1、 实验五 干燥速率曲线测定实验 结果报告书 姓名:崔林 第三小组:金一,崔林 学号:08105003 一. 实验背景: 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的情况发生.选择最佳做工情况, 主要是寻找最佳负 荷, 节能降耗. 二. 实验目的: 1. 熟悉干燥曲线和干燥速率曲线及临界湿含量的实验测定方法，加深对 干燥操作过程及其机理的理解； 2. 掌握干湿球温度湿度计的使用方法； 3、掌握被干燥物料与热空气之间对流传热系数的测定方法； 4. 根据气体流量计读数求指定截面处气体流速的实际例子，掌握其计算 方法； 5、研究恒速干燥速率，临界湿含量，平
2、衡湿含量随其影响因素的变化规 律。 三. 实验原理: 当湿物料与干燥介质相接触时，物料表面的水分开始气化，并向周围介质传递。根 据干燥过程中不同期间的特点，干燥过程可分为两个阶段。 第一个阶段为恒速干燥阶段。在过程开始时，由于整个物料的湿含量较大，其内部 的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， 故此阶段亦称为表面气化控制阶段。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（等于热空气湿球温度） ，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，便进入降速干燥阶
3、段。此时，物料中所含水分较少，水分自物料内部向表面传递的速率低于物料表面水分 的气化速率，干燥速率为水分在物料内部的传递速率所控制。故此阶段亦称为内部迁移 控制阶段。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少，故干燥速 率不断下降。 恒速段的干燥速率和临界含水量的影响因素主要有：固体物料的种类和性质；固体 物料层的厚度或颗粒大小；空气的温度、湿度和流速；空气与固体物料间的相对运动方 式。 恒速段的干燥速率和临界含水量是干燥过程研究和干燥器设计的重要数据。本实验 在恒定干燥条件下对帆布物料进行干燥，测定干燥曲线和干燥速率曲线，目的是掌握恒 速段干燥速率和临界含水量的测定方法及其影响
4、因素。 干燥速率的测定 SWdU （7-1） 式中： 干燥速率，kg /（m 2h） ；U s 燥面积，m 2， （实验室现场提供） ； 时间间隔，h； 时间间隔内干燥气化的水分量，kg。W S干燥面积， m 2 GC绝干物料量， g R空气流量计的读数， kPa To干燥器进口空气温度， t试样放置处的干球温度， tw试样放置处的湿球温度， GD试样支撑架的重量， g GT被干燥物料和支撑架的“总重量“， g G被干燥物料的重量， g T累计的干燥时间， S X物料的干基含水量， kg 水kg 绝干物料 XAV两次记录之间的被干燥物料的平均含水量， kg 水kg 绝干物料 U干燥速率， kg
5、 水(sm 2) ，g (1)DiTiG， ，g (2)1i1i， 被干燥物料的干基含水量 X: ， kg 水kg 绝干物料 (3)ciiGX ，kg 水kg 绝干物料 (4)c1ii 两次记录之间的平均含水量 X AV ，kg 水kg 绝干物料 (5)21iiAV 两次记录之间的平均干燥速率 ，kg 水(sm 2) I1ii 3C3C TXS0GdTS0GU (6) 干燥曲线 XT 曲线，用 X、T 数据进行标绘。 干燥速率曲线 UX AV曲线，用 U、X AV 数据进行标绘 。 恒速阶段空气至物料表面的对流传热系数 ，(m 2) (7)tw10UtSQ 3C 流量计处体积流量 tm3h用其
6、回归式算出。 由流量公式1计算 tt PAcV20 其中，c 0-孔板流量计孔流系数，c 0=0.65 A0-孔的面积 m 2 d0-孔板孔径 ， d 0 =0.040 m - 空气入口温度（及流量计处温度）下的体积流量，m 3/h ；tV -孔板两端压差，KpaP -空气入口温度（及流量计处温度）下密度，Kg/m 3。t 干燥试样放置处的空气流量 ，m 3h (9)0t27V试 干燥试样放置处的空气流速 ，ms (10)A36u 物料干基含水量 GcX （7-2） 式中： 物料干基含水量，kg 水/ kg 绝干物料；X 固体湿物料的量，kg；G 绝干物料量，kg。 c 恒速干燥阶段，物料表面
7、与空气之间对流传热系数的测定 twtwrSdrQWUc)( （7-3） wt （7-4） 式中： 恒速干燥阶段物料表面与空气之间的对流传热系数，W/（m 2） ； 恒速干燥阶段的干燥速率，kg/（m 2s） ；Uc 干燥器内空气的湿球温度，；wt 干燥器内空气的干球温度，； 下水的气化热，J/ kg。 tr 干燥器内空气实际体积流量的计算 由节流式流量计的流量公式和理想气体的状态方程式可推导出： 02730tVtt （7-5） 式中： 干燥器内空气实际流量，m 3/ s；tV 流量计处空气的温度，；0 常压下 t0时空气的流量，m 3/ s；0t 干燥器内空气的温度，。 （7-6）PACVt
8、200 （7-7）204d 式中：C 0流量计流量系数，C 0=0.67 A0节流孔开孔面积，m 2； d0节流孔开孔直径， d 0=0.050 m； P节流孔上下游两侧压力差，Pa； 孔板流量计处 时空气的密度，kg/m 3。0t 四. 实验装置: 干燥器类型：洞道 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：1-5m 3/min； 干燥温度：40-120 重量传感器显示仪：量程（0-200g） ，精度 0.2 级； 干球温度计、湿球温度计显示仪：量程（0-150） ，精度 0.5 级； 孔板流量计处温度计显示仪：量程（0-
9、100） ，精度 0.5 级； 孔板流量计压差变送器和显示仪：量程（0-4Kpa） ，精度 0.5 级； 电子秒表绝对误差 0.5 秒。 五. 实验步骤: 将干燥物料（帆布）放入水中浸湿。 调节送风机吸入口的蝶阀 12 到全开的位置后启动风机。 用废气排出阀 10 和废气循环阀 11 调节到指定的流量后，开启加热电源。在智能仪表中设定 干球温度，仪表自动调节到指定的温度。 在空气温度、流量稳定的条件下，用重量传感器测定支架的重量并记录下来。 把充分浸湿的干燥物料（帆布）5 固定在重量传感器 4 上并与气流平行放置。 在稳定的条件下，记录干燥时间每隔 2 分钟干燥物料减轻的重量。直至干燥物料的重
10、量不再 明显减轻为止。 变空气流量或温度，重复上述实验。 关闭加热电源，待干球温度降至常温后关闭风机电源和总电源。 9 实验完毕，一切复原。 六.实验结果及讨论: 1、计算含水量 X=（总重量 GT-框架重量 GD-绝干物料量 GC）/绝干物料量 GC =(142.7-79.5-22.6)/22.6=1.796460177 （kg 水/kg 绝干物料） 2、计算平均含水量 XAV=两次记录之间的平均含水量=(1.796460177 +1.743362832)/2=1.769911504（kg 水/kg 绝干物料） 3、计算干燥速率 U=-（绝干物料量 GC/干燥面积 S）*（X/T） =-22
11、.6*0.001/0.166)*(1.743362832-1.796460177)/(2*60) =0.602409639 kg/（sm 2） 图 7-1 洞道干燥实验流程示意图 1离心风机；2 孔板流量计；3 、15孔板流量计处温度计显示仪； 4、17重量传感器显示仪； 5干燥物料（帆布） ；6 电加热器；7 干球温度计；8、14湿球温度计显示仪；9洞道干燥室； 10废气排出阀；11废气循环阀；12新鲜空气进气阀；13电加热控制仪表； 16孔板流量计压差变送器和显示仪 空气流量 (KPa) 0.26 干球温度 T() 79.8 空气温度（） 36.4 湿球温度 Tw() 64 Tw下水的 气
12、化热 (kJ/ kg) rw 2600 干燥面积(m 2) 0.10*0.083*2=0.166 支架重量（g ） 79.5 绝干物料量 G C：(g) 22.6 总重量/ 含水量 干燥速率 序号 累计时 间/T(分) GT （g） X（kg/kg ） 平均含水量 XAV（kg/kg） U104 kg/（sm 2） 1 0 142.7 1.796460177 1.769911504 0.602409639 2 2 141.5 1.743362832 1.721238938 0.502008032 3 4 140.5 1.699115044 1.672566372 0.602409639 4 6
13、 139.3 1.646017699 1.621681416 0.552208835 5 8 138.2 1.597345133 1.57079646 0.602409639 6 10 137 1.544247788 1.517699115 0.602409639 7 12 135.8 1.491150442 1.46460177 0.602409639 8 14 134.6 1.438053097 1.409292035 0.652610442 9 16 133.3 1.380530973 1.353982301 0.602409639 10 18 132.1 1.327433628 1.3
14、00884956 0.602409639 11 20 130.9 1.274336283 1.247787611 0.602409639 12 22 129.7 1.221238938 1.192477876 0.652610442 13 24 128.4 1.163716814 1.137168142 0.602409639 14 26 127.2 1.110619469 1.084070796 0.602409639 15 28 126 1.057522124 1.030973451 0.602409639 16 30 124.8 1.004424779 0.977876106 0.602
15、409639 17 32 123.6 0.951327434 0.922566372 0.652610442 18 34 122.3 0.89380531 0.869469027 0.552208835 19 36 121.2 0.845132743 0.82079646 0.552208835 20 38 120.1 0.796460177 0.769911504 0.602409639 21 40 118.9 0.743362832 0.721238938 0.502008032 22 42 117.9 0.699115044 0.674778761 0.552208835 23 44 1
16、16.8 0.650442478 0.628318584 0.502008032 24 46 115.8 0.60619469 0.584070796 0.502008032 25 48 114.8 0.561946903 0.542035398 0.451807229 26 50 113.9 0.522123894 0.504424779 0.401606426 27 52 113.1 0.486725664 0.469026549 0.401606426 28 54 112.3 0.451327434 0.433628319 0.401606426 29 56 111.5 0.415929
17、204 0.400442478 0.351405622 30 58 110.8 0.384955752 0.369469027 0.351405622 31 60 110.1 0.353982301 0.340707965 0.301204819 32 62 109.5 0.327433628 0.314159292 0.301204819 33 64 108.9 0.300884956 0.289823009 0.251004016 34 66 108.4 0.278761062 0.265486726 0.301204819 35 68 107.8 0.252212389 0.241150
18、442 0.251004016 36 70 107.3 0.230088496 0.219026549 0.251004016 37 72 106.8 0.207964602 0.196902655 0.251004016 38 74 106.3 0.185840708 0.174778761 0.251004016 39 76 105.8 0.163716814 0.154867257 0.200803213 40 78 105.4 0.146017699 0.137168142 0.200803213 41 80 105 0.128318584 0.117256637 0.25100401
19、6 42 82 104.5 0.10619469 0.095132743 0.251004016 43 84 104 0.084070796 0.077433628 0.15060241 44 86 103.7 0.07079646 0.061946903 0.200803213 45 88 103.3 0.053097345 0.048672566 0.100401606 46 90 103.1 0.044247788 0.037610619 0.15060241 47 92 102.8 0.030973451 0.026548673 0.100401606 48 94 102.6 0.02
20、2123894 0.017699115 0.100401606 49 96 102.4 0.013274336 0.011061947 0.050200803 50 98 102.3 0.008849558 0.004424779 0.100401606 绘制干燥曲线（XT 曲线）和干燥速率曲线（UX AV曲线） 干燥曲线 X-T 含水量 X 0 20 40 60 80 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 Series 1 时间 T 干燥速率曲线 U-X 干燥速率 U 含水量 X 讨论：1.根据此次得到实验数据来看是成功的，因为让干布充分的湿透，干燥 速率随着水的减少而减少，达到了实验目的。 七 .参考文献: 百度.助教提供实验材料 1 10 19 28 37 46 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Series 1
