化工原理实验资料

C0—管内径Di=106mm，C0=0.6805；管内径D’i=100mm，C’0=0.6655；
k1—粘度校正系数，取k1=1.014；
k2—管壁粗糙度校正系数，k2=1.009；
A0—孔截面积，A0=3.681×10-3m2；
R—单管压差计的垂直指示值，mm；
A—压差计指示液密度，kg/m3；
20℃，695mmHg时，水的密度为998.5kg/m3；
5、将被测液体缓缓注入测试容器中，使液面与测试容器锥形面下部边缘齐平，将转筒浸人液体，将测试容器放在仪器托架上，同时把转筒悬挂在仪器的联轴器上，此时转子应全部浸没于液体中，开启电机，此时转子旋转时可能伴有晃动，可前后左右移动托架上的测试容器，使与转子（筒）同心，从而使指针稳定即可读数。
式中：UC—临界干燥速率，亦为恒速阶段干燥速率，kg/ (m2·s)。
4．恒速阶段物料表面与空气之间的对流传热系数
恒速阶段由传热速率与传质速率之间的关系得：
= （8—8）
式中：rtw—tw下水的汽化潜热，kJ/kg。
用式（8—8）求出的为实验测量值，的计算值可用对流传热系数关联式估算：
=0.0143（L）0.8（8—9）
牛奶、水、蜂蜜和面粉浆等。
四、操作步骤：
（一）设备的调试
鸡蛋→破壳→弃去蛋清→蛋黄加水→搅拌→胶体磨→均质→料液备用
（二) 样品黏度的测定
1、接通电源：工作电压为：AC 220V士10 % , 50 Hz
2、准备好恒温循环水，并控制到所需温度。
3、联接器安装：联接器是一左旋滚花螺母，固定于电机同轴的端部。拆装时用专用托棒杆插人胶木圆盘上的小孔卡住电机轴。测定组则配有小勾，用于转子挂勾悬挂。
缝隙补充一部分新鲜空气，由风机出口管上的放气阀3放空一部分循环空气以保持系统湿度恒定。电加热室由铜电阻及智能程序控温仪来控制温度，使进入干燥室的空气的温度恒定。干燥室前方装有干、湿球温度计，风机出口及干燥室后也装有温度计，用以确定干燥室内的空气状态。空气流速由蝶阀来调节。注意任何时候该阀都不能全关，避免空气不流通而烧坏电加热器。
当C0=0.6805时，VS=0.000638
当C’0=0.6655时，VS=0.000616
空气的质量流速L= （8—12）
式中：L—空气的质量流速，kg/(m2·s)；
A—干燥室流通截面积，m2。
当A=0.15×0.2=0.03m2，C0=0.6805时，L=6.91 ；当A=0.15×0.2=0.03m2，C’0=0.6655时，L’=6.67 。
Xi—时间间隔开始时刻湿物料的含水量kg水/kg绝干料；
Xi+1—时间间隔终了时刻湿物料的含水量kg水/kg绝干料。
3．恒速阶段传质系数KH的求取
传热速率 （8—5）
传质速率 KH(HS,tw－H)（8—6）
上两式中：Q—热空气传给湿物料的热量kJ；
—干燥时间s；
S—干燥面积m2；
w—由湿物料汽化至空气中的水分质量kg；
2．物料的干基含水量X
X= （8—3）
式中X—物料的干基含水量kg水/kg绝干料；
GC—绝干物料的质量kg；
G’—固体湿物料的质量kg。
从式（8—3）可以看出，干燥速率U为时间内的平均干燥速率，故其对应的物料含水量也为时间内的平均含水量X平，
X平= (Xi+ Xi+1)/2（8—4）
式中X平—时间间隔内的平均含水量kg水/kg绝干料；
（8—1）
式中：X—干基含水量kg水/kg绝干料；
—湿基含水量kg水/kg湿物料。
物料的绝干质量GC是指在指定温度下物料放在恒温干燥箱中干燥到恒重时的质量。干燥曲线即物料的干基含水量X与干燥时间的关系曲线，它说明物料在干燥过程中，干基含水量随干燥时间变化的关系。物料的干燥曲线的具体形状因物料性质及干燥条件而变，但是曲线的一般形状，如图（8—1）所示，开始的一小段为持续时间很短、斜率较小的直线段AB段；随后为持续时间长、斜率较大的直线BC；段以后的一段为曲线CD段。直线与曲线的交接点C为临界点，临界点时物料的含水量为临界含水量XC。
—空气与物料表面间的对流传热系数kw/m2·℃；
t—空气温度℃；
KH—以温度差为推动力的传质系数kg/(m2·s·)；
tw—湿物料的表面温度（即空气的湿球温度）K；
H—空气的湿度kg/kg绝干空气；
HS,tw—tw下的空气饱和湿度kg/kg绝干空气；
恒速阶段，传质速率等于干燥速率，即
KH= （8—7）
X(kg水/kg绝干料) U(kg水/m2·s)
A
B C B A
C D D
0(S)X* XCX(kg水/ kg绝干料)
图（8—1）干燥曲线图（8—2）干燥速率曲线
1．干燥速率U
根据干燥速率的定义：
U= （8—2）
式中U—干燥速率kg水/(m2·h)；
S—干燥面积m2；
—时间间隔s；
w`—时间间隔内汽化水分的质量kg。
式中：L—空气的质量流速，kg/m2·s。
应用条件：物料静止，空气流动方向平行于物料的表面。L的范围为0.7~8.5kg/m2·s，空气温度为45℃～150℃。
质量流速L可通过孔板与单管压差计来测量，空气的体积流量VS由下式计算：
VS=C0·k1·k2·A0 （8—10）
式中：VS—流径孔板的空气体积流量，m3/s；
四、实验装置与流程
1．实验流程
本实验采用洞道式循环干燥器，流程示意图如图8—3所示。空气由风机输送，经孔板流量计、电加热室流入干燥室，然后返回风机循环使用。由风机的电机与管路进口管的
洞道式干燥器流程图
1．加热室2．压差计3．铜电阻4．干燥室前温度计5．湿球温度计6．干燥室7．电子天平8．物料架9．干燥室后温度计10．仪表箱11．控温仪12．蝶阀13．风机14．放气阀15风机出口温度计16．孔板流量计
5.物料厚度不同时，干燥速率曲线又如何变化？
6.湿物料在70℃～80℃的空气流中经过相当长时间的干燥，能否得到绝干物料？
实验二 黏度测定实验
一、实验目的：
1、掌握中高粘度和低黏度流体的黏度测定方法
2、了解不同物料的黏度大小
3、测定不同物料的黏度
二、实验装置
旋转式黏度计NDJ-9S，NDJ-79
三、实验材料
2．主要设备尺寸
该装置共四套：
(1)孔板1#~3#：管内径D=106mm，孔径d0=68.46mm，孔流系数C0=0.6805；
4#：管内径D=100mm，孔径d0=68.46mm，孔流系数C0=0.6805；
(2)干燥室尺寸：0.15m 0.20m
(3)电加热室共有三组电加热器，每一组功率为1000w。其中一组与热电阻、数显控温仪相连来控制温度。另两组通过开关手动控制，此两组并配有5A的电流表，以监检测电加热器是否正常工作。
1—压差计指示液上部的空气密度，kg/m3；
20℃，695mmHg时，空气的密度= =1.1kg/m3；
—流经孔板的空气密度，kg/m3；通常以风机的出口状态计。
风机的出口状态为4mmHg（表压），风机的出口温度为T。当大气压等于695mmHg时，
= = （kg/m3）（8—11）
式中：T—风机的出口温度，K。
2.测定恒速阶段物料与空气之间的对流传热系数和传质系数KH。
三、基本原理
干燥操作是采用某种方式将热量传给湿物料，使湿物料中水分蒸发分离的操作。干燥操作同时伴有传热和传质，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。由于物料含水性质和物料形状上的差异，水分传递速率的大小差别很大。概括起来说，影响传递速率的因素主要有：固体物料的种类、含水量、含水性质；固体物料层的厚度或颗粒的大小；热空气的温度、湿度和流速；热空气与固体物料间的相对运动方式。目前尚无法利用理论方法来计算干燥速率（除了绝对不吸水物质外），因此研究干燥速率大多采用实验的方法。
5.开启风机，调节蝶阀至预定风速值，调节程序控温仪约为85℃，而后打开加热棒开关(三组全开)。待温度接近于设定温度，视情况加减工作电热棒数目。待稳定后，让其自行运行。
6.调节进风量的多少，并适当开启排气阀，用以维持实验过程湿球温度计指示值基本不变。观察水分蒸发情况，及时向湿球温度计补充水。
7.待各温度计温度指示值稳定一段时间后，将湿物料放入干燥室内，记录起始湿物料质量，同时启动秒表开始记时。
干燥实验的目的是用来测定干燥曲线和干燥速率曲线。为简化实验的影响因素，干燥实验是在恒定的干燥条件下进行的，即实验为间歇操作，采用大量空气干燥少量的物料，且空气进出干燥器时的状态如温度、湿度、气速以及空气与物料之间的流动方式均恒定不变。
本实验以热空气为加热介质，甘蔗渣滤饼为被干燥物。测定单位时间内湿物料的质量变化，实验进行到物料质量基本恒定为止。物料的含水量常用相对与物料总量的水分含量，即以湿物料为基准的水分含量，用来表示。但因干燥时物料总量在变化，所以采用以干基料为基准的含水量X表示更为方便。与X的关系为：
4、零点调整：接通电源使电机转动，此时指针一般在5格左右，然后调节主机左侧滚花螺钉（顺时针方向旋转）使指针向左边移动至零点，转动数分钟然后关机，此时指针不一定在零位是正常现象。再开机看指针是否回到零位，若稍有偏差，如上述方法调整到零位。至此，调零结束。在测试过程中，检查零位时不可将转子挂在联结器上，但必须开启电机。一般情况下，零点正确后不必再调零。
(4)电子天平：型号为JY600—1，量程为0～600g，感量为0.19g。
五、实验步骤
1.按通电源，开启电子天平。预热30分钟，调零备用。
2.将烘箱烘干的试样置于电子天平上称量，记下该绝干物的质量GC。
3.用钢尺量取物料的长度、宽度和厚度。
4.将物料加水均匀润湿，使用水量约为2.5倍绝干物质量GC。
8.每隔2分钟记录一个质量，直到蒸发的水量非均匀的下降，改为2.5分钟记录一个质量，记录约2—3个数据。以后约3分钟记录一个质量，直到试样几乎不在失重为止，表明此时所含水分为平衡水分。