河北工程大学化工原理萃取试验.docx

1、河北工程大学化工原理萃取试验河北工程大学-化工原理-萃取试验 作者： 日期： 课题名称：化工原理试验 试验名称：干燥试验 学院： 理学院 专业： 应用化学 班级： 1001 同组人员：一组 徐德玉 马兴峰 吴峰 王胜 指导老师： 裴振昭 试验日期： 2013年6月22号 一、 实验目的1、熟悉并掌握洞道干燥仪器的原理及操作步骤。2、掌握干燥曲线和干燥速率曲线的测定方法。3、学习物料含水量的测定方法。4、加深对物料临界含水量Xc的概念及其影响因素的理解。5、计算恒速阶段的干燥速率以及降速阶段干燥速率线斜率。6、学习用误差分析方法对实验结果进行误差估算。二、 实验原理图1 干燥速率曲线物料在恒定干

2、燥条件下的干燥过程分为三个阶段：物料预热阶段；恒速干燥阶段；降速阶段图2。图中AB段处于预热阶段，空气中部分热量用来加热物料。在随后的第阶段BC，由于物料表面存在自由水分，物料表面温度等于空气的湿球温度tw，传入的热量只用来蒸发物料表面的水分，物料含水量随时间成比例减少，干燥速率恒定且较大。到了第阶段，物料中含水量减少到某一临界含水量时，由于物料内部水分的扩散慢于物料表面的蒸发，不足以维持物料表面保持润湿， 则物料表面将形成干区，干燥速率开始降低，含水量越小，速率越慢，干燥曲线CD逐渐达到平衡含水量X*而终止。干燥速率曲线只能通过实验测得，因为干燥速率不仅取决于空气的性质和操作条件，而且还受物

3、料性质、结构以及所含水分的性质的影响。干燥速率为单位时间内在单位面积上汽化的水分质量，用微分式表示，则为 式中： 干燥速率 kg/m2s A 干燥表面 m2 相应的干燥时间 s 汽化的水分量 kg 因为 所以式（1）可改写为 式中： 湿物料中绝干物料的质量 kg 湿物料含水量 kg水kg绝干料负号表示物料含水量随干燥时间的增加而减少。式中： 、 分别为时间间隔内开始和终了时湿物料的质量 kg图2中的横坐标为相应于某干燥速率下的物料的平均含水量。 以为纵坐标，某干燥速率下的湿物料的平均含水量为横坐标，即可绘出干燥速率曲线（见图2）。三、 仪器与试剂与实验流程图实验装置为洞道式循环干燥器（见图2）

4、，其基本参数如下：洞道尺寸：长1.10米、宽0.125米、高0.180米；加热功率：500w1500w； 空气流量：1-5m3/min；干燥温度：40-120;天平：量程（0-200g），最小秤量值0.1g；干、湿球温度计。四、实验步骤1、实验前量取试样尺寸（长、宽、高），并称量绝干物料的质量。2、将已知绝干质量的物料试样放入水中浸泡，稍候片刻取出，让水分均匀扩散至整个试样，然后称取湿试样质量。3、 开启风机，调节风速调节阀至预定风速值。适当打开阀15、16，调好触点温度计至预定温度（这些一旦调整好后可以固定下来），开加热器。4、将晶体管继电器开关打开，并打开一组或二组辅助加热器。待温度接近预

5、定温度时应注意观察，视情况增减辅助加热，避免“超温失控”或“欠温失控”，直至确信控制正常后，才让其自动运行。5、检查称重天平是否灵活，并调平衡。记下支架重量。待空气状态稳定后，打开干燥室门，将湿试样放到支架上。立刻加砝码使天平接近平衡，但砝码一边稍轻，待水分干燥至天平指针平衡时开动秒表。6、间隔一定时间后（根据干燥速率快慢，选择0.5min2min）,称量物料质量，记下干燥时间、干湿球温度计10和11读数、倾斜式压差计读数以及称量天平读数。如此往复进行，直至试样接近平衡水分为止（5min称量天平读数不变）。7、实验结束，先关电加热器，使系统冷却后再关风机，卸下试样，并收拾整理现场。五、 实验数

6、据及处理1、 实验数据记录表1 干燥速率曲线实验数据记录测量点湿球温度计11读数,干球温度计10A读数,干球温度计10B读数,干球温度计10C读数,孔板流量计读数干燥物称量，g时间，s172.881.275.858.927.513.40272.881.275.858.927.512.9209372.881.275.858.927.512.4329472.881.275.858.927.511.9441572.881.275.858.927.511.4551672.881.275.858.927.510.9656772.881.275.858.927.510.4759872.881.275.85

7、8.927.59.9867972.881.275.858.927.59.49731072.881.275.858.927.58.910771172.881.275.858.927.58.411941272.881.275.858.927.57.913081372.881.275.858.927.57.414181472.881.275.858.927.56.915411572.881.275.858.927.56.417031672.881.275.858.927.55.918911772.881.275.858.927.55.420681872.881.275.858.927.54.9228

8、41972.881.275.858.927.54.425462072.881.275.858.927.54.128492172.881.275.858.927.53.930702272.881.275.858.927.53.8533272372.881.275.858.927.53.8536662、干燥操作实验流程示意图3、数据处理表2 数据处理物重时间时间差干燥速率x平均含水量13.4012.92092090.3973994182.92537313412.43291200.692137322.77611940311.94411120.74157572.62686567211.45511100

9、.7550588952.4776119410.96561050.791014082.32835820910.47591030.8063735772.1791044789.98671080.7690414672.0298507469.49731060.7835516831.8805970158.910771040.7986199851.7313432848.411941170.7098844311.5820895527.913081140.72856561.4328358217.414181100.7550588951.283582096.915411230.6752559221.1343283

10、586.417031620.5126943110.9850746275.918911880.4417897790.8358208965.420681770.4692456410.6865671644.922842160.3845207330.5373134334.425462620.317009460.3880597014.128493030.1644682740.2686567163.930702210.1503284680.1940298513.8533272570.0323176960.1567164183.85366633900.149253731根据实验结果绘制出干燥曲线、干燥速率曲

11、线，并得出恒定干燥速率、临界含水量、平衡含水量。干燥曲线图3：干燥速率曲线图4：由干燥速率曲线可得恒定干燥速率：0.73g/m2s由干燥速率曲线可得临界含水量：0.8 kg水kg绝干料平衡含水量：（3.85-3.35）/3.35=0.149 kg水kg绝干料4、试分析空气流量或温度对恒定干燥速率、临界含水量的影响。空气流量增大，恒定干燥速率增大，临界含水量不变六、结果与讨论由干燥速率曲线可见，实验结果大体上还是和理论相一致，预热阶段时间很短，数据记录得不是很及时表现得不是很明显，只体现在第一个点；恒速阶段，干燥速率基本不变，但是具体的点波动较大，应该是晶体管继电器在控制温度时，是在一定范围波动

12、，从而使得干燥速率的波动；降速阶段，还是比较准确的。七、思考题1在7080的空气流中干燥，经过相当长的时间，能否得到绝干物料？为什么？通常要获得绝干物料采用什么方法？答：不能得到绝干物料，因为热空气的相对湿度没有到零，并且到降速阶段干燥速率受物料内部水分扩散速率控制，所以相当长时间不能得到绝干物料。要得到绝干物可采用提高温度，降低干燥空气的相对湿度，以及降压处理。 2测定干燥速率曲线有何意义？它对设计干燥器及指导生产有些什么帮助？答：可确定干燥的几个阶段，预热阶段，恒速阶段，降速阶段，以及干燥所需要的大概时间。研究干燥速率曲线，可以据此使干燥速度控制在恒定干燥阶段，防止被干燥物开裂等不希望出现

13、的情况发生。3使用废气循环对干燥作业有什么好处？干燥热敏性物料或易变形、开裂的物料为什么多使用废气循环？怎样调节新鲜空气和废气的比例？答：好处是在保证一定传质推动力的前提下节约热能，要尽量使反应速率控制在恒速阶段，使用废气循环可使传质动力不至于过大而使物料分解，变形，开裂等。调节新鲜空气和废气的比例来控制传质推动力为一适当的范围。4为什么在操作过程中要先开鼓风机送风后再开电热器？答：因为若先开电热器加热会使干燥器中流过空气温度开始偏高，从而使空气入口温度测量出现误差。 干燥过程中，如果先开电热器，产生的热量如果没有鼓风机吹，将会使设备烧坏。先将风机打开，电热器散发的热量便能及时地被风带走。鼓风机起动需要很大的起动电流，如果电热器开着，可能会造成线路过载。但如果先开鼓风机，起动电流中便少了电热器的电流量，这样对于电路更安全。