干燥速率曲线的测定.docx

1、干燥速率曲线的测定干燥速率曲线的测定北京理工大学 化学学院 董婧 1120102745一、实验目的1、掌握恒定干燥条件下物料干燥曲线和干燥速率曲线的测定方法。2、了解湿物料的临界含水量 X c ，对流传热系数 及装置效率的测定方法。3、 熟悉洞道式循环干燥器的基本流程、工作原理和操作方法。二、实验原理采用具有恒定温度 t 、湿度 H 的热空气作为干燥介质与含水湿物料进行接触，物料中的水分向介质中 转移，完成干燥。物料含水的性质决定干燥经历预热以及恒速干燥和降速干燥阶段。完整的干燥过程中， 物料含水率、物料温度以及干燥速率的变化如下图所示：图1 干燥曲线与干燥速率曲线图中，U表示干燥速率，其定义

2、为: 式中，U 干燥速率，kg/(m2s) X 物料干基含水率，kg(水)/kg（绝干物料） A 干燥面积，m2 时间，s Gc 绝干物料质量，kg干燥曲线中ab 段为预热段，出现在干燥开始，持续时间较短，该阶段物料温度迅速升到空气的湿球温度tw；在随后的bc 段中，物料温度维持在tw，在温差t-tw作用下空气将热量传递给物料而使物料所含非结合水汽化，水气在物料表面饱和湿度Hw与空气湿度之差Hw-H作用下扩散到空气中被带走。此阶段干燥速率恒定；在物料中的非结合水被祛除之后，干燥进入图中cd所示的降速段，以祛除物料中的结合水为主，干燥速率受到水分从物料内部扩散到物料表面的扩散速率控制，且随干燥进

3、行不断下降，物料温度亦不断上升。恒速段与降速段的交界点c所对应的含水量称为临界含水量，以Xc表示。若干燥持续进行，最终达到物料与空气的平衡，物料含水率为平衡含水率。物料的种类、含水性质、料层厚度和颗粒大小，热空气温度、湿度、流速，空气与固体物料间的相对运动方式等都是影响干燥速率的因素，采用理论计算确定干燥速率十分困难，因此干燥速率大多采用实验测定的方法。三、 实验内容及步骤1、 测定恒定干燥条件下干燥曲线和干燥速率曲线，湿物料的临界含水量。2、测定恒速干燥阶段空气与物料间的对流传热系数及设备的效率。四、 实验装置与流程1、实验装置与流程图图3-7干燥实验装置流程示意图1鼓风机 2孔板流量计 3

4、压力变送器 4加热器 5重量传感器6显示仪 7.8干、湿球温度计 9、10调节阀 11观察窗2、 流程简介参照图 3-7，鼓风机 1 将新鲜空气送入系统，经电加热器 2 加热后经孔板流量计计量流量后进入洞道 与湿物料接触，部分热空气经阀 9 返回循环使用，部分经阀 10 放空。湿物料重量由传感器 5 测得。3、 设备主要技术参数鼓风机：BYF7122,370W；电加热器：额定功率 4.5KW；干燥室：180mm180mm1250mm；干燥物料：湿毛毡或湿砂；称重传感器：CZ500 型，0300g。五、实验步骤1、 打开实验装置的进气阀门和排气阀门，放空阀10全开，循环阀门9不开。2、 打开仪表

5、电源和风机开关，用空气流量调节阀调整空气流量在140150m3/h左右。3、 打开加热开关，在控制面板上设置加热温度为70。4、 观察湿球温度计和干球温度计，当温度基本稳定后，从水中取出试样，试样控水至无水珠滴下，将支架从干燥洞道内取出，插入试样，将支架连同试样平行放入干燥洞道中，并安插在其支撑杆上，注意支架不要触壁。合上观察窗，尽快启动秒表开始计时。每隔30s记录一次数据，直到重量不变并维持5分钟以上为止。5、 关加热装置，大约5分钟后，关闭风机。六. 实验注意事项1、 实验测试中要注意不能有水滴从试样上滴下。2、 为了设备的安全，要先开风机，后开加热器，否则电阻丝容易过热烧断。停止时关闭加

6、热器后应 待加热部分冷却后再关风机。3、 特别注意传感器的负荷量仅为 300 克，放取毛毡时必须十分小心，绝对不能下压，以免损坏称重 传感器。4、 实验过程中，不要拍打、碰扣装置面板，以免引起料盘晃动，影响结果。七、实验数据处理1、干燥曲线和干燥速率曲线的测定绝干物料质量为GC=10.7g，物料干燥面积A=0.0094干基物料含水率则第m+1组的干燥速率为以第一、二组的数据为例进行计算：=0.5时物料的干基含水率为=0.0时物料的干基含水率为故则00.5min内的干燥速率，及0.5min的近似瞬时干燥速率为其他各组数据处理结果见下表：序号时间湿物料重G干球温度湿球温度物料干基X干燥速率Umin

7、g含水量X（kg/kg）（kg/kg）kg/(m2h)10.0 56.770.0 33.1 4.2991 0.0000 0.0000 20.5 56.670.0 33.1 4.2897 0.0093 1.2766 31.0 56.4 70.0 33.1 4.2710 0.0187 2.5532 41.5 56.3 70.0 33.1 4.2617 0.0093 1.2766 52.0 56.2 70.0 33.1 4.2523 0.0093 1.2766 62.5 55.9 69.9 33.1 4.2243 0.0280 3.8298 73.0 55.4 69.9 33.2 4.1776 0.

8、0467 6.3830 83.5 54.9 69.9 33.2 4.1308 0.0467 6.3830 94.0 54.5 70.0 33.2 4.0935 0.0374 5.1064 104.5 54.1 70.0 33.2 4.0561 0.0374 5.1064 115.0 53.7 70.0 33.2 4.0187 0.0374 5.1064 125.5 53.3 70.0 33.2 3.9813 0.0374 5.1064 136.0 52.7 70.1 33.2 3.9252 0.0561 7.6596 146.5 52.3 70.1 33.3 3.8879 0.0374 5.1

9、064 157.0 51.7 70.1 33.3 3.8318 0.0561 7.6596 167.5 51.2 70.1 33.3 3.7850 0.0467 6.3830 178.0 50.6 70.0 33.3 3.7290 0.0561 7.6596 188.5 50.1 70.0 33.3 3.6822 0.0467 6.3830 199.0 49.5 70.0 33.3 3.6262 0.0561 7.6596 209.5 49.1 70.0 33.3 3.5888 0.0374 5.1064 序号时间湿物料重G干球温度湿球温度物料干基X干燥速率Uming含水量X（kg/kg）（k

10、g/kg）kg/(m2h)2110.0 48.6 70.0 33.3 3.5421 0.0467 6.3830 2210.5 48.1 70.0 33.3 3.4953 0.0467 6.3830 2311.0 47.6 70.0 33.3 3.4486 0.0467 6.3830 2411.5 47.2 70.1 33.3 3.4112 0.0374 5.1064 2512.0 46.6 70.0 33.3 3.3551 0.0561 7.6596 2612.5 46.1 70.0 33.3 3.3084 0.0467 6.3830 2713.0 45.7 70.0 33.3 3.2710

11、0.0374 5.1064 2813.5 45.3 70.0 33.3 3.2336 0.0374 5.1064 2914.0 44.9 70.0 33.3 3.1963 0.0374 5.1064 3014.5 44.6 70.0 33.3 3.1682 0.0280 3.8298 3115.0 44.2 70.0 33.3 3.1308 0.0374 5.1064 3215.5 43.9 70.0 33.4 3.1028 0.0280 3.8298 3316.0 43.5 70.0 33.4 3.0654 0.0374 5.1064 3416.5 43.1 70.0 33.3 3.0280

12、 0.0374 5.1064 3517.0 42.7 70.0 33.2 2.9907 0.0374 5.1064 3617.5 42.2 70.0 33.2 2.9439 0.0467 6.3830 3718.0 41.7 70.0 33.3 2.8972 0.0467 6.3830 3818.5 41.2 70.0 33.3 2.8505 0.0467 6.3830 3919.0 40.7 70.0 33.3 2.8037 0.0467 6.3830 4019.5 40.3 70.0 33.3 2.7664 0.0374 5.1064 4120.0 39.9 70.0 33.3 2.729

13、0 0.0374 5.1064 4220.5 39.6 70.0 33.3 2.7009 0.0280 3.8298 4321.0 39.2 70.0 33.3 2.6636 0.0374 5.1064 4421.5 38.7 70.0 33.3 2.6168 0.0467 6.3830 4522.0 38.3 69.9 33.3 2.5794 0.0374 5.1064 4622.5 37.9 69.9 33.3 2.5421 0.0374 5.1064 4723.0 37.5 69.9 33.4 2.5047 0.0374 5.1064 4823.5 37.1 70.0 33.3 2.46

14、73 0.0374 5.1064 4924.0 36.7 70.0 33.3 2.4299 0.0374 5.1064 5024.5 36.2 70.0 33.3 2.3832 0.0467 6.3830 5125.0 35.8 70.0 33.4 2.3458 0.0374 5.1064 5225.5 35.4 70.0 33.4 2.3084 0.0374 5.1064 5326.0 35.0 70.0 33.4 2.2710 0.0374 5.1064 5426.5 34.6 70.0 33.5 2.2336 0.0374 5.1064 5527.0 34.2 70.0 33.5 2.1

15、963 0.0374 5.1064 5627.5 34.2 70.0 33.6 2.1963 0.0000 0.0000 5728.0 33.8 70.0 33.6 2.1589 0.0374 5.1064 5828.5 33.4 70.0 33.6 2.1215 0.0374 5.1064 5929.0 33.0 70.0 33.6 2.0841 0.0374 5.1064 6029.5 32.6 70.0 33.6 2.0467 0.0374 5.1064 序号时间湿物料重G干球温度湿球温度物料干基X干燥速率Uming含水量X（kg/kg）（kg/kg）kg/(m2h)6130.0 32.

16、4 70.0 33.6 2.0280 0.0187 2.5532 6230.5 32.2 70.0 33.5 2.0093 0.0187 2.5532 6331.0 31.8 70.0 33.5 1.9720 0.0374 5.1064 6431.5 31.5 70.1 33.6 1.9439 0.0280 3.8298 6532.0 31.0 70.2 33.6 1.8972 0.0467 6.3830 6632.5 30.7 70.2 33.5 1.8692 0.0280 3.8298 6733.0 30.3 70.1 33.5 1.8318 0.0374 5.1064 6833.5 29

17、.9 70.1 33.6 1.7944 0.0374 5.1064 6934.0 29.6 70.1 33.6 1.7664 0.0280 3.8298 7034.5 29.1 70.0 33.5 1.7196 0.0467 6.3830 7135.0 29.0 70.0 33.4 1.7103 0.0093 1.2766 7235.5 28.7 70.0 33.4 1.6822 0.0280 3.8298 7336.0 28.3 70.0 33.4 1.6449 0.0374 5.1064 7436.5 28.0 70.0 33.4 1.6168 0.0280 3.8298 7537.0 2

18、7.7 70.0 33.4 1.5888 0.0280 3.8298 7637.5 27.1 70.0 33.5 1.5327 0.0561 7.6596 7738.0 26.8 70.0 33.5 1.5047 0.0280 3.8298 7838.5 26.3 70.0 33.5 1.4579 0.0467 6.3830 7939.0 25.9 70.0 33.5 1.4206 0.0374 5.1064 8039.5 25.6 70.0 33.5 1.3925 0.0280 3.8298 8140.0 25.3 70.0 33.5 1.3645 0.0280 3.8298 8240.5

19、24.9 70.0 33.5 1.3271 0.0374 5.1064 8341.0 24.5 70.0 33.5 1.2897 0.0374 5.1064 8441.5 24.2 70.0 33.5 1.2617 0.0280 3.8298 8542.0 23.7 70.0 33.5 1.2150 0.0467 6.3830 8642.5 23.3 70.0 33.5 1.1776 0.0374 5.1064 8743.0 23.0 70.0 33.5 1.1495 0.0280 3.8298 8843.5 22.6 70.0 33.6 1.1121 0.0374 5.1064 8944.0

20、 22.3 70.0 33.6 1.0841 0.0280 3.8298 9044.5 21.9 70.0 33.6 1.0467 0.0374 5.1064 9145.0 21.5 70.0 33.6 1.0093 0.0374 5.1064 9245.5 21.0 70.0 33.6 0.9626 0.0467 6.3830 9346.0 20.8 70.0 33.6 0.9439 0.0187 2.5532 9446.5 20.5 70.0 33.6 0.9159 0.0280 3.8298 9547.0 20.1 70.0 33.6 0.8785 0.0374 5.1064 9647.

21、5 19.8 70.0 33.6 0.8505 0.0280 3.8298 9748.0 19.7 70.0 33.6 0.8411 0.0093 1.2766 9848.5 19.5 70.0 33.6 0.8224 0.0187 2.5532 9949.0 19.1 70.0 33.6 0.7850 0.0374 5.1064 10049.5 19.0 70.0 33.6 0.7757 0.0093 1.2766 序号时间湿物料重G干球温度湿球温度物料干基X干燥速率Uming含水量X（kg/kg）（kg/kg）kg/(m2h)10150.0 18.7 70.0 33.6 0.7477 0.

22、0280 3.8298 10250.5 18.5 69.9 33.6 0.7290 0.0187 2.5532 10351.0 18.2 69.9 33.6 0.7009 0.0280 3.8298 10451.5 17.8 70.0 33.6 0.6636 0.0374 5.1064 10552.0 17.4 70.0 33.6 0.6262 0.0374 5.1064 10652.5 17.2 69.9 33.6 0.6075 0.0187 2.5532 10753.0 16.9 70.0 33.6 0.5794 0.0280 3.8298 10853.5 16.6 70.0 33.5 0

23、.5514 0.0280 3.8298 10954.0 16.4 70.0 33.4 0.5327 0.0187 2.5532 11054.5 16.1 70.0 33.4 0.5047 0.0280 3.8298 11155.0 15.8 70.0 33.5 0.4766 0.0280 3.8298 11255.5 15.4 70.0 33.5 0.4393 0.0374 5.1064 11356.0 15.2 70.0 33.5 0.4206 0.0187 2.5532 11456.5 14.8 70.0 33.5 0.3832 0.0374 5.1064 11557.0 14.7 70.

24、0 33.5 0.3738 0.0093 1.2766 11657.5 14.5 70.0 33.6 0.3551 0.0187 2.5532 11758.0 14.4 70.0 33.6 0.3458 0.0093 1.2766 11858.5 14.2 70.0 33.6 0.3271 0.0187 2.5532 11959.0 13.9 70.0 33.6 0.2991 0.0280 3.8298 12059.5 13.5 70.0 33.6 0.2617 0.0374 5.1064 12160.0 13.3 70.0 33.6 0.2430 0.0187 2.5532 12260.5

25、13.1 70.0 33.6 0.2243 0.0187 2.5532 12361.0 12.8 70.0 33.6 0.1963 0.0280 3.8298 12461.5 12.7 70.0 33.5 0.1869 0.0093 1.2766 12562.0 12.6 70.0 33.5 0.1776 0.0093 1.2766 12662.5 12.6 70.0 33.6 0.1776 0.0000 0.0000 12763.0 12.4 70.0 33.5 0.1589 0.0187 2.5532 12863.5 12.3 70.1 33.5 0.1495 0.0093 1.2766 12964.0 12.3 70.1 33.6 0.1495 0.0000 0.0000 13064.5 12.2 70.1 33.6 0.14