化工原理实验——干燥曲线及干燥速率曲线测定实验

实验十干燥曲线及干燥速率曲线测定实验一、实验装置干燥器类型：洞道；洞道截面积：1#A=0.13×0.17=0.0221m2、2#A=0.15×0.20=0.030m2加热功率：500w—1500w；空气流量：1-5m3/min；干燥温度：40--120℃孔板流量计：孔流系数C0=0.65，孔板孔径d0=0.040(m)重量传感器显示仪：量程（0-200g），精度0.1级；干球温度计、湿球温度计显示仪：量程（0-150℃），精度0.5级；孔板流量计处温度计显示仪：量程（-50-150℃），精度0.5级；孔板流量计压差变送器和显示仪：量程（0-10KPa），精度0.5级；图10-1洞道干燥实验流程示意图1.中压风机；2.孔板流量计；3.空气进口温度计；4.重量传感器；5.被干燥物料；6.加热器；7.干球温度计；8.湿球温度计；9.洞道干燥器；10.废气排出阀；11.废气循环阀；12.新鲜空气进气阀；13.干球温度显示控制仪表；14.湿球温度显示仪表；15.进口温度显示仪表；16.流量压差显示仪表；17.重量显示仪表；18.压力变送器。二、物料物料：毛毡；干燥面积：S=0.141*0.082*2=0.023124(m2)（以实验室现场提供为准）。绝干物料量(g)：1#GC=22.8，2#GC=25.36（以实验室现场提供为准）。三、操作方法⒈将干燥物料（毛粘）放入水中浸湿，向湿球温度计的附加蓄水池内补充适量的水，使池内水面上升至适当位置。⒉调节送风机吸入口的蝶阀12到全开的位置后，按下电源的绿色按钮，再按风机按钮，启动风机。⒊用废气排出阀10和废气循环阀11调节到指定的流量后，开启加热电源。在智能仪表中设定干球温度，仪表自动调节到指定的温度。干球温度设定方法：第一套：长按键至设定状态，＜——定位、△——增大，设定好数值后，按、键确定。第二套：，＜——定位、△/▽——增大/减小，设定好后，自动确认。⒋干燥器的流量和干球温度恒定达5分钟之后，既可开始实验。此时，读取数字显示仪的读数作为试样支撑架的重量。⒌将被干燥物料（毛粘）从水中取出，控去浮挂在其表面上的水分（最好挤去所含的水分，以免干燥时间过长），将支架从干燥器内取出，将被干燥物料夹好。⒍将支架连同试样放入洞道内，并安插在其支撑杆上并与气流平行放置。注意：不能用力过大，避免使传感器受损。7．立即按下秒表开始计时，并记录显示仪表的显示值。然后每隔一段时间（3分钟）记录一次数据（记录总重量和时间），直至干燥物料的重量不再明显减轻为止（重量变化小于0.1克）。⒏关闭加热电源，待干球温度降至常温后关闭风机电源和总电源。⒐实验完毕，一切复原。四、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。SETSETA/M五、数据处理实例干燥实验数据整理表设备编号：1#空气孔板流量计读数R（KPa)0.5干球温度t(℃)60流量计处空气温度to(℃)48.8湿球温度tw(℃)40to(℃)空气密度ρ(Kg/m3)1.11tw℃下水的气化热(kJ/kg)γtw2600流量计孔流系数C00.65洞道截面积(m2)=0.13*0.170.0221孔板孔径d0(m)0.04干燥面积(m2)S=0.141*0.082*2=0.023124框架重量GD（g)72.2绝干物料量GC：(g)22.8对流传热系数α(w/m2℃)=40.60干燥器内空气实际体积流量Vt(m3/s)=0.0254干燥器内空气流速u(m/s)=1.1477序号累计时间T(分)总重量GT（g）干基含水量X（kg/kg）平均含水量XAV（kg/kg）干燥速率U×104[kg/（s·m2）]10128.61.47371.44523.12323127.31.41671.39042.88336126.11.36401.33992.64349125.01.31581.29392.403512124.01.27191.25002.403615123.01.22811.20832.162718122.11.18861.16892.162821121.21.14911.12942.162924120.31.10961.08992.1621027119.41.07021.05042.1621130118.51.03071.01102.1621233117.60.99120.97152.1621336116.70.95180.93202.1621439115.80.91230.89252.1621542114.90.87280.85312.1621645114.00.83330.81362.1621748113.10.79390.77412.1621851112.20.75440.73462.1621954111.30.71490.69522.1622057110.40.67540.65572.1622160109.50.63600.61622.1622263108.60.59650.57891.9222366107.80.56140.54391.9222469107.00.52630.51101.6822572106.30.49560.48031.6822675105.60.46490.44741.9222778104.80.42980.41231.9222881104.00.39470.37941.6822984103.30.36400.34871.6823087102.60.33330.32021.4423190102.00.30700.29611.2013293101.50.28510.27630.9613396101.10.26750.25661.2013499100.60.24560.23461.20135102100.10.22370.21490.9613610599.70.20610.19521.2013710899.20.18420.17321.2013811198.70.16230.15350.9613911498.30.14470.13600.9614011797.90.12720.11840.9614112097.50.10960.10310.7214212397.20.09650.08990.7214312696.90.08330.07890.4814412996.70.07460.07020.4814513296.50.06580.06140.4814613596.30.05700.05260.4814713896.10.04820.04390.4814814195.90.03950.03730.2404914495.80.035150147计算实例：空气物理性质的确定：流量计处空气温度to=48.8(℃)，查表得空气密度ρ=1.11(Kg/m3)湿球温度tw=40(℃)，tw℃下水的气化热(kJ/kg)γtw=2600。以第一组数据为例1、计算干基含水量X=（总重量GT-框架重量GD-绝干物料量GC）/绝干物料量GC=(128.6-72.2-22.8)/22.8=3.123（kg/kg）2、计算平均含水量XAV=两次记录之间的平均含水量=(1.4737+1.4167)/2=1.4452（kg水/kg绝干物料）3、计算干燥速率U=-（绝干物料量GC/干燥面积S）*（△X/△T）=-（22.8*0.001/0.023124))*(1.4167-1.4737)/(3*60)=0.0003123[kg/（s·m2）]4、绘制干燥曲线（X—T曲线）和干燥速率曲线（U—XAV曲线）干燥曲线X--T0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01.11.21.31.41.51.61.71.80102030405060708090100110120130140150T（分钟）X（Kg/Kg)X--T干燥速率曲线U—Xav0.00.51.01.52.02.53.03.50.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01.11.21.31.41.51.61.7Xav(Kg/Kg)U*10-4(Kg/s.m2)U—Xav5、计算恒速干燥阶段物料与空气之间对流传热系数α[W/m2℃]wtwttrUc1000**Uc—恒速干燥阶段的干燥速率，kg/（m2•s）=0.0002162γtw—tw℃下水的气化热，kJ/kg。查表P351,tc-t=374-40=334℃.查表得,γtw=2600α=2.162*0.0001*2600*1000/(60-40)=28.116、计算干燥器内空气实际体积流量Vt(m3/s)。8.4827360273*0245.027327300ttVVtt其中：=0.254Vt0—t0℃时空气的流量，m3/s；11.1500*2*001256.0*65.02000PACVt=0.0245t0—流量计处空气的温度，t0=48.8℃；t—干燥器内空气的温度，t=60℃；C0—流量计流量系数，C0=0.6；A0—流量计孔节孔面积，m2。001256.004.0*414.342200dAd0—孔板孔径，d0=0.04m。ΔP—流量计压差，ΔP=500Pa。ρ—t0时空气密度kg/m3，ρ=1.11。7、计算干燥器内空气流速U（m/s）。U=Vt/A=0.0254/0.0221=1.1477（m/s）。其中：A—洞道截面积(m2)A=0.13*0.17=0.0221(m2)