干燥实验

干燥实验

一、实验目的

1、掌握干燥曲线和干燥速率曲线的实验测定方法，加深对干燥操作过程及其机理的理解；

2、了解干、湿球温度计的使用方法；

3、了解和分析影响干燥速率的因素。

二、实验原理

当温度较高的未饱和空气与湿物料接触时，存在气固间热量和质量的传递。根据干燥过程中不同期间的特点，干燥过程分为两个阶段。

第一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，故此阶段也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），物料表面处的水蒸气分压也维持恒定，故干燥速率恒定不变。

第二阶段为降速干燥阶段，当物料被干燥达到临界湿含量后，便进入降速阶段。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。水着湿含量逐渐减少，物料内部水分的迁移速率也逐渐减小，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。

恒速阶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浸透水的石棉块进行干燥，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因素。

物料的干燥速率U 为单位时间物料表面上汽化的水分质量：

τ

τ∆∆-=-=X S G d dX S G U C

C （9－1） 式中：U — 干燥速率，kg/m 2.s

S — 干燥面积，m 2

Δτ— 时间间隔，s

G C — 绝干物料量，kg

ΔX —Δτ内气化的干基含水量

将干燥曲线（图9－1）中的数据换算成U 与X 间的关系，并进行绘制即可得干燥速率曲线（见图9－2）。

三、实验装置

实验装置为洞道干燥器，主要组成部分包括实验台、干燥室、物料吊架、快速天平、干/湿球温度计、加热调压器、热风装置和电源开关等。

图9－1 干燥曲线 图9－2 干燥速率曲线

X X

图9－1 干燥实验装置图

四、实验步骤

1、实验前检查电子天平能否正常工作，物料吊架是否与电子天平连接牢固，湿球温度计水盒内是否盛有足够的水；

2、打开热风源开关，使干燥室内的温度升高，稳定20分钟，干湿球温度计不再变化后，开始实验；

3、将吸足水分的被干燥物料轻放在物料吊架上，此时电子天平即显示出湿物料质量，同时开始计时；

4、按照预先设定的失水量间隔（一般为0.2克），记录下湿物料质量与之相对应的时间，直至物料质量基本不再减少为止，整个操作过程应保持空气状态不变；

5、将被干燥物料放入烘箱中于120℃下烘干1~2小时后取出，称量其重量作为绝干物料的质量。

五、实验数据记录

序号质量（g）时间（s）时间间隔（s）

1

2

3

4

六、注意事项

⒈重量传感器的量程为（0--200克），精度较高。在放置干燥物料时务必要轻拿轻放，以免损坏仪表。

⒉干燥器内必须有空气流过才能开启加热，防止干烧损坏加热器，出现事故。

⒊干燥物料要充分浸湿，但不能有水滴自由滴下，否则将影响实验数据的正确性。

⒋实验中不要改变智能仪表的设置。

七、思考题

（1）在70～80℃的空气流中干燥，经过相当长的时间，能否得到绝干物料？为什么？通常要获得绝干物料采用什么方法？

答：不能，相当一部分时间后会达到平衡，即达到平衡含水量，而平衡含水量所对应的湿度不为0；为得到绝干物料可以用把物料磨成粉末增大干燥面积，也可以换用其他的干燥设备。

（2）测定干燥速率曲线有何意义？它对设计干燥器及指导生产有些什么帮助？

答：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。

（3）使用废气循环对干燥作业有什么好处？干燥热敏性物料或易变形、开裂的物料为什么多使用废气循环？怎样调节新鲜空气和废气的比例？

答：节约能源，提高热效率，同时有利于维持干燥介质的温度和湿度不变。在干燥热敏性物料或易变形、开裂的物料使用废气循环可以降低干燥介质的温度及提高干燥介质的湿度，降低干燥速率防止物料经历过高的温度变质。