四川大学化工原理对流干燥实验预习报告

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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。

(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 =Dw Adτ=−GcdX Adτ

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 =ΔW

A Δτ 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 d

dw

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