1、干燥速率曲線的測定一. 實驗?zāi)康?.掌握恒定干燥條件下物料干燥曲線和干燥速率曲線的測定方法。2.了解濕物料的臨界含水量XC，恒速階段傳質(zhì)系數(shù)KH、對流傳熱系數(shù)的測定方法。3.熟悉洞道式循環(huán)干燥器的基本流程、工作原理和操作方法。二. 實驗原理采用具有恒定溫度t、濕度H的熱空氣作為干燥介質(zhì)與含水濕物料進(jìn)行接觸，物料中的水分向介質(zhì)中轉(zhuǎn)移，完成干燥。物料含水的性質(zhì)決定干燥經(jīng)歷預(yù)熱以及恒速干燥和降速干燥階段。完整的干燥過程中，物料含水率、物料溫度以及干燥速率的變化如下圖所示： 圖中，U 表示干燥速率，其定義為：干燥曲線中 ab 段為預(yù)熱段，出現(xiàn)在干燥開始，持續(xù)時間較短，該階段物料溫度迅速升到空氣的濕球溫

2、度 t w ；在隨后的 bc 段中，物料溫度維持在 t w ，在溫差 t t w 作用下空氣將熱量傳遞給物料而使物料所含非結(jié)合水汽化，水氣在物料表面飽和濕度 H w 與空氣濕度之差 H w H 作用下擴(kuò)散到空氣中被帶走。此階段干燥速率恒定；在物料中的非結(jié)合水被祛除之后，干燥進(jìn)入圖中 cd 所示的降速段，以祛除物料中的結(jié)合水為主，干燥速率受到水分從物料內(nèi)部擴(kuò)散到物料表面的擴(kuò)散速率控制，且隨干燥進(jìn)行不斷下降，物料溫度亦不斷上升。恒速段與降速段的交界點 c 所對應(yīng)的含水量稱為臨界含水量，以 X c 表示。若干燥持續(xù)進(jìn)行，最終達(dá)到物料與空氣的平衡，物料含水率為平衡含水率。物料的種類、含水性質(zhì)、料層厚度

3、和顆粒大小，熱空氣溫度、濕度、流速，空氣與固體物料間的相對運動方式等都是影響干燥速率的因素，采用理論計算確定干燥速率十分困難，因此干燥速率大多采用實驗測定的方法。 三. 實驗內(nèi)容1.測定恒定干燥條件下干燥曲線和干燥速率曲線，濕物料的臨界含水量。2.測定恒速干燥階段空氣與物料間的對流傳熱系數(shù)。四.實驗裝置與流程（1）實驗裝置流程圖1鼓風(fēng)機(jī)2孔板流量計3壓力變送器4加熱器5重量傳感器6顯示儀7.8干、濕球溫度計9、10調(diào)節(jié)閥11觀察窗（2） 流程簡介參照圖3-7，鼓風(fēng)機(jī)1將新鮮空氣送入系統(tǒng)，經(jīng)電加熱器2加熱后經(jīng)孔板流量計計量流量后進(jìn)入洞道與濕物料接觸，部分熱空氣經(jīng)閥9返回循環(huán)使用，部分經(jīng)閥10放空

4、。濕物料重量由傳感器5測得。（3） 設(shè)備主要技術(shù)參數(shù) 1 鼓風(fēng)機(jī)：BYF7122,370W； 2 電加熱器：額定功率4.5KW； 3 干燥室：180mm×180mm×1250mm； 4 干燥物料：濕毛氈或濕砂； 5 稱重傳感器：CZ500型，0300g五. 實驗方法及步驟1打開實驗裝置的進(jìn)氣閥門和排氣閥門，放空閥10全開，循環(huán)閥門9可適當(dāng)開啟或不開。2打開儀表電源和風(fēng)機(jī)開關(guān)，用空氣流量調(diào)節(jié)閥調(diào)整空氣流量，建議流量在 140150m3/h左右。3打開加熱開關(guān)，在控制面板上設(shè)置加熱溫度為80。4觀察濕球溫度計和干球溫度計，當(dāng)溫度基本穩(wěn)定后，從水中取出試樣，試樣控水至無水珠滴下，

5、 將支架從干燥洞道內(nèi)取出，插入試樣，將支架連同試樣平行放入干燥洞道中，并安插在其支撐桿 上，注意支架不要觸壁。合上觀察窗，盡快啟動秒表開始計時。建議每隔 30s 記錄一次數(shù)據(jù)，后 期重量降低較慢時，可每隔 60s 記錄一次數(shù)據(jù)，直到重量不變并維持 5 分鐘以上為止。六. 實驗注意事項1實驗測試中要注意不能有水滴從試樣上滴下。2為了設(shè)備的安全，要先開風(fēng)機(jī)，后開加熱器，否則電阻絲容易過熱燒斷。停止時關(guān)閉加熱器后應(yīng) 待加熱部分冷卻后再關(guān)風(fēng)機(jī)。3特別注意傳感器的負(fù)荷量僅為 300 克，放取毛氈時必須十分小心，絕對不能下壓，以免損壞稱重 傳感器。4.實驗過程中，不要拍打、碰扣裝置面板，以免引起料盤晃動，

6、影響結(jié)果。七、實驗數(shù)據(jù)記錄、處理及結(jié)果分析1、 干燥曲線及干燥速率曲線的繪制實驗中，物料的質(zhì)量隨著時間的變化記錄如下：t/minm/gt/minm/gt/minm/gt/minm/gt/minm/g098.715873075.94566.26060.4197.91686.33175.24665.56160.22971785.53274.547656260.1396.21884.83373.84864.56360495.519843473.149646459.9594.92083.33572.45063.56559.76942182.63671.851636659.7793.32281.7377

7、1.15262.66759.6892.523813870.55362.26859.6991.72480.23970.15461.86959.61090.92579.54069.35561.61190.12678.74168.75661.31289.327784268.15761.11388.72877.34367.45860.81487.82976.64466.75960.6實驗中各參數(shù)記錄如下：絕干物料質(zhì)量/g物料干燥面積A/干球溫度濕球溫度風(fēng)量m3/h加熱電壓V加熱電流A參數(shù)值59.60.0170.045.01492804.5數(shù)據(jù)處理如下：已知干基物料含水率X由以下公式可得則第m+1組的干

8、燥速率為現(xiàn)知，=60s，物料干燥面積A=0.01m2，絕干物料的質(zhì)量為Gc=59.6g ，計算X即可。時間/min質(zhì)量/g物料干基含水率X=(G-Gc)/GcX干燥速率U/ kg/(m 2 s)098.70.65604197.90.642617-0.013421.3333332970.627517-0.01511.5396.20.614094-0.013421.333333495.50.602349-0.011741.166667594.90.592282-0.0100716940.577181-0.01511.5793.30.565436-0.011741.166667892.50.5520

9、13-0.013421.333333991.70.538591-0.013421.3333331090.90.525168-0.013421.3333331190.10.511745-0.013421.3333331289.30.498322-0.013421.3333331388.70.488255-0.0100711487.80.473154-0.01511.515870.459732-0.013421.3333331686.30.447987-0.011741.1666671785.50.434564-0.013421.3333331884.80.422819-0.011741.1666

10、6719840.409396-0.013421.3333332083.30.397651-0.011741.1666672182.60.385906-0.011741.1666672281.70.370805-0.01511.523810.35906-0.011741.1666672480.20.345638-0.013421.3333332579.50.333893-0.011741.1666672678.70.32047-0.013421.33333327780.308725-0.011741.1666672877.30.29698-0.011741.1666672976.60.28523

11、5-0.011741.1666673075.90.27349-0.011741.1666673175.20.261745-0.011741.1666673274.50.25-0.011741.1666673373.80.238255-0.011741.1666673473.10.22651-0.011741.1666673572.40.214765-0.011741.1666673671.80.204698-0.0100713771.10.192953-0.011741.1666673870.50.182886-0.0100713970.10.176174-0.006710.666667406

12、9.30.162752-0.013421.3333334168.70.152685-0.0100714268.10.142617-0.0100714367.40.130872-0.011741.1666674466.70.119128-0.011741.1666674566.20.110738-0.008390.8333334665.50.098993-0.011741.16666747650.090604-0.008390.8333334864.50.082215-0.008390.83333349640.073826-0.008390.8333335063.50.065436-0.0083

13、90.83333351630.057047-0.008390.8333335262.60.050336-0.006710.6666675362.20.043624-0.006710.6666675461.80.036913-0.006710.6666675561.60.033557-0.003360.3333335661.30.028523-0.005030.55761.10.025168-0.003360.3333335860.80.020134-0.005030.55960.60.016779-0.003360.3333336060.40.013423-0.003360.333333616

14、0.20.010067-0.003360.3333336260.10.008389-0.001680.16666763600.006711-0.001680.1666676459.90.005034-0.001680.1666676559.70.001678-0.003360.3333336659.70.001678006759.60-0.001680.1666676859.60006959.6000以時間為橫坐標(biāo)，以干基含水率為縱坐標(biāo)可以做干燥曲線如下：通過擬合物料干基含水率干燥速率圖，如下：實驗圖分析：通過干燥曲線圖可以看出：在恒定的干燥條件下，隨時間的增加，物料的干基含水率會不斷的下降。

15、干燥速率大致可分為三個階段：第一個階段為預(yù)熱段，在干燥開始時，持續(xù)的時間非常短，該階段物料的溫度會迅速上升到空氣的濕球溫度tw。第二個階段，干燥速率不變，是恒速干燥的階段，空氣會將熱量傳遞給物料而使物料所含非結(jié)合水汽化，水氣在物料表面飽和濕度Hw與空氣濕度之差HwH作用下擴(kuò)散到空氣中被帶走。第三個階段，干燥速率會逐步降低，以祛除物料中的結(jié)合水為主，這時干燥速率受到水分從物料內(nèi)部擴(kuò)散到物料表面的擴(kuò)散速率控制，且隨干燥進(jìn)行不斷下降，物料溫度亦不斷上升。恒速干燥段空氣與物料間的對流傳熱系數(shù)通過干燥速率曲線可得到恒速段與降速段的交界點c為(0.119128，1.166667)，即臨界含水量為 Xc=0

16、.119128 。同時可以算得此點處的干燥速率為：Uc=1.16666710-3kg/(m2s)已知濕球溫度tw=45.0，干球溫度t=70.0由內(nèi)插法可求得在t=tw=45.0下的汽化熱 rw=2389.6KJ/kg根據(jù)以下公式，可以計算對流傳熱系數(shù)： 由上面兩個公式可以得到：八、思考題1、何為恒定干燥條件，如何實現(xiàn)恒定干燥條件？答：恒定干燥條件：在干燥的過程中，干燥環(huán)境的溫度、濕度以及空氣的流速均保持恒定不變，使得物料在一個始終沒有變化的化境中得到干燥。實現(xiàn)的方式：采用調(diào)節(jié)管路調(diào)節(jié)閥，使通入的空氣量變大，以保證干球和濕球溫度始終處于穩(wěn)定的狀態(tài)。2、 實驗中若加大循環(huán)氣體使用量，會引起什么結(jié)果？答：加大循環(huán)氣體的使用量，會導(dǎo)致干燥速率增大，干燥時間變短。同時，也