(完整word版)浙大干燥特性曲线的测定(计算机远程控制干燥实验).doc

(完整word版)浙大干燥特性曲线的测定(计算机远程控制干燥实验)
(完整word版)浙大干燥特性曲线的测定(计算机远程控制干燥实验)
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实验报告专业：化学工程与工艺姓名：学号：日期：地点：教十2203
课程名称：过程工程原理实验指导老师：杨国成成绩：_________________
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

实验目的
1、了解洞道式干燥装置的结构、流程和及其操作方法。
2、作出物料在恒定干燥条件下的干燥特性曲线（X~，U~X），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-τ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，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。
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/m2·s；
A---干燥面积，m2；
W---汽化的湿分量，kg；
Τ---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τi时刻所对应的Xi值，据此即可作出干燥曲线X~τ，从X~τ曲线图中可找出，再在X~τ曲线上取代表性的点作图求出dX/dτ，再按（1）式可计算出干燥速率Ui，然后绘出干燥速率曲线U~X，从U~X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：---恒速干燥阶段的干燥速率，kg/(m2.s)；