干燥实验

(1).干燥速率( ) (1).干燥速率(U) 干燥速率
即水分汽化速率， 即水分汽化速率，可用单位时间内从被干燥物 料的单位面积上汽化的水分质量表示（ 料的单位面积上汽化的水分质量表示 （ kg/m2·s） ， ） 在较小范围内，可按下式计算： 在较小范围内，可按下式计算：
∆W GC × ∆X U= = S∆τ S × ∆τ
H、t ——空气的湿度（kg水/kg绝干料）和温度（K）； 、 空气的湿度（ 水 绝干料 和温度（ ） 绝干料） 空气的湿度 HW、tw ——湿球温度下空气的饱和湿度（kg水/kg绝干料）和湿物料表 湿球温度下空气的饱和湿度（ 水 绝干料 绝干料） 湿球温度下空气的饱和湿度 面温度（即空气的湿球温度） 面温度（即空气的湿球温度）（K）； ） kH——以湿度基 为推动力的传质系数（kg/m2·s·∆H）。 以湿度基∆H为推动力的传质系数（ ） 以湿度基 为推动力的传质系数
ห้องสมุดไป่ตู้
实验原始记录与数据处理结果
试样物料: 试样物料: ； 干燥面积S= 干燥面积S= m2； 试样绝干质量: 试样绝干质量:Gc= 试样尺寸: mm）； 试样尺寸:长 宽 厚 （mm）； 天平平衡砝码质量= g； 天平平衡砝码质量 湿试样质量= g；湿试样质量= g
干燥实验原始数据记录
序 号 湿样品 质量 G/g / 干燥时间 间隔 Δτ/min 流量计示 值R/mm /mm 风机出口 温度T/℃ 温度T/℃ 干燥室 前温度 t2/℃ 湿球 干燥室 温度t 温度 w 后温度 t2′/℃ ℃ /℃
(4).恒速阶段 (4).恒速阶段 对流传热系数 α 与传质系数 K H
在恒速干燥阶段，物料在恒定干燥条件下进行干燥时， 在恒速干燥阶段，物料在恒定干燥条件下进行干燥时，物 料表面与空气间的传热、传质过程分别用下式表示， 料表面与空气间的传热、传质过程分别用下式表示， dQ = α (t − tw ) 传热过程： 传热过程： Sdτ 传质过程： dW 传质过程： = kH ( H w − H ) Sdτ
实验原理
物料干燥过程分三个阶段： 物料干燥过程分三个阶段： 第一阶段为物料的预热段 预热段， 第一阶段为物料的预热段，此时空气中的部分热量用 于加热物料， 于加热物料，物料的含水量及温度均随时间变化不 大； 第二阶段为恒速段 恒速段， 第二阶段为恒速段，此阶段内空气传给物料的显热恰 好等于水分从物料中汽化所需的潜热， 好等于水分从物料中汽化所需的潜热，而物料表面 的温度等于热空气的湿球温度； 的温度等于热空气的湿球温度； 第三阶段为降速段 进入该阶段后，物料开始升温， 降速段， 第三阶段为降速段，进入该阶段后，物料开始升温， 热空气中部分热量用于加热物料，另一部分热量用 热空气中部分热量用于加热物料， 于汽化水分， 于汽化水分，直至物料中所含水分降到平衡含水量 为止，干燥过程即终止。 为止，干燥过程即终止。
式中： 空气至物料表面的传热膜系数（ 式中： α ——空气至物料表面的传热膜系数（W/m2·K）； 空气至物料表面的传热膜系数 ）
在恒速干燥阶段中，空气传给物料之显热 恰等于水分从物料汽化所需的潜热，即：
dQ = rw dW
式中：rw ——湿球温度下水的汽化潜热（kJ/kg）。
α dW dQ = kH ( H w − H ) = (t − tw ) = S ∆τ rw S ∆τ rw
2.干燥速率曲线 2.干燥速率曲线
干燥速率曲线是干燥速率 随物料平均干基含水量的 变化曲线。 变化曲线。其具体形状与 物料性质及干燥条件有关， 物料性质及干燥条件有关， 较典型的如图所示。 较典型的如图所示。 恒速干燥阶段的干燥速率 大小决定于物料外部的干 燥条件， 燥条件，而降速干燥速率 的大小主要取决于物料本 身结构、形状和尺寸， 身结构、形状和尺寸，而 与外部干燥条件关系不大。 与外部干燥条件关系不大。
计算与实验结果
项 目 试样1 空气平均温度t 空气平均温度 m ℃ 空气湿球温度t 空气湿球温度 w ℃ 空气体积流量Vt m3/h 空气体积流量 物料受热面积S m2 物料受热面积 tw 下水的汽化热 tw kJ/kg 下水的汽化热γ 干燥器洞道流通面积F m2 干燥器洞道流通面积 空气的质量速度L kg/m2.h 空气的质量速度 干燥曲线 干燥速率曲线 临界含水量X 临界含水量 C 平衡含水量X 平衡含水量 * 恒速段干燥速率U kg/m2.h 恒速段干燥速率 C 恒速段对流传热系数α W/m2.℃ 恒速段对流传热系数 ℃ 值估计的U kg/m2.h 按α值估计的 C计 值估计的 计
实 验 装 置 及 流 程
主要实验装置
1.预热器:三组电阻丝并联组成加热器； 2.鼓风机 3.干燥室:矩形洞道式； 4.导电温度计:控制加热温度，使气流温度维持一定； 5.粗天平：称重物料； 6.温度测量：干球温度计、湿球温度计均为0～150℃ 量程； 7.微差计:用孔板流量计测量气流速度； 8.气阀，手动开关。
(5).空气体积流量 (5).空气体积流量Vt 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：
V t = V 20 × 273 + t 0 273 + t × 273 + 20 273 + t 0
式中： Vt — 试样放置处空气体积流量（m2/h）； V20 — 常压下20℃时空气体积流量（m2/h）； 由U形管压差计读数和校正曲线查得； t0 — 流量计处空气温度（℃）； t — 干燥器内空气的温度（℃）；
实验步骤
1、实验前的准备工作 2、实验方法
1、实验前的准备工作
（1）将物料试样事前称准绝干料质量Gc （在烘箱 内90℃干燥2h后冷却称量）。 （2）加90g水到绝干物料试样中，使其均匀扩散后 称量湿物料重量Gc 。 （3）天平配平。 （4）向湿球温度计内加水。 （5）调导电温度刻度到预定的温度值。 （6）熟悉秒表使用方法。
实验原理
干燥过程既涉及传热又涉及传质， 干燥过程既涉及传热又涉及传质，其机理较复 一般干燥实验是在恒定的干燥条件下进行的， 杂。一般干燥实验是在恒定的干燥条件下进行的， 即实验采用大量的空气干燥少量的湿物料 采用大量的空气干燥少量的湿物料， 即实验采用大量的空气干燥少量的湿物料，因此干 燥介质（热空气）进出干燥器的温度、湿度、 燥介质（热空气）进出干燥器的温度、湿度、气速 以及与物料的接触方式在整个干燥过程中都保持恒 在干燥过程中，定时测定物料的质量变化， 定。在干燥过程中，定时测定物料的质量变化，并 记录每一时间间隔内物料的质量变化及物料的表面 温度，直至物料的质量恒定为止， 温度，直至物料的质量恒定为止，此时物料与空气 达到平衡状态， 达到平衡状态，物料中所含水分即该条件下的平衡 水分。然后再将物料放到电烘箱内烘干到恒重为止， 水分。然后再将物料放到电烘箱内烘干到恒重为止， 即可测得绝干物料的质量。 即可测得绝干物料的质量。上述实验数据经整理后 可分别绘出物料的干燥曲线和干燥速率曲线。 可分别绘出物料的干燥曲线和干燥速率曲线。
2、实验方法
（1）通电使风机运转，调节气阀至预定值。 （2）开加热器开关，待温度温度后，打开干燥室门 放入湿物料。 （3）加砝码使天平近于平衡，待砝码平衡时，开第 1秒表计时。 （4）减去3g砝码，待干燥至天平重新平衡时，停第 1秒表同时开第2秒表。并记下相应的湿度、气速 值。继而再减3g砝码，重复上述操作，一直到平 衡水分时为止。
t −tw kH = ⋅ r Hw −H w
即
则传质系数
α
当空气平行流过静止的物料层表面时， 对流传热系数
α = 0.0204(L)
0.8
Vt ⋅ ρ t A
式中：L ρ t ——温度为t℃时，空气的密度（kg/m3）； A——干燥器洞道流通面积（m2）。
——湿空气的质量流速（kg/m2·h）；其中 L =
(2).被干燥物料的重量 (2).被干燥物料的重量 G
(3).物料的干基含水量 (3).物料的干基含水量
G − GC X = GC
与干燥速率相对应的湿物料含水量（ 与干燥速率相对应的湿物料含水量 （ 物料平 均干基含水量） 均干基含水量） X′
Xi + Xi+1 X = 2
/ i
式中： 绝干料) 式中： X i ——第i次测定的湿物料干基含水量(kg水/kg绝干料 ； 第 次测定的湿物料干基含水量 水 绝干料 X i +1 ——第 i+1次测定的湿物料干基含水量 (kg水 /kg绝干料 。 绝干料) 第 次测定的湿物料干基含水量 水 绝干料
实验报告要求
1.对实验结果进行数据处理，并写出一组数 据的计算示例； 2.绘制干燥曲线图和干燥速率曲线图； 3.计算对流传热系数α，并由α值估计恒速 干燥速率，并与实测值比较，分析误差原因。
实验注意事项(1) 实验注意事项
1、实验过程中，天平称量要准确，这是实验成功 的关键。 2、为了设备安全，开车时，一定要先开风机后开 空气预热器。停车时则相反。 3、物料干燥前应测定好绝干料重和有关尺寸。实 验操作前必须先将物料充分湿透，但放入干燥器 内时以不带水为准。 4、准确安装湿球温度计，并保证玻璃球内有足够 量的水。
1 2 3 …
干燥实验数据处理结果
序 号 湿物料含水量X 湿物料含水量
水分/kg绝干料 （kg水分 绝干料） 水分 绝干料）
与干燥速率U相对应的 与干燥速率 相对应的 湿物料含水量X′ 湿物料含水量
水分/kg绝干料 （kg水分 绝干料） 水分 绝干料）
干燥速率U 干燥速率
(kg/m2.s)
1 2 3 4 …
C点：临界点 点 Xc ：临界含水量 Uc ：临界干燥速率 E点：平衡点 点 X*：平衡水分
本实验在恒定干燥条件下对浸透 本实验在恒定干燥条件下对 浸透 水的纸浆板进行干燥 进行干燥， 水的纸浆板 进行干燥 ， 测定干燥曲 线和干燥速率曲线， 线和干燥速率曲线 ， 目的是掌握干 燥速率的测定方法及其影响因素。 燥速率的测定方法及其影响因素。