实验七-干燥实验

南京工业大学化工原理实验报告1实验七、干燥实验实验日期：2017.04.07一、实验目的1、测定在恒定干燥条件下的湿物料的干燥曲线、干燥速率曲线及临界含水量0X；2、了解恒压洞道式（厢式）干燥器的基本结构，掌握洞道式干燥器的操作方式。二、基本原理干燥单元操作是一个热、质同时传递的过程，干燥过程能得以进行的必要条件是湿物料表面所产生的湿分分压一定要大于干燥介质中湿分的分压，两者分压相差越大，干燥推动力就越大，干燥就进行得越快。本实验是用一定温度的热空气作为干燥介质，在恒定干燥条件下，即热空气的温度、湿度、流速及与湿物料的接触方式不变，当热空气与湿物料接触时，空气把热量传递给湿物料表面，而湿物料表面的水分则汽化进入热空气中，从而达到除去湿物料中水分的目的。物料接触时，湿物料被预热并开始被干燥。在恒定干燥条件下,若湿物料表面水分的汽化速率等于或小于水分从物料内部向表面迁移的速率时，物料表面仍被水分完全润湿，与自由液面水分汽化相同，干燥速率保持不变，此阶段称为恒速干燥阶段或表面汽化控制阶段。当物料的含水量降至临界湿含量0X以下时，物料表面只有部分润湿，局部区域已变干，水分从物料内部向表面迁移的速率小于水分在物料表面汽化的速率，干燥速率不断降低，这一阶段称为降速干燥阶段或内部扩散控制阶段。随着干燥过程的进一步深入，物料表面逐渐变干，汽化表面逐渐向内部移动，物料内部水分迁移率不断降低，直至物料的水含量降至平衡水含量*X时，干燥过程便停止。南京工业大学化工原理实验报告2干燥速率是指单位时间、单位干燥表面积上汽化的水分质量，计算公式如下：AddWAddXGuc(3-1)由式(3-1)可知，只要知道绝干物料质量cG(kg)。干燥面积A(2m)、单位干燥时间d(s)内的湿物料的干基水含量的变化量dX(kg水/kg干料)或湿物料汽化的水分dW(kg),就可算出干燥速率u。在实验处理实验数据时，一般将式(3-1)中的微分（dW/d)形式改为差分的形式（/W)更方便。三、实验装置与流程图7-1干燥实验装置流程四、实验步骤与注意事项1、实验步骤①湿球温度计制作；将湿纱布裹在湿球温度计(12)的感温球泡上，从背后向漏斗加水，加至水面与漏斗口下沿平齐。②打开仪控柜电源开关开。③启动风机。④加热器通电加热，干燥室温度(干球温度)要求恒定在60～70℃。⑤将毛毡加入一定量的水并使其润湿均勾，注意水量不能过多、过少。⑥当干燥室温度恒定时，将湿毛毡十分小心地放置于称重传感器上。注意不能用力下压，称重传感器的负荷仅为400g，超重时称重传感器会被损坏。⑦记录时间和脱水量，每1min记录一次数据；每5min记录一次干球温度南京工业大学化工原理实验报告3和湿球温度。⑧待毛毡恒重时，即为实验终了时，关闭加热。⑨十分小地取下毛毡，放入烘箱，105℃烘10～20min钟，称重毛毡得绝干重量，量干燥面积。⑩关闭风机，切断总电源，清扫实验现场。2、注意事项①必须先开风机，后开加热器，否则，加热管可能会被烧坏。②传感器的负荷量仅为400g，放取毛毡时必须十分小心以免损坏称重传感器。五、实验数据及数据处理湿毛毡（干燥面积13.3cm*8.5cm*2，绝干物料量18.5g，加水25g）。实验数据记录见表7-1。表7-1干燥速率曲线测定实验数据记录实验时间τ/min失水量W/g实验时间τ/min失水量W/g实验时间τ/min失水量W/g10.1255.54910.220.3265.75010.430.5275.95110.640.8286.15210.851296.3531161.2306.65411.271.4316.85511.481.6326.95611.691.8337.15711.8102.1347.35811.9112.3357.55912.2122.6367.76012.3132.8377.86112.4南京工业大学化工原理实验报告41433886212.6153.2398.26312.7163.5408.46412.9173.7418.66513183.9428.86613194.24396713.1204.4449.26813.1214.6459.46913.1224.8469.67013.1235479.8245.24810图7-2干燥失水曲线计算说明：以时间为横坐标，失水量为纵坐标，做干燥失水曲线，如图7-2所示。干基含水：绝干物料水总kgkgWGGGXcc/81.47.21.01.13GW-c11干燥速率：)·/(10*073.060*2*085.0*133.010*1.0ddAdd233smkgAWXGuc干燥曲线及干燥速率曲线如图7-3所示。从图中读出临界湿含量X*=0.48kg水/kg绝干南京工业大学化工原理实验报告5物料。(a)干燥曲线(b)干燥速率曲线图7-3干燥曲线及干燥速率曲线六、实验结果讨论实验结果：临界湿含量X*=0.48kg水/kg绝干物料思考题：1、为什么同一湿度的空气，温度较高有利于干燥操作的进行？答：由于在相同湿度下，温度越高，那么气体的饱和蒸汽压越大，从而使推动力更多大，有利于干燥传质操作的进行。2、本装置在加热器入口处装有干、湿球温度计，假设干燥过程为绝热增湿过程，如何求得干燥器内空气的平均湿度H。答：在湿焓图上，分别找到所对应的干湿温度点，且此两点等焓，向下做垂线可南京工业大学化工原理实验报告6的分别对应的H1和H2,两者取平均即为干燥器内的平均湿度H。