干燥实验报告Word格式文档下载.docx
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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,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,干燥速率恒定且最大。
(3)降速干燥阶段(CDE段)
物料含水量减少到某一临街含水量(X0),由于物料内部水分的扩散慢于物料表面的蒸发,不足以维持物料表面润湿,而形成干区,干燥速率开始降低,物料温度逐渐上升。
物料含水量越小,干燥速率越慢,直至达到平衡含水量(X*)而终止。
干燥速率为单位时间在单位面积上汽化的水分量,用微分式表示为
式中u——干燥速率,kg水/(m2s);
A——干燥表面积,m2;
dτ——相应的干燥时间,s;
dW——汽化的水分量,kg。
图中的横坐标X为对应于某干燥速率下的物料平均含水量。
式中
——某一干燥速率下湿物料的平均含水量;
Xi,Xi+1——△τ时间间隔内开始和终了是的含水量,kg水/kg绝干物料。
式中Gsi——第i时刻取出的湿物料的质量,kg;
Gci——第i时刻取出的物料的绝干质量,kg。
干燥速率曲线只能通过实验测定,因为干燥速率不仅取决于空气的性质和操作条件,而且还受物料性质结构及含水量的影响。
本实验装置为间歇操作的沸腾床干燥器,可测定达到一定干燥要求所需的时间,为工业上连续操作的流化床干燥器提供相应的设计参数。
四、操作步骤
1、将450g小麦用水浸泡2-3小时后取出,沥干表面水分。
2、检查湿球温度及水罐液位,使其处于液位计高度1/2处。
3、从加料口将450g小麦加入流化床中。
4、启动风机、空气加热器,空气流量调至合适值,空气温度达到设定值。
5、保持流量、温度不变,间隔2-3分钟取样,每次取10克,将湿物料及托盘测重。
6、装入干燥盒、烘箱,调节烘箱温度125℃,烘烤一小时,称干物料及托盘重量
7、干燥实验过后,关闭加热器,用剩余物料测定流化曲线,从小到大改变空气流量10次,记录数据。
8、出料口排出物料,收集,关闭风机,清理现场。
五、实验设备图
1—风机;
2—湿球温度水筒;
3—湿球温度计;
4—干球温度计;
5—空气加热器;
6—空气流量调节阀;
7—放净口;
8—取样口;
9—不锈钢筒体;
10—玻璃筒体;
11—气固分离段;
12—加料口;
13—旋风分离器;
14—孔板流量计
六、数据处理
1、干燥速率曲线测定
序号
时间τ/min
床层温度
干物料质量G湿/g
湿物料质量G干/g
含水率X/g水/g干物料
平均含水率X’/g水/g干物料
干燥速率u水/gm-2s-1
1
3
46.7
9.20
11.90
0.293
0.265
0.7607538
2
6
49.3
6.26
7.74
0.236
0.208
0.7623526
9
51.6
10.60
12.50
0.179
0.175
0.1199647
4
12
53.6
6.05
7.08
0.170
0.162
0.2314909
5
15
54.8
6.41
7.39
0.153
0.145
0.2072058
18
56.1
6.48
7.37
0.137
0.135
0.0560707
7
21
56.4
6.91
7.83
0.133
0.121
0.3323541
8
24
56.9
7.67
8.50
0.108
0.099
0.2466144
27
57.3
9.92
10.81
0.090
0.089
0.0305679
10
30
57.7
8.35
9.08
0.087
以第二组数据为例,计算过程如下:
含水量:
kg水/kg绝干物料
平均含水量:
kg水/kg绝干物料
干燥速率:
u水/gm-2s-1
2、流化曲线测定
孔板压降p1/kpa
床层压降△p/kpa
气速u气/m/s
0.0
0.02
0.000
0.04
0.163
0.22
0.16
0.409
0.39
0.28
0.558
0.94
0.37
0.897
1.52
0.42
1.162
1.76
0.44
1.258
1.87
0.46
1.300
2.14
0.45
1.398
2.37
1.477
以第三组数据为例,计算过程如下:
七、实验结果及作图分析
双曲线坐标下△p——u图
八、思考题
1、本实验所得的流化床压降与气速曲线有何特征?
答:
当气速较小时,压降与流速成正比。
当气速逐渐增加,床层开始膨胀,空隙率增大,压降与气速的关系将不再成比例。
当气速继续增大,进入流化阶段,固体颗粒随气体流动而悬浮运动,随着气速的增加,床层高度逐渐增加,但床层压降基本保持不变,等于单位面积的床层净重。
当气速增大至某一值后,床层压降将减小,颗粒逐渐被气体带走,此时,便进入了气流输送阶段。
2、为什么同一湿度的空气,温度较高有利于干燥操作的进行?
因为温度较高,所对应的饱和蒸汽压也较高,而湿度相同,即水汽分压相同,这样就使得在较高的温度下,空气的相对湿度较小。
故传质推动力较大,有利于干燥操作的进行。
同时,同一湿度的空气,温度较高者单位质量所携带的热量多,可使干燥过程所需的空气用量减少,同时废气带走的热量相应减少,热效率也会提高。
3、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。
由加热器入口处测得的干、湿球温度可在空气的焓湿图上找到初始的状态点,并确定焓值,因为绝热增湿过程是等焓过程,可由等焓线求得干燥器内空气的平均湿度。
4、干燥开始10分钟时,计算进、出干燥器的湿空气的性能参数(假设湿空气进出干燥器为绝热增湿过程),要求使用公式计算和I-H图两种方法。
方法1
10min时
t
tw
p水汽
H
φ
I
进口湿空气
70℃
41.2℃
2.07kpa
0.013kg/kg干气
6.64%
104.91kJ/kg干气
出口湿空气
54.4℃
3.46kpa
0.022kg/kg干气
31.5%
104.91kJ/kg干气
方法2
2kPa
0.013kg/kg干气
6%
101kJ/kg干气
3.4kPa
32%
认为实验所测干湿球温度为干燥器出口湿空气的状态。
方法1说明:
由于认为该干燥属于等焓增湿过程,则空气的湿球温度不变,为31.5℃,且焓也不变。
则以进口空气计算为例:
tw=41.2℃时,饱和蒸汽压Ps=7.868kpa
rw=2420.37kJ/kg
则Hw=0.622Ps/(P-Ps)=0.622×
4.624/(101.325-4.624)
=0.030kg水汽/kg干气
H=Hw-(t-tw)·
1.09/rw
=0.030-(70-31.5)·
1.09/2420.37=0.013kg水汽/kg干气
由H=0.622P水汽/(P-P水汽)得:
P水汽=HP/(H+0.622)=2.07kpa
70℃时饱和蒸汽压Ps=31.157kpa
φ=P水汽/Ps1=2.07/31.157=6.64%
I1=(1.01+1.88H)t+2500H
=(1.01+1.88×
0.013)70+2500×
0.013=104.91kJ/kg干气
方法2说明:
确定出口湿空气的状态参数:
在焓湿图上,找到t=tW的线与φ=100%的线的交点A,过A的等焓线与t=t的线交于点B,B即为湿空气的状态点,进而可以查得p水汽,H,φ,I。
确定进口湿空气的状态参数:
因为是绝热增湿过程,I与tW不变,故沿等焓线上升到t=70℃时,即为进口湿空气的状态点,同理可查的p水汽,H,φ。
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