洞道干燥实验报告

篇一：干燥特性曲线测定实验报告

流化床干燥与洞道干燥特性曲线测定实验

华南农业大学理学院 09材料化学1 林裕欣200930750117

1.实验目的

1.1 了解洞道式干燥装置的基本结构、工艺流程和操作方法。 1.2 学习测定物料在恒定干燥条件下干燥特性的实验方法。

1.3 掌握根据实验干燥曲线求取干燥速率曲线以及恒速阶段干燥速率、临界含水量、平

衡含水量的实验分析方法。

1.4 实验研究干燥条件对于干燥过程特性的影响。 2.基本原理

在设计干燥器的尺寸或确定干燥器的生产能力时，被干燥物料在给定干燥条

件下的干燥速率、临界湿含量和平衡湿含量等干燥特性数据是最基本的技术依据参数。由于实际生产中的被干燥物料的性质千变万化，因此对于大多数具体的被干燥物料而言，其干燥特性数据常常需要通过实验测定。

按干燥过程中空气状态参数是否变化，可将干燥过程分为恒定干燥条件操作和非恒定干燥条件操作两大类。若用大量空气干燥少量物料，则可以认为湿空气在干燥过程中温度、湿度均不变，再加上气流速度、与物料的接触方式不变，则称这种操作为恒定干燥条件下的干燥操作。

2.1 干燥速率的定义

干燥速率的定义为单位干燥面积（提供湿分汽化的面积）、单位时间内所除去的湿分质量。即

式中，U－干燥速率，又称干燥通量，kg/（ms）； A－干燥表面积，m；

W－汽化的湿分量，kg； τ －干燥时间，s；

Gc－绝干物料的质量，kg；

X－物料湿含量，kg湿分/kg干物料，负号表示X随干燥时间的增加而减少。

2.2 干燥速率的测定方法

将湿物料试样置于恒定空气流中进行干燥实验，随着干燥时间的延长，水分不断汽化，湿物料质量减少。若记录物料不同时间下质量G，直到物料质量不变为止，也就是物料在该条件下达到干燥极限为止，此时留在物料中的水分就是平衡水分X*。则物料中瞬间含水率X为

2

2

计算出每一时刻的瞬间含水率X，然后将X对干燥时间τ作图，如图10－1，即为干燥曲线。

图10－1恒定干燥条件下的干燥曲线

上述干燥曲线还可以变换得到干燥速率曲线。由已测得的干燥曲线求出不同X下的斜率dX/dτ，再由式（10－1）计算得到干燥速率U，将U对X作图，就是干燥速率曲线，如图10－2所示。

图10－2恒定干燥条件下的干燥速率曲线

2.3 干燥过程分析

预热段见图10－1、10－2中的AB段或A’B段。物料在预热段中，含水率略有下降，温度则升至湿球温度tW ,干燥速率可能呈上升趋势变化，也可能呈下降趋势变化。预热段经历的时间很短，通常在干燥计算中忽略不计，有些干燥过程甚至没有预热段。本实验中也没有预热段。

恒速干燥阶段见图10－1、10－2中的BC段。该段物料水分不断汽化，含水率不断下降。但由于这一阶段去除的是物料表面附着的非结合水分，水分去除的机理与纯水的相同，故在恒定干燥条件下，物料表面始终保持为湿球温度tW，传质推动力保持不变，因而干燥速率也不变。于是，在图10－2中，BC段为水平线。

只要物料表面保持足够湿润，物料的干燥过程中总有恒速阶段。而该段的干燥速率大小取决于物料表面水分的汽化速率，亦即决定于物料外部的空气干燥条件，故该阶段又称为表面汽化控制阶段。

降速干燥阶段随着干燥过程的进行，物料内部水分移动到表面的速度赶不上表面水分的气化速率，物料表面局部出现“干区”，尽管这时物料其余表面的平衡蒸汽压仍与纯水的饱和蒸汽压相同、传质推动力也仍为湿度差，但以物料全部外表面计算的干燥速率因“干区”的出现而降低，此时物料中的的含水率称为临界含水率，用表示，对应图10－2中的C点，称为临界点。过C点以后，干燥速率逐渐降低至D点，C至D阶段称为降速第一阶段。Xc

干燥到点D时，物料全部表面都成为干区，汽化面逐渐向物料内部移动，汽化所需的热量必须通过已被干燥的固体层才能传递到汽化面；从物料中汽化的水分也必须通过这层干燥层才能传递到空气主流中。干燥速率因热、质传递的途径加长而下降。此外，在点D以后，物料中的非结合水分已被除尽。接下去所汽化的是各种形式的结合水，因而，平衡蒸汽压将逐渐下降，传质推动力减小，干燥速率也随之较快降低，直至到达点E时，速率降为零。这一阶段称为降速第二阶段。

降速阶段干燥速率曲线的形状随物料内部的结构而异，不一定都呈现前面所述的曲线CDE形状。对于某些多孔性物料，可能降速两个阶段的界限不是很明显，曲线好像只有CD段；对于某些无孔性吸水物料，汽化只在表面进行，干燥速率取决于固体内部水分的扩散速率，故降速阶段只有类似DE段的曲线。

与恒速阶段相比，降速阶段从物料中除去的水分量相对少许多，但所需的干燥时间却长得多。总之，降速阶段的干燥速率取决与物料本身结构、形状和尺寸，而与干燥介质状况关系不大，故降速阶段又称物料内部迁移控制阶段。 3.实验装置

3.1装置流程

本装置流程如图10-3所示。空气由鼓风机送入电加热器，经加热后流入干燥室，加热干燥室料盘中的湿物料后，经排出管道通入大气中。随着干燥过程的进行，物料失去的水分量由称重传感器转化为电信号，并由智能数显仪表记录下来（或通过固定间隔时间，读取该时刻的湿物料重量）。

图10-3干燥装置流程图

1－风机；2－管道；3－进风口；4－加热器；5－厢式干燥器；6－气流均布器；7－称重传感器； 8－湿毛毡； 9－玻璃视镜门； 10，11，12－蝶阀；13－风机入口温度计。 3.2主要设备及仪器

（1）鼓风机：BYF7122,370W； （2）电加热器：额定功率4.5KW； （3）干燥室：180mm×180mm×1250mm； （4）干燥物料：红豆；

（5）称重传感器：CZ500型，0～300g。

4.实验步骤与注意事项

4.1实验步骤

（1）放置托盘，开启总电源，开启风机电源。

（2）打开仪表电源开关，加热器通电加热，旋转加热按钮至适当加热电压（根据实验室温和实验讲解时间长短）。在U型湿漏斗中加入一定水量，并关注干球温度，干燥室温度（干球温度）要求达到恒定温度（例如70℃）。

（3）将待干燥物料加入一定量的水并使其润湿均匀，注意水量不能过多或过少。 （4）当干燥室温度恒定在70℃时, 将湿毛毡十分小心地放置于称重传感器上。放置待干燥物料时应特别注意不能用力下压，因称重传感器的测量上限仅为300克，用力过大容易损坏称重传感器。

（5）记录时间和脱水量，每分钟记录一次重量数据；每两分钟记录一次干球温度和湿球温度。

（6）等待干燥物料恒重时，即为实验终了时，关闭仪表电源，注意保护称重传感器，非常小心地取下干燥物料。

（7）关闭风机，切断总电源，清理实验设备。 4.2 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）特别注意传感器的负荷量仅为300克，放取待干燥物料时必须十分小心，绝对不能下压，以免损坏称重传感器。

（3）实验过程中，不要拍打、碰扣装置面板，以免引起料盘晃动，影响结果。

5.实验数据处理

5.1洞道干燥 实验数据如下表： 时间（min） 0 1 2 3 4 5 7 9 14 19 29 39 49 69 89 93

重量（g） 41.4 41.1 40.6 40.1 39.5 39.1 38.1 37.3 35.3 33.7 31.0 29.0 27.4 24.7 22.9 22.6

干球温度（℃） 湿球温度（℃） 失水量（g） 74.5 74.3 74.8 75.1 74.9 74.9 74.9 75.0 74.9 74.9 74.9 75.0 75.0 74.9 74.9 74.8

50.8 50.7 51.3 51.5 51.8 52.1 52.4 52.8 53.3 53.6 53.8 53.8 53.6 53.7 54.0 54.0

0 0.3 0.8 1.3 1.9 2.3 3.3 4.1 6.1 7.7 10.4 12.4 14.0 16.7 18.5 18.8

1. 绘制干燥曲线（失水量~时间关系曲线）；

失水量~时间关系曲线图

篇二：流化床干燥实验——流化床和洞道干燥----实验报告

流化床和洞道干燥综合实验

一、实验目的

1. 了解流化床、洞道干燥装置的基本结构、工艺流程和操作方法。

2. 学习测定物料在恒定干燥条件下干燥特性的实验方法。

3. 掌握根据实验干燥曲线求取干燥速率曲线以及恒速阶段干燥速率、临界含水量、平 衡含水量的实验分析方法。

4. 实验研究干燥条件对于干燥过程特性的影响。

二、基本原理

在设计干燥器的尺寸或确定干燥器的生产能力时，被干燥物料在给定干燥条件下的干燥速率、临界湿含量和平衡湿含量等干燥特性数据是最基本的技术依据参数，通常地，其干燥特性数据需要通过实验测定而取得。

按干燥过程中空气状态参数是否变化，可将干燥过程分为恒定干燥条件操作和非恒定干燥条件操作两大类。若用大量空气干燥少量物料，则可以认为湿空气在干燥过程中温度、湿度均不变，再加上气流速度以及气流与物料的接触方式不变，则称这种操作为恒定干燥条件下的干燥操作。

2.1. 干燥速率的定义

干燥速率定义为单位干燥面积（提供湿分汽化的面积）、单位时间内所除去的湿分质量，即：

U?dw

Ad??-

2GcdXAd?kg/(m2/s) 式中，U－干燥速率，又称干燥通量，kg/（ms）；

A－干燥表面积，m；

W－汽化的湿分量，kg；

τ －干燥时间，s；

Gc－绝干物料的质量，kg；

X－物料湿含量，kg湿分/kg干物料，负号表示X随干燥时间的增加而减少。

2.2. 干燥速率的测定方法 2

（1）将电子天平开启，待用。

（2）将快速水分测定仪开启，待用。

（3）将0.5~1kg的红豆（如取0.5~1kg的绿豆/花生放入60~70℃的热水中泡30min，取出，并用干毛巾吸干表面水分，待用。

（4）开启风机，调节风量至40~60m/h，打开加热器加热。待热风温度恒定后（通常可设定在70～80℃），将湿物料加入流化床中，开始计时，每过4min取出四颗红豆的物料，同时读取床层温度。将取出的湿物料在快速水分测定仪中测定，得初始质量Gi和终了质量Gic，则物料中瞬间含水率为: 3

Xi=Gi-GicGic

计算出每一时刻的瞬间含水量Xi，然后将Xi对干燥时间?i作图，如图1，即为干燥曲

线。

图1恒定干燥条件下的干燥曲线

上述干燥曲线还可以变换得到干燥速率曲线。由已测得的干燥曲线求出不同dXi下的斜率dXi

d?i，再由式11－1计算得到干燥速率U，将U对X作图，就是干燥速率曲线，如图2

所示。

图2 恒定干燥条件下的干燥速率曲线

2.3. 干燥过程分析

预热段见图1、2中的AB段或A′B 段。物料在预热段中，含水率略有下降，温度则升至湿球温度tW ，干燥速率可能呈上升趋势变化，也可能呈下降趋势变化。预热段经历的时

间很短，通常在干燥计算中忽略不计，有些干燥过程甚至没有预热段。

恒速干燥阶段见图1、2中的BC段。该段物料水分不断汽化，含水率不断下降。但由于这一阶段去除的是物料表面附着的非结合水分，水分去除的机理与纯水的相同，故在恒定干燥条件下，物料表面始终保持为湿球温度tW，传质推动力保持不变，因而干燥速率也不

变。于是，在图2中，BC段为水平线。

只要物料表面保持足够湿润，物料的干燥过程中总处于恒速阶段。而该段的干燥速率大小取决于物料表面水分的汽化速率，亦即决定于物料外部的空气干燥条件，故该阶段又称为表面汽化控制阶段。

降速干燥阶段随着干燥过程的进行，物料内部水分移动到表面的速度赶不上表面水分的气化速率，物料表面局部出现“干区”，尽管这时物料其余表面的平衡蒸汽压仍与纯水的饱和蒸汽压相同，但以物料全部外表面计算的干燥速率因“干区”的出现而降低，此时物料中的的含水率称为临界含水率，用Xc表示，对应图2中的C点，称为临界点。过C点以后，干燥速率逐渐降低至D点，C至D阶段称为降速第一阶段。

干燥到点D 时，物料全部表面都成为干区，汽化面逐渐向物料内部移动，汽化所需的热量必须通过已被干燥的固体层才能传递到汽化面；从物料中汽化的水分也必须通过这一干

燥层才能传递到空气主流中。干燥速率因热、质传递的途径加长而下降。此外，在点D 以后，物料中的非结合水分已被除尽。接下去所汽化的是各种形式的结合水，因而，平衡蒸汽压将逐渐下降，传质推动力减小，干燥速率也随之较快降低，直至到达点E时，速率降为零。这一阶段称为降速第二阶段。

降速阶段干燥速率曲线的形状随物料内部的结构而异，不一定都呈现前面所述的曲线CDE形状。

与恒速阶段相比，降速阶段从物料中除去的水分量相对少许多，但所需的干燥时间却长得多。总之，降速阶段的干燥速率取决与物料本身结构、形状和尺寸，而与干燥介质状况关系不大，故降速阶段又称物料内部迁移控制阶段。

三、实验装置

3.1 流化床干燥装置图

图3 流化床干燥实验装置流程图

1－加料斗；2－床层（可视部分）；3－床层测温点；4－取样口；5－出加热器热风测温点；6－风加热器；7－转子流量计；8－风机；9－排灰口；10－旋风分离器；11－风机出口测点

（双金属温度计）；12－床层出口气体温度测点（双金属温度计）。

3.2 洞道干燥装置图

本装置流程如图4所示。空气由鼓风机送入电加热器，经加热后流入干燥室，加热干燥室料盘中的湿物料后，经排出管道通入大气中。随着干燥过程的进行，物料失去的水分量由称重传感器转化为电信号，并由智能数显仪表记录下来（或通过固定间隔时间，读取该时刻的湿物料重量）。

图4 干燥装置流程图

1－风机；2－管道；3－进风口；4－加热器；5－厢式干燥器；6－气流均布器；7－称重传感器； 8－湿毛毡； 9－玻璃视镜门； 10，11，12－蝶阀；13－风机入口温度计。

四、实验步骤与注意事项

4.1．流化床干燥实验步骤

（1）开启风机。

（2）打开仪表控制柜电源开关，加热器通电加热，床层进口温度要求恒定在70~80℃左右。

（3）将准备好的红豆加入流化床进行实验。

篇三：化工原理洞道干燥实验报告模版

洞道干燥附件

1. 调试实验的数据见表2， 表中符号的意义如下: S─干燥面积， [m2]

GC─绝干物料量， [g]

R─空气流量计的读数， [kPa]

To─干燥器进口空气温度， [℃]

t─试样放置处的干球温度， [℃]

tw─试样放置处的湿球温度， [℃]

GD─试样支撑架的重量， [g]

GT─被干燥物料和支撑架的"总重量"， [g] G─被干燥物料的重量， [g]

T─累计的干燥时间， [S]

X─物料的干基含水量， [kg水／kg绝干物料] XAV─两次记录之间的被干燥物料的平均含水量， [kg水／kg绝干物料] U─干燥速率， [kg水／(s·m2)]

2. 数据的计算举例

以表2所示的实验的第i和i＋1组数据为例

(1) 公式: 被干燥物料的重量 G:

Gi?GT，i?GD ，[g] (1)

Gi?1?GT，i?1?GD ，[g] (2)

被干燥物料的干基含水量 X:

Xi?Gi?GcGc ， [kg水／kg绝干物料] (3)

Xi?1?Gi?1?GcGc ，[kg水／kg绝干物料](4)

两次记录之间的平均含水量 XAV XAV?Xi?Xi?12 ，[kg水／kg绝干物料] (5)

两次记录之间的平均干燥速率

U??GC?10

S?3?dX

dT??GC?10

S?3?Xi?1?Xi

Ti?1?TI ，[kg水／(s·m2)] (6)

干燥曲线X─T曲线，用X、T数据进行标绘，见图 2。

干燥速率曲线U─X曲线，用U、XAV数据进行标绘，见图 3 。 恒速阶段空气至物料表面的对流传热系数 ??Q?UC?tw?103 ，[Ｗ／(m2℃)] (7) S??tt?tw

流量计处体积流量∨t[m3／h]用其回归式算出。

由流量公式[1]计算V??P

t?c0?A0?2?

t

其中，c0-孔板流量计孔流系数，c0=0.65

A0-孔的面积 m2

d0-孔板孔径 ， d0 =0.040 m

V3

t- 空气入口温度（及流量计处温度）下的体积流量，m/h ；

?P-孔板两端压差，Kpa

?t-空气入口温度（及流量计处温度）下密度，Kg/m3。

干燥试样放置处的空气流量

V?V273?t

试?273?t ，[m3／h] (9) 0

干燥试样放置处的空气流速

u?V

3600?A ，[m／s] (10)

(2) 数据:以表1实验数据为例进行计算(见表２) i＝1

i＋1＝2

GT，i＝153.5[g]

GT，i＋1＝152.3[g]

GD＝111.2[g]

由式(1)(2)得: Gi＝42.3[g]， Gi＋1＝41.1[g] GC＝18.3[g]

由式(3)(4)得: Xi＝1.3115 [kg水／kg绝干物料]

Xi＋1＝1.2459 [kg水／kg绝干物料]

由式(5)得: XAV＝1.2787 [kg水／kg绝干物料]

S＝2×0.145×0.082=0.02378[m2]

Ti＝0 [s]， Ti＋1＝180 [s]

由式(6)得: U＝2.803×10-4 [kg水／(s·m2)]

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