化工原理实验讲稿.docx
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化工原理实验讲稿
生命科学与工程学院本科实验项目
实验项目名称
热风干燥实验
所属课程
食品工程原理
所适专业
食品科学与工程专业
带课教师
李凤
实验要求
必修
关键词
干燥曲线干燥速率曲线
传质系数
实验类型
.基础性验证实验
所用主要
仪器设备
烘箱，分析天平，干湿球温度计
实验学时
4
是否特色
否
实验1热风干燥实验
1.1实验目的
1、学习干燥曲线和干燥速率曲线及临界湿含量的实验原理和测定方法；
2、学习空气状态测定方法，学习被干燥物料与热空气之间对流传热系数和传质系数的测定方法；
3、了解测定物料干燥速率曲线的工程意义；
4、了解影响干燥速率的有关工程因素。
1.2实验原理
当湿物料与干燥介质相接触时，物料表面的水分开始气化，并向周围介质传递。
根据干燥过程中不同期间的特点，干燥过程分为两个阶段。
第一阶段为恒速干燥阶段。
在过程开始时，由于整个物料的湿含量较大，其内部的水分能迅速地达到物料表面。
因此，干燥速率为物料表面上水分的气化速率所控制，故此阶段也称为表面气化控制阶段。
在此阶段，干燥介质传给物料的热量全部用于水分的气化，物料表面的温度维持恒定（等于热空气湿球温度），物料表面处的水蒸气分压也维持恒定，故干燥速率恒定不变。
第二阶段为降速干燥阶段，当物料被干燥达到临界湿含量后，便进入降速阶段。
此时，物料中所含水分较少，水分自物料内部向表面传递的速率低于物料表面水分的气化速率，干燥速率为水分在物料内部的传递速率所控制，故此阶段亦称为内部迁移控制阶段。
随着湿含量逐渐减少，物料内部水分的迁移速率也逐渐减小，故干燥速率不断下降。
恒速段的干燥速率和临界含水量的影响因素主要有：
固体物料的种类和性质；固体物料层的厚度或颗粒大小；空气的温度、湿度和流速；空气与固体物料间的相对运动方式。
恒速阶段的干燥速率和临界含水量是干燥过程研究和干燥器设计的重要数据，本实验在恒定干燥条件下对浸透水的帆布进行干燥，测定干燥曲线和干燥速率曲线，目的是掌握恒速段干燥速率和临界含水量的测定方法及其影响因素。
1、干燥速率的测定
式中：
NA—干燥速率（kg/kg.s）
Δτ—时间间隔（s）
GC—绝干物料量（kg）
dX—时间间隔内干燥气化的干基含水量
2、物料的干基含水量X
3、恒速阶段的对流传热系数α
式中：
t—试样放置处的干球温度（℃）
tw—试样放置处的湿球温度（℃）
rtw—湿球温度下水的汽化潜热（J/kg.℃）
4、恒速阶段的对流传质系数K
式中：
G—恒速阶段除去的水分质量（kg）
—恒速阶段时间（s）
A—干燥面积（m2）
1.3材料与仪器
材料：
纱布
主要仪器：
分析天平、电热烘箱、空气温湿度计、秒表。
1.4实验方案
实验采用鼓风干燥箱干燥物料。
通过测定不同时间物料的含水量和物料温度得到干燥曲线，并且根据气化水分消耗的热量间接测得恒速干燥阶段被干燥物料与热空气之间的对流传热系数。
检测点及测定方法
测定的数据有：
干燥时间，物料温度，含水率，空气温度和相对湿度。
干燥时间：
计时器
热风温度：
空气温湿计
物料含水率：
烘干称重法。
1.5操作与结果
实验前的准备工作
⑴将被干燥的物料试样在水中进行充分浸泡。
⑵将被干燥物料均匀平铺布满整个物料盘。
⑶熟悉秒表使用方法。
实验方法
⑴按下空气预热器的电源开关，并调节加热电压旋钮，使干燥器的热风温度达到指定值。
⑵干燥器的热风温度恒定5分钟后，开始实验。
⑶将物料放入干燥箱中。
⑷每间隔3－5分钟记录一次物料温度并取样秤量一次，直至物料温度达到空气干球温度结束取样。
注意：
最后若发现时间已过去很长，料温度仍不能够达到空气干球温度，结束实验并同时记录数据。
干燥曲线测定实验原始数据记录表
空气干球温度℃，空气湿球温度℃。
物料面积m2。
干皿重量g，干物料重量g，物料吸水后初始重量g。
物料初始含水量。
NO.
干燥时间（min）
物料和皿重量g
物料重量g
物料含水率
1.6数据处理及结果分析
1、第一部分参考教材p145。
2、按照原理部分的分析计算对流给热系数。
1.7思考题
1、测定干燥速率曲线的理论和应用意义何在？
2、结合同班其它组的实验结果分析影响干燥的工程因素有哪些？
3、干燥空气的干球温度高低对于干燥的影响体现在哪里？
4、实验的体会有哪些？
参考文献
[1]史贤林,田恒水.化工原理实验[M].上海:
华东理工大学出版社.2005.
[2]杨同舟.食品工程原理[M].北京:
中国农业大学出版社,2001.
实验项目名称
喷雾干燥实验
所属课程
食品工程原理
所适专业
食品科学与工程专业
带课教师
李凤
实验要求
必修
关键词
喷雾干燥干燥条件
实验类型
.基础性验证实验
所用主要
仪器设备
喷雾干燥设备
实验学时
4
是否特色
否
实验2喷雾干燥实验
2.1实验目的
1、掌握喷雾干燥器的结构、操作、控制和调整
2、观察物料的实际喷雾干燥过程
3、测定喷雾干燥中的各种参数
4、掌握根据物料的特性选择合适喷雾干燥工艺条件，获得合格产品的方法
2.2实验原理
喷雾干燥是用雾化器将料液分散成雾滴，与热空气等干燥介质直接接触，使水分迅速蒸发的干燥方法。
料液可以是溶液、乳状液、悬浮液或者糊状物等。
喷雾干燥设备主要由雾化器、干燥室、产品回收系统、供料及热风系统等部组成。
雾化器的作用是将物料喷洒成直径10～60m的细滴，从而获得很大的液化表面。
常用的雾化器有压力喷嘴、离心转盘、气流式喷嘴。
干燥室的基本要求是提供有利的气液接触，使液滴在到达器壁之前已经获得相当程度的干燥，同时使物料与高温气流的接触时间不致过长。
因此，离心转盘造成的雾距范围大，干燥室的高径比则应较小。
反之，压力喷嘴则须采用高径比很大的柱形干燥室。
总的来说，喷雾干燥设备的设备尺寸，能量消耗多。
但由于物料停留时间很短，适用于热敏物料的干燥，且可省去溶液的蒸发、结晶等工序，由液态直接加工为固体成品。
2.3材料与仪器
材料：
荷叶/桑叶/蒲公英/金银花
主要仪器：
喷雾干燥设备、提取设备。
2.4实验方案
材料经水提取后采用喷雾干燥得浸膏粉末。
检测点及测定方法
测定的数据有：
空气进出口温度，产物含水率，产物粒度。
空气进出口温度：
空气温湿计
物料含水率：
烘干称重法
产物粒度：
显微镜。
2.5操作与结果
1、检查喷头及管件连接是否正确、密封。
2、接通电源（指示灯亮）。
3、根据需要设定空气进口温度、出口温度。
4、打开鼓风机开关（调至所需的风速）。
5、打开加热开关。
6、当温度达到设定温度时，开始进料。
7、先进少量的清洁水，然后再进料。
8、调节进料速度和热风进口温度获得合格的产品。
9、观察雾化和喷雾干燥的过程。
10、物料处理完毕，加适量清洁水洗涤离心喷雾喷头。
11、当干燥结束时，关闭喷雾干燥器的操作应逆向进行。
12、当仪器冷却后，取下接受瓶。
13、测定各样品水分含量。
14、彻底清洗设备和管道。
喷雾干燥实验原始数据记录表
空气干球温度℃，空气湿球温度℃。
物料面积m2。
干皿重量g，干物料重量g，物料吸水后初始重量g。
物料初始含水量。
NO.
干燥时间（min）
物料和皿重量g
物料重量g
物料含水率
2.6数据处理及结果分析
1、第一部分参考教材p145。
2、按照原理部分的分析计算对流给热系数。
2.7思考题
1、测定干燥速率曲线的理论和应用意义何在？
2、结合同班其它组的实验结果分析影响干燥的工程因素有哪些？
3、干燥空气的干球温度高低对于干燥的影响体现在哪里？
4、实验的体会有哪些？
参考文献
[1]史贤林,田恒水.化工原理实验[M].上海:
华东理工大学出版社.2005.
[2]杨同舟.食品工程原理[M].北京:
中国农业大学出版社,2001.
实验项目名称
材料粉碎及产品粒度测定
所属课程
食品工程原理
所适专业
食品科学与工程专业
带课教师
李凤
实验要求
必修
关键词
粉碎粒度
实验类型
.综合与设计性
所用主要
仪器设备
粉碎机，泰勒标准筛，分析天平，显微镜
实验学时
4
是否特色
是
实验3材料粉碎及产品粒度测定
3.1实验目的
5、了解粉碎与筛分的过程
6、掌握粉碎粒度的测定法和平均粒度的求法
7、通过测量求得颗粒的累积分布和频率分布
8、粉体性质的相关研究
3.2实验原理
物料粉碎后，通过筛分的方法对颗粒进行分级，分析统计颗粒的粒度分布。
并设计一种方法对粉体的性质进行研究。
（自己添加自己参考文献设计的粉体性质研究方法原理）
3.3实验设计
（1）粉碎采用实验用高速粉碎机。
（2）粒度分布分析采用筛分法。
（3）粉体性质研究自己设计。
3.4材料、试剂与仪器
材料：
谷物、粉状食物、调味料等
仪器：
分析天平、粉碎机、泰勒标准筛。
3.5实验主要方法操作
1、将试验原料在干燥箱中进行干燥，使水份含量小于10%。
2、用感量天平称取试样100克/组。
3、用粉碎机将试样原料粉碎。
4、用泰勒标准筛将试样进行筛离，并记录筛上物的粒度范围，求出每个筛上物的平均粒度。
5、用感量天平称好筛上分物的重量，并作好记录。
6、求粉碎物的质量累积布和频率分布。
7、求粉碎物料的平均粒度。
3.6实验结果记录
材料粉碎及产品粒度测定原始数据记录表
筛号
内容
第一筛
第二筛
第三筛
第二筛
第四筛
第五筛
……
筛孔径（mm）
筛上物重量（g）
筛上物质量分率xi
筛上物质量累积分率
平均粒度（mm）
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