干燥速率测定

实验十 洞道干燥操作和干燥速度曲线的测定

一、实验目的

1、学习干燥曲线和干燥速率曲线的实验测定方法，加深对干燥过程及

其机理的理解。

2、学习干湿球温度湿度计的使用方法，学习被干燥物料与热空气之间

对流传热系数测定方法。

3、了解水分在物料内部的扩散速率与物料结构以及物料中水分性质的

关系

二、实验内容

1、测定一定干燥条件下的物料干燥曲线及干燥速率曲线。 三、基本原理

干燥操作是采用某种方式将热量传给含水物料，使含水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，过程出较复杂，目前仍依赖于实验解决干操问题。

确定湿物料的干燥条件，例如已知干燥要求，当干燥面积一定时确定所需干操时间;或干操时间一定时，确定所需干燥面积。因此，必须掌握物料的干燥特性即干燥速度曲线。

物料的含水量，一般多指干物料总量的水分含量，即以湿物料为基准的水分含量，用符号w 表示。但因干燥时物料总量在变化，所以采用以干料量为基准的含水率C 表示较为方便，w 和C 之间有如下关系: 1W C W =

- 或 1C

W C

=+ （1） 若将非常湿的物料置于一定的干燥条件下，例如在有一定湿度、温度

和风速的大量热空气流中，测定被干燥物料的质量和温度随时间的变化如图(10--1)所示的关系。

干燥过程分为如下三个阶

段:1、物料预热阶段;II 恒速干燥阶段和III 降速干燥阶段。非常潮湿的物料其表面有液态水存在，当它置于恒定干燥条件下，则其

温度近似等于热风的湿球温 度t W ， 到达此温度新的阶段称为I 阶段。在随后的第二阶段中，由于表面存在有液态水，物料温度约等于空气的湿球温度t W ，传入的热量只用来蒸发物料表面水分。在第II 阶段中含水率C 随时间成比例减少，因此其干燥速率不变，亦即为恒速干燥阶段。在第III 阶段中，物料表面已无液态水存在，亦即若水分由物料内部

的扩散慢于物料表面的蒸发，则物料表面将变干，其温度开始上升，传入的热量因此而减少，且传入的热量部分消耗于加热物料，因此干燥速率很快降低，最后达到平衡含水率而终止。II 和III 交点处的含水率称为临界含水率用C w 表示。对于第II 、III 阶段很长的物料，第I 阶段可以忽略，温度低时，或根据物料特性亦可无第二阶段。

干燥速率为单位时间内在单位干燥面积上汽化的水分质量：

()

()()

dw w Gc x u sd s s τττ∆∆=

==

∆∆ （2） 式中： u 一干燥速率，kg/m 2·s ； w 一汽化水份量,kg; S 一干燥物料汽化面积，m 2; τ一干燥时间，S;

Gc —湿物料中绝干物料的质量，kg X —湿物料的含水率，kg 水/kg 绝干物料

干基含水量X ：

X=湿物料中水分的质量(kg)/湿物料中绝干物料的质量(kg) 干燥曲线：

干燥曲线即物料的X 与干燥时间τ之间的变化关系曲线，X=F(τ)，干燥曲线形

状决定于物料性质与干燥工况。 干燥速率曲线：

干燥速率U 二dW/sd τ

干燥速率曲线常用U=F(X)标绘，其形状决定于物料性质与干燥工况。

应该注意，干燥特性曲线，临界含水率均显著地受到物料和热风的接触状态(和干燥器种类有关)、物料大小、形态的影响，例如对干粉状物料，一粒粒呈分散状态，在热风中进行干燥时，除于燥面积更大外，一般其临界含水率低，干燥也容易，若成堆积状态，使热风平行流过堆积物料表面进行干燥，则其临界含水率变大，干燥速度也变慢。因此，在不可能采用欲选用的干燥器进行实验时，尽可能在实验室中模拟近似于干燥器内物料与热风的接触状态，以求得临界含水率及干燥特性曲线。 恒速阶段空气至物料表面的对流传热系数

32010[/]LW w

U r Q

d w m C S t t t ⨯==∙∙∆- （3）

式中: U 。一临界干燥速率，kg/m 2·S; r LW 一t w 时水的汽化潜热，

kJ/kg;

t 一空气干球温度，K ； t w 一空气湿球温度，K 。 流量计处体积流量的"标定值”V 20[m 3/h]用流量标定曲线读出或用其回归式算出。

流量计处体积流量的实际值

320/]V V m h =流 （4）

问题引导：

1、为什么实验中要保持进气温度不变？

2、洞道干燥器为何要保温？ 四、实验主要设备仪表及流程

1、

2、 主要设备及仪表

风机 、孔板流量计、孔板压差计、加热器、风速调节阀、玻璃视窗、干燥室、式样架、仪表、压力表、电流表、电位调节器、控制开关及加热指示灯。

重量传感器 精度：0.0g 型号：708T 。

干球温度计 精度：0.1℃ 型号：708T 湿球温度计 精度：0.1℃ 型号：708T

新参数：干燥物料面积：s=0.045m 2

空气流通的横截面积A=0.029m 2

老参数：干燥物料面积：s=0.0272m 2 空气流通的横截面积A=0.008m 2 五、装置操作步骤

1、先检查各部分电路是否连接完好，开关处于关闭状态，电位器逆时针旋到头，风机连接是否完好。

2、向湿球温度计下的小碗中加入适量水。至有少量水溢出为止。

3、放上托架，接通总电源，打开电源开关。

4、打开风机开关后再开加热开关，将加热调节钮向顺时针方向缓慢旋转，同时注意与其对应的电流表示数不可太大。

5、待温度升到预设值时，系统再预热15一30分钟。

6、先记录空载时的质量，放上被干燥物，再记录放入绝干物料后的质量。

气体进口温度

水

称重传感器

保温

加热3

加热2手调

加热1手

调

孔板

流量

软管连续