洞道干燥实验

二、 实验原理
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
120
0.69213732 2.776119403
112
0.7415757 2.626865672
110
0.755058895 2.47761194
105
0.79101408 2.328358209
103
0.806373577 2.179104478
108
0.769041467 2.029850746
5.4
2068
18 72.8
81.2
75.8
58.9
27.5
4.9
2284
19 72.8
81.2
75.8
58.9
27.5
4.4
2546
20 72.8
81.2
75.8
58.9
27.5
4.1
2849
21 72.8
81.2
75.8
58.9
27.5
3.9
3070
22 72.8
81.2
75.8
58.9
27.5
六、结果与讨论
由干燥速率曲线可见，实验结果大体上还是和理论相一致，预热阶段时间很短，数据记录得 不是很及时表现得不是很明显，只体现在第一个点；恒速阶段，干燥速率基本不变，但是具体的 点波动较大，应该是晶体管继电器在控制温度时，是在一定范围波动，从而使得干燥速率的波动； 降速阶段，还是比较准确的。
七、思考题
3.85 3327
23 72.8
81.2
75.8
58.9
27.5
3.85 3666
2、干燥操作实验流程示意图
绝干物 料相关 数据测 定
实验结 束处理 数据
绝干物 料浸泡 称重
实验数 据记录
调天平 准 备开始测量
调整实验参 数 开始加热
继电器恒温 加热 预热
3、数据处理
物重 13.4 12.9 12.4 11.9 11.4 10.9 10.4 9.9 9.4 8.9 8.4 7.9 7.4 6.9 6.4 5.9 5.4 4.9 4.4 4.1 3.9 3.85 3.85
因为 dw Gcdx 所以式（1）可改写为
u dw Gcdx Gcx
(2)
Ad Ad A
式中： 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]
负号表示物料含水量随干燥时间的增加而减少。
Gcx
Gc
Gs(i) Gc
Gc
Gs(i1) Gc Gc
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
(kg/m3 s)
(1)
Ad
式中： u —— 干燥速率 [kg/m2s]
A —— 干燥表面 [m2]
d —— 相应的干燥时间 [s]
dw —— 汽化的水分量 [kg]
75.8
58.9
27.5
12.9
209
3 72.8
81.2
75.8
58.9
27.5
12.4
329
4 72.8
81.2
75.8
58.9
27.5
11.9
441
5 72.8
81.2
75.8
58.9
27.5
11.4
551
6 72.8
81.2
75.8
58.9
27.5
10.9
656
7 72.8
81.2
75.8
58.9
时间 0
209 329 441 551 656 759 867 973 1077 1194 1308 1418 1541 1703 1891 2068 2284 2546 2849 3070 3327 3666
表 2 数据处理
时间差
干燥速率
x 平均含水量
209
0.397399418 2.925373134
162
0.512694311 0.985074627
188
0.441789779 0.835820896
177
0.469245641 0.686567164
216
0.384520733 0.537313433
262
0.31700946 0.388059701
303
0.164468274 0.268656716
图2）。
三、 仪器与试剂与实验流程图
实验装置为洞道式循环干燥器（见图2），其 基本参数如下： 洞道尺寸：长1.10米、宽0.125米、高0.180米； 加热功率：500w—1500w； 空气流量：1-5m3/min； 干燥温度：40--120℃; 天平：量程（0-200g），最小秤量值0.1g； 干、湿球温度计。
洞道干燥实验
一、 实验目的
1、熟悉并掌握洞道干燥仪器的原理及操作步骤。 2、掌握干燥曲线和干燥速率曲线的测定方法。 3、学习物料含水量的测定方法。 4、加深对物料临界含水量Xc的概念及其影响因素的理解。 5、计算恒速阶段的干燥速率以及降速阶段干燥速率线斜率。 6、学习用误差分析方法对实验结果进行误差估算。
五、 实验数据及处理
1、 实验数据记录
表 1 干燥速率曲线实验数据记录
测
湿球温度计 干球温度计 干球温度计 10B 干球温度计 孔板流量 干燥物称
量
时间，s
11 读数,℃ 10A 读数,℃
读数,℃
10C 读数,℃ 计读数
量，g
点
1 72.8
81.2
75.8
58.9
27.5
13.4
0
2 72.8
81.2
Gs(i)
Gs(i1)
(3)
式中： Gs(i) 、 Gs(i1) —— 分别为 时间间隔内开始和终了时湿物料的质量 [kg] 图2中的横坐标 x 为相应于某干燥速率下的物料的平均含水量。
x
xi
xi1 2
Gs(i) Gs(i1)
2Gc
1
(4)
以 u 为纵坐标，某干燥速率下的湿物料的平均含水量 x 为横坐标，即可绘出干燥速率曲线（见
7.9
1308
13 72.8
81.2
75.8
58.9
27.5
7.4
1418
14 72.8
81.2
75.8
58.9
27.5
6.9
1541
15 72.8
81.2
75.8
58.9
27.5
6.4
1703
16 72.8
81.2
75.8
58.9
27.5
5.9
1891
17 72.8
81.2
75.8
58.9
27.5
500
1000
1500 2000
t/s.
2500
3000
3500
4000
干燥速率曲线图4：
U/g/m2s
B
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
X /kg水 ／ kg绝 干 料
由干燥速率曲线可得恒定干燥速率：0.73g/m2s 由干燥速率曲线可得临界含水量：0.8 kg水／kg绝干料 平衡含水量：（3.85-3.35）/3.35=0.149 kg水／kg绝干料 4、试分析空气流量或温度对恒定干燥速率、临界含水量的影响。 空气流量增大，恒定干燥速率增大，临界含水量不变
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：不能得到绝干物料，因为热空气的相对湿度没有到零，并且到降速阶段干燥速率受物料内部 水分扩散速率控制，所以相当长时间不能得到绝干物料。要得到绝干物可采用提高温度，降低干 燥空气的相对湿度，以及降压处理。 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：可确定干燥的几个阶段，预热阶段，恒速阶段，降速阶段，以及干燥所需要的大概时间。 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：好处是在保证一定传质推动力的前提下节约热能，要尽量使反应速率控制在恒速阶段，使用 废气循环可使传质动力不至于过大而使物料分解，变形，开裂等。调节新鲜空气和废气的比例来 控制传质推动力为一适当的范围。 4．为什么在操作过程中要先开鼓风机送风后再开电热器？ 答：因为若先开电热器加热会使干燥器中流过空气温度开始偏高，从而使空气入口温度测量出现 误差。 干燥过程中，如果先开电热器，产生的热量如果没有鼓风机吹，将会使设备烧坏。先将风 机打开，电热器散发的热量便能及时地被风带走。鼓风机起动需要很大的起动电流，如果电热器 开着，可能会造成线路过载。但如果先开鼓风机，起动电流中便少了电热器的电流量，这样对于 电路更安全。
实验装置图
四、实验步骤
1、实验前量取试样尺寸（长、宽、高），并称量绝干物料的质量。 2、将已知绝干质量的物料试样放入水中浸泡，稍候片刻取出，让水分均匀扩散至整个试样，然后
称取湿试样质量。 3、 开启风机，调节风速调节阀至预定风速值。适当打开阀15、16，调好触点温度计至预定温度
（这些一旦调整好后可以固定下来），开加热器。 4、将晶体管继电器开关打开，并打开一组或二组辅助加热器。待温度接近预定温度时应注意观察， 视情况增减辅助加热，避免“超温失控”或“欠温失控”，直至确信控制正常后，才让其自动运行。 5、检查称重天平是否灵活，并调平衡。记下支架重量。待空气状态稳定后，打开干燥室门，将湿
试样放到支架上。立刻加砝码使天平接近平衡，但砝码一边稍轻，待水分干燥至天平指针平衡 时开动秒表。 6、间隔一定时间后（根据干燥速率快慢，选择0.5min～2min）,称量物料质量，记下干燥时间、 干湿球温度计10和11读数、倾斜式压差计读数以及称量天平读数。如此往复进行，直至试样接 近平衡水分为止（5min称量天平读数不变）。 7、实验结束，先关电加热器，使系统冷却后再关风机，卸下试样，并收拾整理现场。
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
图1 干燥速率曲线
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
106
0.783551683 1.880597015
104
0.798619985 1.731343284
117
0.709884431 1.582089552
114
0.7285656 1.432835821
110
0.755058895 1.28358209
123
0.675255922 1.134328358
27.5
10.4
759
8 72.8
81.2
75.8
58.9
27.5
9.9
867
9 72.8
81.2
75.8
58.9
27.5
9.4
973
10 72.8
81.2
75.8
58.9
27.5
8.9
1077
11 72.8
81.2
75.8
58.9
27.5
8.4
1194
12 72.8
81.2
75.8
58.9
27.5
221
0.150328468 0.194029851
257
0.032317696 0.156716418
wk.baidu.com
339
0
0.149253731
根据实验结果绘制出干燥曲线、干燥速率曲线，并得出恒定干燥速率、临界含水量、平衡含水量。
干燥曲线图3：
w/g
3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0
0
B