四川大学化工原理对流干燥实验预习报告

学号:姓名:专业:班号:实验日期;实验成绩:对流干燥实验1.实验目的(1).了解洞道式循环干燥器的基本流程、工作原理和操作方法。(2).掌握物料干燥曲线的测定方法。(3).测定湿物料的临界含水量Xc。2.实验原理对流干燥是利用气体带入的热能去除固体物料中湿分的操作。在对流干燥中,热空气作为热介质将热能以对流传热的方式传递给湿物料,湿物料表面上的水分被汽化,并从表面以对流扩散方式向热空气中传递。与此同时,湿物料内部与表面间产生水分差,湿物料内部水分以气态或液态形式向表面扩张,直至湿物料表面的水蒸气分压与介质中的水蒸气分压相平衡为止。(1).干燥曲线干燥曲线是物料的湿含量X与干燥时间τ的关系曲线。它反映了物料在干燥过程中湿含量随干燥时间的变化关系,其具体形状因物料性质与干燥条件而有所不同,干燥曲线的基本变化趋势如图1所示。干燥曲线中BC断为直线,CD段为曲线,直线与曲线的交点为临界点,临界点的物料湿含量为临界湿含量Xc。图一干燥曲线图二干燥速率曲线(2).物料在恒定干燥条件下的干燥过程分为三个阶段：Ⅰ物料预热阶段；Ⅱ恒速干燥阶段；Ⅲ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Ⅱ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Ⅲ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u=DwAdτ=−GcdXAdτ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]Gc——湿物料中绝干物料的质量[kg]X——湿物料含水量[kg水／kg绝干料]实验中干燥速率可按下式近似计算：u=ΔWAΔτ式中:Δτ——干燥速率,kg水/kg绝干物料ΔW——在Δτ时间内湿物料汽化的水分量,kg干燥速率受到干燥介质的温度、湿含量与流动状态、物料的性质与尺寸以及物料与介质的接触方式等多种因素的影响,若这些因素均保持相对恒定,则物料的湿含量只将随干燥时间而降低,据此可作出:湿含量与干燥时间的干燥曲线;干燥速率与物料湿含量关系的干燥速率曲线。本实验在洞道式循环干燥器内进行,以热空气为干燥介质来加热湿物料,干燥是热物料静止,热空气强制对流传热情况下的传质过程。用电子称重传感器与秒表结合,测定物料每失重一定量所需的时间,即可求出改时间段内湿分汽化量和干燥速率。3.试验流程及设备1-风机，2-孔板流量计，3-倾斜式压差计，4-风速调节阀，5-电加热器，6-干燥室7-试样架，8-热重天平，9-电流表，10干球温度计，11-湿球温度计，12-触点温度计13-晶体管继电器，14—加热开关，15，16—片式阀门4.实验操作步骤(1).理清流程,熟悉测试仪表的使用。(2).蝶阀2全开,打开控制箱,依次开启总电源、风机、电加热器和仪表按钮,让空uddw气进入电加热器7,预热空气后进入干燥箱体.(3).预热空气升温至50℃以上,调节阀门1,保持温度恒定后,放入湿物料进入干燥箱内,记录其总重量,同时计时。(4).每失重0.5g,记录一次干燥时间,共采集数据13组到15组。(5).所有实验数据采集完后,经指导老师同意,关闭电加热器、关闭风机和总电源。(6).实验操作过程中,注意用电安全。5.实验数据记录及整理