计算机远程控制干燥实验.docx

1、计算机远程控制干燥实验实验报告专业：姓名：学号：日期：地点：课程名称： 过程工程原理实验（甲） 指导老师： 成绩：_实验名称： 干燥特性曲线测定 实验类型 同组学生姓名： 一、实验目的（必填） 二、实验仪器与装置（必填）三、实验原理（必填） 四、操作方法和实验步骤五、数据记录和处理 六、结果与分析（必填）七、讨论与心得一、 实验目的1、了解洞道式干燥装置的结构、流程及其操作方法。2、作出物料在恒定干燥条件下的干燥特性曲线（X，UX），并求出临界含水量XC、平衡含水量X*及恒速阶段的干燥速度U恒速。3、求出恒速阶段的传质系数KH和传热系数a。4、改变气温或气速等操作条件，作出不同空气参数下的干燥

2、特性曲线，同时求出各自的临界含水量、平衡含水量以及恒速阶段的干燥速度、传质系数和传热系数。二、实验仪器与装置实验装置如下图所示。1风机 2孔板流量计 3压差变送器 4电动调节阀 5加热器 6温控系统 7湿球温度计 8、10干球温度计 9重量传感器 11干燥物料 图1 干燥实验装置流程图风机将空气送入预热室进行预热，冷空气经电加热器加热到T1温度后，进入干燥室将热能供给物料，然后直接排放入大气。空气的流量由孔板流量计测量，孔板两端差压利用差压变送器测量，其中孔板的孔径为34mm,风管内径为68mm，干燥室截面积0.1*0.1m2，空气流量由电动调节阀经计算机在线控制调节。系统内空气温度由铜-康铜

3、热电偶测定，干燥室内空气入口及出口的干球温度由传感器8,10测量，温度传感器7测量干燥室出口的湿球温度。空气进口温度T1采用计算机自动控制。物料重量变化由重量传感器测量并由计算机检测显示。三、实验原理 干燥是利用热量去湿的一种方法，它不仅涉及到气、固两相间的传热与传质，而且涉及到湿分以气态或液态的形式自物料内部向表面传质的机理。由于物料的含水性质和物料形状的差异，水分传递速率的大小差别很大，概括起来，它受到物料及其含水性质，干燥介质的性质、流速，干燥介质与湿物料接触方式等各种因素的影响。目前对干燥机理的研究尚不够充分，干燥速度的数据还主要依靠实验。 若将湿物料置于一定的干燥条件下（即干燥介质空

4、气的温度、湿度、速度以及与物料接触的方式均维持恒定）进行干燥实验，测定被干燥物料的重量随时间的变化关系，将数据加以整理可得物料的干燥曲线X-和干燥速率曲线U-X。 干燥过程中，根据其不同时期的特点，可分为两个阶段：第一个阶段为恒速干燥阶段。过程开始时，由于整个物料的湿含量较大，其内部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。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且表面温度亦为该空气状态下的湿球温度，物料表面处的水蒸汽分压也维持恒定，故干燥速率恒定不变。第二个阶段为降速干燥阶段。当物料被干燥达到临界湿含量后，水分子物料内部向表面传

5、递的速率低于物料表面水分的汽化速率，干燥速率为水分在物料内部的传递速率所控制。随着物料湿含量逐渐减少，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。直至物料含水量达到该空气状态下的物料平衡含水量。临界湿含量Xc，即为恒速与降速阶段的转折点，临界湿含量对于干燥过程研究和干燥器的设计都是十分重要的。1、干燥干燥特性曲线的求取干燥速率的定义为单位时间、单位干燥面积所除去的湿分质量。 （1）式中 U-干燥速率， kg/m2s； A-干燥面积，m2； W-汽化的湿分量，kg； -干燥时间，s； Gc-绝干物料的质量，kg； X-物料干基湿含量，kg水/kg干料。根据计算机和重量传感器测出的不同时

6、刻物料重量与时间的关系曲线G，可得不同时刻物料的干基湿含量Xi： （2）式中： Xi-物料干基含水量，kg水/kg绝干物料；Gi-固体物料量(包括附件重)，kg；Gc-绝干物料量(包括附件重)，kg。按（2）式可得i时刻所对应的Xi值，据此即可作出干燥曲线X，从X曲线图中可找出，再在X曲线上取代表性的点作图求出，再按（1）式可计算出干燥速率Ui，然后绘出干燥速率曲线UX，从UX图中可以找出和。2、恒速干燥阶段传质系数与传热系数的测定根据传质速率方程，在恒速干燥阶段： （3） 即 （4）根据“汽化所需热量等于空气与湿物料间的对流传热量”这一热量衡算关系，即 （5）于是 (6)即 （7）式中： -

7、恒速干燥阶段的干燥速率，kg/(m2.s)； -恒速干燥阶段的传质系数，kg/(m2.s.H)；H-空气湿度，kg水/kg干空气； -湿球温度tw下空气的饱和湿度，kg水/kg干空气； -干燥器内的空气湿球温度，；t -干燥器内的空气的干球温度，； -湿球温度tw 下的水的汽化潜热，J/kg。 恒速干燥阶段物料表面与空气之间的对流传质系数， 在本实验中，测出物料湿与时间的关系，即可得X，UX曲线，进而求出, 和，并最终求出恒速干燥阶段的传质系数和传热系数。四、操作步骤1.打开计算机，运行干燥实验客户端程序，进入干燥实验操作控制界面。2.点击电源开关和开始试验按钮，先启动风机，全开电动调节阀的开

8、度，将风量调到最大，设置空气入口温度，待空气温度在计算机上显示为一条直线时，可采样进行稳定分析，当计算机判断为稳定后，可对物料进行加水浸湿，同时对湿球温度计进行加水，加水结束后，干燥即自动开始。3.当干燥物料的重量不再明显减轻时，计算机会自动提醒实验者此燥条件下的干燥实验已结束，实验者可将此条件下的数据进行取点保存。4.改变空气流量或温度，重复上述实验。5.实验测试完毕后，先将实验数据保存再结束实验。6.关闭加热电源，全开空气流量调节阀，待空气进口温度降至50以下后，依次关闭空气流量调节阀、风机电源和总电源。7.实验完毕，实验装置恢复至原状。五、数据记录和处理1、 实验参数物料绝干重量GC：1

9、2.683g，干燥面积A：43.709cm2 。2、数据记录和处理表(一)实验条件：干燥室进口温度75，空气0.024kg/s，实验数据如下表所示。表格 1时间/s干燥物重量/g干燥室出口湿球温度/干燥室出口温度/干燥室进口温度/风机出口温度/空气流量/(kg/s)含水量Xi-1.64833.22170.38775.31112.060.024014.933.22170.26575.22812.060.0240.3047393014.933.22170.38775.39512.060.0240.3047396014.82833.3470.63275.56112.140.0240.29906290

10、14.97233.4670.99875.81212.140.0240.31041612014.75733.69971.1276.14512.2210.0240.29346415014.61333.81971.24376.14512.3010.0240.2821118014.32733.93871.36576.14512.3010.0240.2595621014.32733.93871.24375.97812.3010.0240.2595624014.18434.17771.24375.81212.3820.0240.24828527014.18434.17770.99875.56112.382

11、0.0240.24828530014.11234.17771.1275.47812.3820.0240.24260833014.0434.29671.1275.39512.4620.0240.23693136013.89734.41670.99875.39512.4620.0240.22565639013.82534.53571.1275.39512.5420.0240.2199842013.89734.53571.1275.39512.5420.0240.22565645013.82534.65571.24375.47812.6230.0240.2199848013.75434.65571.

12、36575.47812.6230.0240.21438151013.53934.77471.36575.56112.6230.0240.1974354013.32434.89471.36575.64512.7030.0240.18047857013.46734.89471.36575.64512.7030.0240.19175360013.46735.01471.36575.72812.7030.0240.19175363013.32435.01471.36575.56112.7840.0240.18047866013.18135.01471.36575.39512.8640.0240.169

13、20369013.03735.01471.36575.47812.8640.0240.15784972012.89435.01471.36575.56112.8640.0240.14657475012.82235.13371.36575.47812.9440.0240.14089778012.67935.13371.48775.56113.0250.0240.12962281012.46435.13371.48775.56113.0250.0240.11267184012.39335.13371.60975.56113.1050.0240.10707287012.32135.25271.609

14、75.64513.1050.0240.10139690012.39335.13371.60975.64513.1860.0250.10707293012.32135.25271.60975.72813.1860.0240.10139696012.24935.25271.60975.72813.1860.0240.09571999011.96335.25271.60975.72813.2660.0240.073169102011.89135.13371.60975.64513.2660.0240.067492105011.96335.13371.48775.56113.3460.0240.073

15、169108011.8235.13371.48775.47813.3460.0240.061894111011.8235.01471.48775.39513.4270.0240.061894114011.74834.89471.48775.31113.4270.0240.056217117011.74834.89471.36575.31113.5070.0240.056217120011.67634.89471.48775.47813.5070.0240.05054(1)做出该恒定干燥条件下的干燥特性曲线X-曲线，如图1所示。图 1干燥室进口温度为75时的X-曲线由曲线可得，当t=800s时，

16、曲线斜率开始减小，故Xc=0.11267。X-t方程用origin8.0软件对曲线进行拟合可得：当t800s时，X=-2.2221*10-4t+0.3119,r2=0.9773；当800st1200s时X= 6*10-7*t2 - 0.0014*t + 0.907，R = 0.9139 (2)计算X-t曲线的斜率，由可得U-t方程为：当t800时，U=6.448*10-4；当800st1200s时，U=-3.482*10-6*t+4.062*10-3由此计算出对应X之下的U，做出U-X曲线，如下图所示：图 2 U-X曲线由U-X曲线可得平衡含水量X*为0.055kg/kg干料，U恒速为0.00

17、0645kg/(m2*s)（3）湿球温度34.65，干燥室进出口平均温度为t=73.46由常压下空气的湿度图可得Hw=0.036kg/kg干空气，查水蒸气物性表可得tw下水的气化潜热rw=2412.4kJ/kg,故H=Hw-1.09*(t-tw)/rw=0.036-1.09*(73.46-34.65)/ 2412.4=0.0185kg/kg干空气，故kH=U恒速/(Hw-H)= 0.000645/(0.036-0.0185)=0.0369 kg/(m2*s)= 0.000645*2412.4/(73.46-34.65)=0.0401 kW/(m2*)(二)实验条件：将干燥室进口温度改为60，实

18、验数据如下表格2所示。表格 2时间/s干燥物重量/g干燥室出口湿球温度/干燥室出口温度/干燥室进口温度/风机出口温度/空气流量/(kg/s)含水量Xi-1.50430.83158.04560.29914.5520.024014.97230.71157.80160.21614.5520.0250.2990623014.97230.83157.55660.04914.6330.0240.2990626014.931.0757.55659.88214.6330.0240.2933859014.82831.18957.55659.88214.6330.0250.28770812014.75731.42

19、857.55659.96514.6330.0250.2821115014.68531.42857.67859.96514.6330.0250.27643318014.61331.54857.67860.13214.6330.0240.27075621014.68531.66757.80160.21614.6330.0250.27643324014.4731.66757.80160.21614.6330.0240.25948127014.39831.66757.92360.46614.6330.0240.25380430014.32731.66758.04560.46614.7130.0250.

20、24820633014.18431.66757.92360.38214.7130.0250.23693136014.18431.66757.92360.38214.7130.0250.23693139014.11231.66757.92360.29914.7940.0250.23125442014.11231.66757.92360.21614.7940.0250.23125445013.96931.54857.92360.21614.7940.0240.2199848013.89731.54857.80160.21614.7940.0250.21430351013.82531.54857.9

21、2360.29914.7940.0250.20862654013.75431.54857.92360.38214.8740.0240.20302857013.68231.54858.04560.46614.8740.0240.19735160013.6131.54858.04560.38214.8740.0250.19167463013.6131.54858.16760.38214.8740.0240.19167466013.46731.54858.04560.38214.8740.0250.18039969013.32431.54858.16760.38214.8740.0250.16912

22、472013.32431.54858.04560.29914.8740.0250.16912475013.39631.66758.16760.38214.8740.0250.17480178013.18131.66758.16760.38214.8740.0250.15784981013.25231.66758.04560.21614.8740.0250.16344784013.18131.66758.16760.29914.9540.0250.15784987013.10931.66758.04560.21614.9540.0250.15217290012.96631.66758.04560

23、.29914.8740.0250.14089793012.96631.66758.16760.29914.9540.0240.14089796012.96631.66758.16760.29914.9540.0250.14089799012.82231.78758.16760.29914.9540.0250.129543102012.89431.78758.16760.21614.9540.0250.13522105012.82231.78758.16760.21614.9540.0250.129543108012.60831.78758.16760.21614.9540.0250.11267

24、1111012.60831.78758.16760.21614.9540.0250.112671114012.39331.78758.16760.29914.9540.0250.095719117012.32131.78758.16760.38214.9540.0240.090042120012.39331.78758.28960.38214.9540.0250.095719123012.32131.90658.28960.46614.9540.0250.090042126012.32131.78758.28960.54914.9540.0240.090042129012.17831.7875

25、8.28960.46615.0350.0240.078767132012.17831.78758.28960.29914.9540.0240.078767135012.10631.78758.28960.29915.0350.0250.07309138012.03531.78758.28960.38215.0350.0250.067492141012.10631.78758.28960.46615.0350.0250.07309144012.03531.78758.28960.46615.0350.0250.067492147012.03531.78758.28960.46615.0350.0

26、240.067492150011.89131.78758.16760.38215.0350.0250.056138153011.89131.78758.16760.29915.0350.0250.056138156011.89131.78758.04560.13215.0350.0250.056138159011.89131.66757.92360.04915.0350.0250.056138162011.89131.66758.04560.13215.0350.0250.056138165011.8231.66758.04560.13215.0350.0250.05054168011.74831.78758.16760.29915.0350.0240.044863171011.8231.66758.16760.29915.0350.0250.05054