实验七干燥曲线及干燥速率曲线测定实验

实验七干燥曲线及干燥速率曲线测定实验 实验七 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; 22洞道截面积:1# A=0.13×0.17 = 0.0221m、2# A=0.15×0.20 = 0.030m 3加热功率:500w—1500w; 空气流量:1-5m/min; 干燥温度:40--120? 孔板流量计:孔流系数C=0.65，孔板孔径d=0.040( m) 00 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7-1 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 2物料:毛毡;干燥面积:S=0.141*0.082*2=0.023124(m)(以实验室现场提供为准)。 绝干物料量(g):1# G=22.8，2# G=25.36(以实验室现场提供为准)。 CC 三、操作方法 ? 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。 ? 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。 ? 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，SET 按 、 A/M 键确定。 SET 第二套:，,——定位、? / ?——增大/减小，设定好后，自动确认。 ? 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。 ? 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。 ? 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)。 ? 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。 ? 实验完毕，一切复原。 四、注意事项 ? 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。 ? 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。 ? 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。 ? 实验中不要改变智能仪表的设置。 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 48.8 40 流量计处空气温度t(?) 湿球温度t(?) ow t(?)空气密度o3ρ(Kg/m) 1.11 2600 t?下水的气化热(kJ/ kg) γ w tw流量计孔流系数 2C 0.65 洞道截面积(m)=0.13*0.17 0.0221 02孔板孔径d( m) 0.04 干燥面积(m)S=0.141*0.082*2= 0.023124 0 框架重量G(g) 72.2 22.8 D绝干物料量G:(g) C2对流传热系数α(w/m?)= 40.60 3干燥器内空气实际体积流量V(m/ s)= 0.0254 t 干燥器内空气流速u(m/s)= 1.1477 干燥速率 4累计时间 总重量 干基含水量X平均含水量 XU×10AV2序号 T(分) G (g) (kg/kg) (kg/kg) [kg/(s?m)] T 1 0 128.6 1.4737 1.4452 3.123 2 3 127.3 1.4167 1.3904 2.883 3 6 126.1 1.3640 1.3399 2.643 4 9 125.0 1.3158 1.2939 2.403 5 12 124.0 1.2719 1.2500 2.403 6 15 123.0 1.2281 1.2083 2.162 7 18 122.1 1.1886 1.1689 2.162 8 21 121.2 1.1491 1.1294 2.162 9 24 120.3 1.1096 1.0899 2.162 10 27 119.4 1.0702 1.0504 2.162 11 30 118.5 1.0307 1.0110 2.162 12 33 117.6 0.9912 0.9715 2.162 13 36 116.7 0.9518 0.9320 2.162 14 39 115.8 0.9123 0.8925 2.162 15 42 114.9 0.8728 0.8531 2.162 16 45 114.0 0.8333 0.8136 2.162 17 48 113.1 0.7939 0.7741 2.162 18 51 112.2 0.7544 0.7346 2.162 19 54 111.3 0.7149 0.6952 2.162 20 57 110.4 0.6754 0.6557 2.162 21 60 109.5 0.6360 0.6162 2.162 22 63 108.6 0.5965 0.5789 1.922 23 66 107.8 0.5614 0.5439 1.922 24 69 107.0 0.5263 0.5110 1.682 25 72 106.3 0.4956 0.4803 1.682 26 75 105.6 0.4649 0.4474 1.922 27 78 104.8 0.4298 0.4123 1.922 28 81 104.0 0.3947 0.3794 1.682 29 84 103.3 0.3640 0.3487 1.682 30 87 102.6 0.3333 0.3202 1.442 31 90 102.0 0.3070 0.2961 1.201 32 93 101.5 0.2851 0.2763 0.961 33 96 101.1 0.2675 0.2566 1.201 34 99 100.6 0.2456 0.2346 1.201 35 102 100.1 0.2237 0.2149 0.961 36 105 99.7 0.2061 0.1952 1.201 37 108 99.2 0.1842 0.1732 1.201 38 111 98.7 0.1623 0.1535 0.961 39 114 98.3 0.1447 0.1360 0.961 40 117 97.9 0.1272 0.1184 0.961 41 120 97.5 0.1096 0.1031 0.721 42 123 97.2 0.0965 0.0899 0.721 43 126 96.9 0.0833 0.0789 0.481 44 129 96.7 0.0746 0.0702 0.481 45 132 96.5 0.0658 0.0614 0.481 46 135 96.3 0.0570 0.0526 0.481 47 138 96.1 0.0482 0.0439 0.481 48 141 95.9 0.0395 0.0373 0.240 49 144 95.8 0.0351 50 147 计算实例: 空气物理性质的确定: 3流量计处空气温度t=48.8(?)，查表得空气密度ρ=1.11(Kg/m) o 湿球温度t=40(?)，t?下水的气化热(kJ/ kg) γ=2600。 ww tw 以第一组数据为例 1、计算干基含水量X=(总重量G-框架重量G-绝干物料量G)/绝干物料量GTDCC =(128.6-72.2-22.8)/22.8=3.123(kg/kg) 2、计算平均含水量 X=两次记录之间的平均含水量=(1.4737+1.4167)/2 AV =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) 2=0.0003123 [kg/(s?m)] 4、绘制干燥曲线(X—T曲线)和干燥速率曲线(U—X曲线) AV 干燥曲线X--T 1.8 1.7 1.6 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 1.0 0.9X--T0.8 0.7X(Kg/Kg)0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 0102030405060708090100110120130140150 T(分钟) 干燥速率曲线U—Xav 3.5 3.0 )2.52 2.0 U—Xav(Kg/s.m1.5-4 1.0U*10 0.5 0.0 0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01.11.21.31.41.51.61.7 X(Kg/Kg)av Uc*r*10002tw,,5、计算恒速干燥阶段物料与空气之间对流传热系数α[W/m?] t,tw 2Uc—恒速干燥阶段的干燥速率，kg/(m•s)=0.0002162 γ—t?下水的气化热，kJ/ kg。查表P351,t-t=374-40=334?.查表得,γ=2600 twwctwα=2.162*0.0001*2600*1000/(60-40)=28.11 273，t273，6036、计算干燥器内空气实际体积流量V(m/ s) 。 V,V，,0.0245*ttt0273，t273，48.80其中: =0.254 22*500，,P3V—t?时空气的流量，m/ s; 0.65*0.001256*,，，,t00VCAt000,1.11 =0.0245 t—流量计处空气的温度，t=48.8?;t—干燥器内空气的温度，t =60?; 00 C—流量计流量系数，C=0.6; 00 3.14,222A—流量计孔节孔面积，m。A,d,*0.04,0.001256 00044 d—孔板孔径，d=0.04 m。ΔP—流量计压差，ΔP =500 Pa。 003ρ— t时空气密度kg/m，ρ=1.11。 0 7、计算干燥器内空气流速U(m/s)。 U=V/A=0.0254/0.0221=1.1477 (m/s)。 t22) 其中:A—洞道截面积(m) A =0.13*0.17=0.0221 (m 第十三章:干燥 通过本章的学习，应熟练掌握表示湿空气性质的参数，正确应用空气的H–I图确定空气的状态点及其性质参数;熟练应用物料衡算及热量衡算解决干燥过程中的计算问题;了解干燥过程的平衡关系和速率特征及干燥时间的计算;了解干燥器的类型及强化干燥操作的基本方法。 二、本章思考题 1、工业上常用的去湿方法有哪几种, 态参数, 11、当湿空气的总压变化时，湿空气H–I图上的各线将如何变化? 在t、H相同的条件下，提高压力对干燥操作是否有利? 为什么? 12、作为干燥介质的湿空气为什么要先经预热后再送入干燥器, 13、采用一定湿度的热空气干燥湿物料，被除去的水分是结合水还是非结合水,为什么, 14、干燥过程分哪几种阶段,它们有什么特征, 15、什么叫临界含水量和平衡含水量, 16、干燥时间包括几个部分,怎样计算, 17、干燥哪一类物料用部分废气循环,废气的作用是什么, 18、影响干燥操作的主要因素是什么,调节、控制时应注意哪些问题, 三、例题 2o例题13-1:已知湿空气的总压为101.3kN/m ,相对湿度为50%，干球温度为20 C。试用I-H图求解: (a)水蒸汽分压p; (b)湿度,; (c)热焓，; (d)露点t ; d (e)湿球温度tw ; o(f)如将含500kg/h干空气的湿空气预热至117C，求所需热量,。 解 : 2o由已知条件:,,101.3kN/m，Ψ,50%，t=20 C在I-H图上定出湿空气00 的状态点,点。 (a)水蒸汽分压p 过预热器气所获得的热量为 每小时含500kg干空气的湿空气通过预热所获得的热量为 例题13-2:在一连续干燥器中干燥盐类结晶，每小时处理湿物料为1000kg，经干燥后物料的含水量由40%减至5%(均为湿基)，以热空气为干燥介质，初始 -1-1湿度H为0.009kg水•kg绝干气，离开干燥器时湿度H为0.039kg水•kg绝干12气，假定干燥过程中无物料损失，试求: -1(1) 水分蒸发是q (kg水•h); m,W -1(2) 空气消耗q(kg绝干气•h); m,L -1原湿空气消耗量q(kg原空气•h); m,L’ -1(3)干燥产品量q(kg•h)。 m,G2解: q=1000kg/h, w=40?, w=5% mG112H=0.009, H=0.039 12 q=q(1-w)=1000(1-0.4)=600kg/h mGCmG11 x=0.4/0.6=0.67, x=5/95=0.053 12?q=q(x-x)=600(0.67-0.053)=368.6kg/h mwmGC12 ?q(H-H)=q mL21mw q368.6mw q,,,12286.7mLH,H0.039,0.00921 q=q(1+H)=12286.7(1+0.009)=12397.3kg/h mL’mL1 ?q=q(1-w) mGCmG22 q600mGC?q,,,631.6kg/h mG21,w1,0.052