被干燥物料试样进行充分的浸泡。(2)向湿球温度湿度计的附加蓄水池内，补充适量的水， 使池内水面上升至适当位置541112图一 实验装置流程图8713日日日日 j14I日日日旧I715旧日日日|JhbbE17.中压风机；2.孔板流量计；3.空气进口温度计；4.重量传感器；5.被干燥物 料；6.加热器；7.干球温度计；8.湿球温度计；9.洞道干燥器；10.废气排出阀;.废气循环阀；12.新鲜空气进气阀；13.干球温度显示控制仪表；14.湿球温 度显示仪表；15.进口温度显示仪表；16.流量压差显示仪表；17.重量显示仪表;18.压力变送器。(3)将被干燥物料的空支架安装在洞道内。(

6、4) 调节新空气入口阀到全开的位置。2.装置的实验操作方法(1) 按下电源开关的绿色按键，在按风机开关按钮，开动风机。(2)调节三个蝶阀到适当的位置，将空气流量调至指定读数。(3) 在温度显示控制仪表上，利用(,人 )键调节实验所需温度值，sv 窗口显示，此时pv窗口所显示的即为干燥器的干球温度值，按下加热开关， 让 电热器通电。(4)干燥器的流量和干球温度恒定达 5分钟之后，即可开始实验。此时，读 取数字显示仪的读数作为试样支撑架的重量 (Gd)。将被干燥物料试样从水盆内取出，控去浮挂在其表面上的水份(使用呢子物料时，最好用力挤去所含的水分，以免干燥时间过长。将支架从干燥器内 取出，再将支架

7、插入试样内直至尽头)0将支架连同试样放入洞道内，并安插在其支撑杆上。注意：不能用力过大，使传感器受损。立即按下秒表开始计时,并记录显示仪表的显示值。然后每隔一段时间 记录数据一次(记录总重量和时间)，直至减少同样时间重量的减少是恒速阶 段所用时间的8倍时，即可结束实验。注意：最后若发现时间已过去很长，但 减少的重量还达不到所要求的克数，则可立即记录数据。四、实验注意事项：.在安装试样时，一定要小心保护传感器，以免用力过大使传感器造成机 械性损伤。2. 在设定温度给定值时，不要改动其它仪表参数，以免影响控温效果。.为了设备的安全，开车时，一定要先开风机后开空气预热器的电热器。停车时则反之。.突然

8、断电后，在次开启实验时，检查风机开关、加热器开关是否已被按 下，如果被按下，请再按一下使其弹起，不再处于导通状态。四.附数据处理过程举例：(一)调试实验的结果调试实验的数据见表1,表中符号的意义如下：S 一干燥面积，m2G c一绝干物料量，gR 空气流量计的读数，kPaT。一干燥器进口空气温度，Ct 一试样放置处的干球温度，Ct w一试样放置处的湿球温度，CG l试样支撑架的重量，gG l被干燥物料和支撑架的总重量，gG 一被干燥物料的重量，gT 一累计的干燥时间，SX 一物料的干基含水量，kg水/kg绝干物料X al两次记录之间的被干燥物料的平均含水量，kg水/kg绝干物料U 一干燥速率，k

9、g水/(s 喻数据的计算举例以表1所示的实验的第i和i +1组数据为例公式：被干燥物料的重量G: TOC o 1-5 h z Gi =Gi -Gd , g(1)G i 1 = G t , i 1 - G d , g(2)被干燥物料的干基含水量X:G； G0Xi=-,kg水/kg绝干物料(3)GcX小=G- -Gc , kg水/kg绝干物料(4)Gc两次记录之间的平均含水量XavX； XX AV =-, kg水/ kg绝干物料(5)2两次记录之间的平均干燥速率,kg 水/(s 希)(6)Gc 10, dX Gc 10, Xi 1 -XiSdT 一 一 STi 1 -TI干燥曲线X-T曲线，用X、

10、T数据进行标绘，见图 二c 干燥速率曲线U-X曲线，用U、Xa激据进行标绘，见图 恒速阶段空气至物料表面的对流传热系数Q Uc tw 103S t t -tw2,W/(m C)流量计处体积流量V tm3/h用其回归式算出由流量公式1计算2 PVt = coAo ：其中，co-孔板流量计孔流系数，Co=O.67do-孔板孔径，d o =0.017 mVt-空气入口温度（及流量计处温度）下的体积流量，m/h ；P -孔板两端压差，Kpa3Pt-空气入口温度（及流量计处温度）下密度，Kg/m干燥试样放置处的空气流量V=V式/配,市/川干燥试样放置处的空气流速V3600 A,m/s(10)（2） 数据

11、：以表1实验数据为例进行计算（见表1）i =1 i +1=2G, i = 152.6gG, i + 1=151.4gG= 102.0g由式(1)(2)得：Gi = 50.6g , Gi + 1 = 49.4gGC= 24.1 g由式(3)(4)得:X i = 1.0996 kg水/kg绝干物料X+1=1.0498 kg 水/kg 绝干物料由式(5)得：X a= 1.0747 kg 水/kg绝干物料S= 2X0.145 X 0.082=0.02378 m2Ti = 0 s , Ti + 1=180 s由式(6)得：U =2.803 x 10-4 kg 水/(s m2)第一套表1干燥实验装置实验原

12、始及整理数据表空气孔板流量计读数 R: 1.18kPa流量计处的空气温度to： 30.4 C 干球温度t : 60C湿球温度tw 25.3 C 框架重量 G: 102g 绝干物料量 G: 24.1g干燥M S: 0.145 X 0.082 X 2=0.02378R2 洞皿加：0.15 X 0.2=0.03m2序号累计时问T (分)总重量GT (g)干基含水量X (kg/kg )平均含水量Xav (kg/kg )干燥速率UX 104kg/ (s m2)10152.61.09961.07472.80323151.41.04981.02283.03736150.10.99590.97302.5704

13、9149.00.95020.92532.803512147.80.90040.87972.336615146.80.85890.83612.570718145.70.81330.79252.336821144.70.77180.75102.336924143.70.73030.70952.3361027142.70.68880.67012.1031130141.80.65150.63072.3361233140.80.61000.58922.3361336139.80.56850.55191.8691439139.00.53530.51871.8691542138.20.50210.48551

14、.8691645137.40.46890.45022.1031748136.50.43150.41292.1031851135.60.39420.37971.6351954134.90.36510.34851.8692057134.10.33200.31741.6352160133.40.30290.28841.6352263132.70.27390.25931.6352366132.00.24480.23441.1682469131.50.22410.20951.6352572130.80.19500.18261.4022675130.20.17010.15981.1682778129.70

15、.14940.13901.1682881129.20.12860.11831.1682984128.70.10790.09960.9343087128.30.09130.08300.9343190127.90.07470.06850.7013293127.60.06220.05600.7013396127.30.04980.04560.4673499127.10.04150.03730.46735102126.90.03320.03110.23436105126.80.02900.0145图二干燥曲线图二干燥曲线空气孔板流量计读数 R: 1.0kPa流量计处的空气温度to: 298c 干球温度

16、t: 60c湿球温度tW： 254c 框架重量 Gd： 103.9g 绝干物料量 Gc： 20.2g干燥面积 S: 0.145 0.082 2=0.02378m2 洞积：0.15 私2=0.03m2序 号累计时间T (分)总重量Gt (g)十型含水量X (kg/kg)平均含水量Xav (kg/kg)干燥速率Ux 104 kg/ ( s m2)10152.01.38121.35152.80323150.81.3218 11.28473.50436149.31.24751.21533.03749148.01.18321.15103.037512146.71.11881.08663.03761514

17、5.41.054511.01983.271718144.00.98510.95303.037821142.70.92080.88613.271924141.30.851510.82182.8031027140.10.79210.76242.8031130138.90.73270.70302.8031233137.70.6733 ；0.64602.5701336136.60.61880.59162.5701439135.50.56440.54212.1031542134.60.5198 0.49262.5701645133.50.46530.44312.1031748132.60.42080.4

18、0101.8691851131.80.38120.35642.3361954130.80.33170.31441.6352057130.10.29700.27971.635图三干燥速率曲线表2干燥实验装置实验原始及整理数据表3.00.00.00.20.40.60.81.01.2XAv(kg/kg)图三干燥速率曲线1.41.65 0 5 0 52 2 110- S/OK( 0-62160129.40.26240.24261.8692263128.60.2228 :0.21041.1682366128.10.19800.18071.6352469127.40.16340.14851.4022572

19、126.80.1337 10.12380.9342675126.40.11390.10400.9342778126.00.09410.07921.4022881125.40.06440.05690.7012984125.10.0495 10.04460.4673087124.90.03960.03220.7013190124.60.02480.01980.4673293124.40.014910.01240.2343396124.30.00990.0050-0.015干燥曲线/gX图四干燥曲线干燥速率曲线4-0 U10图五干燥速率曲线第三套：表3干燥实验装置实验原始及整理数据表空气孔板流量计读

20、数 R: 1.02kPa流量计处的空气温度to: 304c 干球温度t: 60c湿球温度tw： 25.3C 框架重量 Gd： 102.5g 绝干物料量 Gc： 27.9g干燥面积 S: 0.15 0.082 2=0.0246m2 洞道截面积：0.15 2=0.03m2序 号累计时间T (分)总重量Gt (g)干基含水量X (kg/kg)平均含水量Xav (kg/kg)干燥速率UX104 kg/ (sm2)10157.20.95700.93552.71023156.00.9140 10.89252.71036154.80.87100.84952.71049153.60.82800.80472.9

21、36512152.30.78140.76162.484615151.20.741910.71862.936718149.90.69530.67742.258821148.90.65950.63982.484924147.80.620110.59862.7101027146.60.57710.55912.2581130145.60.54120.52332.2581233144.60.5054 :0.49281.5811336143.90.48030.46422.0331439143.00.44800.43192.0331542142.10.41580.40141.8071645141.30.38

22、7110.37281.8071748140.50.35840.34232.0331851139.60.32620.31541.3551954139.00.3047 ；0.29391.3552057138.40.28320.27061.5812160137.70.25810.24731.3552263137.10.2366 0.22401.5812366136.40.21150.19891.5812469135.70.18640.17741.1292572135.20.16850.15951.1292675134.70.15050.13981.3552778134.10.12900.12190.

23、9032881133.70.11470.10571.1292984133.20.09680.08781.1293087132.70.07890.07170.9033190132.30.06450.05910.6783293132.00.05380.04840.6783396131.70.04300.03760.6783499131.40.03230.02690.6781135102131.10.02150.01790.45236105130.90.01430.00900.67837108130.60.00360.00180.22638111130.50.00000.00000.000干燥曲线图

24、六干燥曲线干燥速率曲线图七干燥速率曲线表4干燥实验装置实验原始及整理数据表R: 1.1仝气孔板流量计俵数ZkPa 沆重计处日勺二气假度 to: 30.4C 十以假度t: 60c湿球温度tW: 25.3C干燥面积S: 0.15.5框架重量 Gd: 100.2g 绝干物料量 GC: 24.1g- - 2 、u-M、-e一 ， 一一 一一 20.U82 =U.U23/8m洞追做卸枳: 0.15的.2=0.03m序 号累计时间总重量十型含水量平均含水量干燥速率12T （分）Gt (g)X (kg/kg)Xav (kg/kg)Ux 104 kg/ (sm2)10161.01.52281.50002.40

25、423159.91.47721.45442.40436158.81.43151.40662.62349157.61.38171.35892.404512156.51.336111.31332.404615155.41.29051.26562.623718154.21.24071.21782.404821153.11.195011.17012.623924151.91.14521.12452.1861027150.91.10371.08092.4041130149.81.058111.03532.4041233148.71.01240.98962.4041336147.60.96680.94612.1861439146.60.9253 10.90462.186