12洞道干燥实验.doc

洞道干燥实验(基本型) 实验目的： 了解常压干燥设备的构造，基本流程和操作； 测定物料干燥速率曲线及传质系数； 研究气流速度对干燥速率曲线的影响；（选作） 研究气流温度对干燥速率曲线的影响。（选作） 实验原理及说明： 干燥曲线 干燥曲线即物料的干基含水量x与干燥时间θ的关系曲线。它说明物料在干燥过程中，干基含水量随干燥时间的变化关系： x=F(θ) （1） 典型的干燥曲线如图3-11所示。 实验过程中，在衡定的干燥条件下，测定物料总质量随时间的变化，直到物料的质量恒定为止。此时物料与空气间达到平衡状态，物料中所含水分即为该空气条件下的平衡水分。然后将物料的绝干质量，则物料的瞬间干基含水量为： （Kg水/kg绝干物料） （2） 式中：W——物料的瞬间质量（kg） WC——物料的绝干质量（kg） 将X对θ进行标绘，就得到如下图所示的干燥曲线。 图1、 干燥曲线和干燥速率曲线 干燥曲线的形状由物料性质和干燥条件决定。 2、干燥速率曲线 干燥速率曲线是指在单位时间内，单位干燥面积上气化的水分质量。 A——干燥面积（m2） W——从被干燥物料中除去的水分质量（kg） 干燥面积和绝干物料的质量均可测得，为了方便起见，可近似用下式计算干燥速率： [kg/m2s] 或 [g/m2s] （4） 本实验是通过测出每挥发一定量的水分（Δw）所需要的时间（Δθ）来实现测定干燥速率的。 影响干燥速率的因素很多，它与物料性质和干燥介质（空气）的情况有关。在干燥条件下不变的情况下，对同类物料，当厚度和形状一定时，速率Na是物料干基含水量的函数。Na = f(X) （5） 3、传质系数(恒速干燥阶段) 干燥时在恒速干燥阶段，物料表面与空气之间的传热速率和传质速率可分别以下面两式表示： （6） （7） ——由空气传给物料的热量（KJ） α——对流传热系数（Kw/m2℃） t、tw——空气的干、湿球温度（℃） KH——以湿度差为推动力的传质系数（kg/m2s△H） Hw、H——与t、tw相对应的空气的湿度（kg/kg干空气） 当物料一定，干燥条件恒定时，α，KH的值也保持恒定。在恒速干燥阶段物料表面保持足够润湿，干燥速率由表面水分汽化速率所控制。若忽略以辐射及传导方式传递给物料的热量，则物料表面水分汽化所需要的潜热全部由空气以对流的方式供给，此时物料表面温度即空气的湿球温度tw,水分汽化所需热量等于空气传入的热量，即： rw—tw时水的 汽化潜热（KJ/Kg） （8） 因此有： 即： （9） （10） 对于水—空气干燥传质系统，当被测气流的温度不太高，流速＞5m/s时，上式（10）又可简化为： （11） KH的计算： （1）查H、Hw ： 由干湿球温度t、tw，根据湿焓图或计算出相应的H，Hw； （2）计算流量计处的空气性质： 因为从流量计到干燥室虽然空气的温度、相对湿度发生变化，但其湿度未变。因此，我们可以利用干燥室处的H来计算流量计处的物性。已知测得孔板流量计前气温是tL，则： 流量计处湿空气的比体积：vH=(2.83×10-3+4.56×10-3H)(t+273) [kg水/m3干气] 流量计处湿空气的密度是：ρ=（1+H）/vH [kg/m3湿气] （3）计算流量计处的质量流量m[kg/s]： 测得孔板流量计的压差计读数为ΔP [Pa]： 流量计的孔流速度： [m/s] C0见P9 流量计处的质量流量：m=u0×A0×ρ [kg/s] A0为孔板孔面积 （4）干燥室的质量流速G[kg/m2s]： 虽然从流量计到干燥室空气的温度、相对湿度、压力、流速等均发生变化，但两个截面的湿度H和质量流量m却一样。因此，我们可以利用流量计处的m来计算干燥室处的质量流速G： 干燥室的质量流速为：G=m/A [kg/m2s] A为干燥室的横截面积 （5）传热系数α的计算： 干燥介质（空气）流过物料表面可以是平行的，也可以是垂直的，也可以是倾斜的。实践证明，只有空气平行物料表面流动时，其对流传热系数最大，干燥最快最经济。因此将干燥物料做成薄板状，其平行气流的干燥面最大，而在计算传热系数时，因为两个垂直面面积较小、传热系数也远远小于平行流动的传热系数，所以其两个横向面积的影响可忽略。 采用教材中P336中（14—22）式可知其α经验式：对水-空气系统，当空气流动方向与物料表面平行，其质量流速G=0.68~8.14kg/m2s；t=4