洞道干燥曲线测定实验

在恒速干燥阶段，物料在恒定的干燥条件下进行干燥
时，物料表面与空气间的传热过程和传质过程分别用下
式表示，
传热过程：
SdQ (t tw)
dW
传质过程： S KH(HWH)
式中： ---空气至物料表面的传热膜系数（KW/m2·K）；
H、t---空气的湿度（kg水/kg绝干料）和温度（K）；
HW、tw ---湿球温度下空气的饱和湿度（kg水/kg绝干料）和湿物 料表面温度（即空气的湿球温度）（K）；
A
15
实 验 装 置 及 流 程
A
16
实验装置的主要技术参数
1.洞道干燥器:其规格为120×120×1200mm； 2.鼓风机为XGB--2型漩涡气泵:最大流量为50（m3/h）； 3.称重传感器:最大量程为300g； 4.孔板流量计:不锈钢制品，配Ｕ形管压差计，自行设计、标
定。 5.温度计:干球温度为铂电阻，湿球温度为铂电阻外包纱布。 6.加热器:二组电阻丝加热，每组2.0kw，控温精度小于
洞道干燥曲线 测定实验
指导教师：
A
1
干燥概述
干燥方法是物料除湿的一种常用方法，即利用 热能，使湿物料中的湿分气化而去湿的方法。 该方法耗能较大，工业上往往将机械分离法和 干燥法联合起来除湿，即先用机械方法尽可能 除去湿物料中的大部分湿分，然后再利用干燥 方法继续除湿。
分类（按照热能供给湿物料的方式）：1.传导干燥；2.对 流干燥；3.辐射干燥；4.介电加热干燥等。
KH---以湿度基ΔH为推动力的传质系数（kg/m2·s·ΔH）。
A
12
在恒速干燥阶段中，空气传给物料之显 热恰等于水分从物料汽化所需的潜热，即：
dQrwdW
式中：rw ---湿球温度下水的汽化潜热（kJ/kg）。
即
S d W rw d S Q K H (H w H )rw(t tw )
A
7
恒速阶段的干燥速率和临界含水 量是干燥过程研究和干燥器设计的重 要数据，本实验在恒定干燥条件下对 浸透水的帆布进行干燥，测定干燥曲 线和干燥速率曲线，目的是掌握恒速 段干燥速率和临界含水量的测定方法 及其影响因素。
A
8
(1).干燥速率(U)
即水分汽化速率，可用单位时间内从被 干燥物料的单位面积上汽化的水分质量表示 （kg/m2·s），在较小范围内，可按下式计算：
4、掌握由气体流量计读数求指定界面处气体 流速的计算方法。
A
3
实验原理（1）
由于干燥过程既涉及传热过程又涉及传质过程，其机理 比较复杂。一般干燥实验是在恒定的干燥条件下进行的，即 实验采用大量的空气干燥少量的湿物料，因此干燥介质（热 空气）进出干燥器的温度、湿度、气速以及与物料的接触方 式在整个干燥过程中都保持恒定。在干燥过程中，定时测定 物料的质量变化，并记录每一时间间隔内物料的质量变化及 物料的表面温度，直至物料的质量恒定为止，此时物料与空 气达到平衡状态，物料中所含水分即该条件下的平衡水分。 然后再将物料放到电烘箱内烘干到恒重为止，即可测得绝干 物料的质量。上述实验数据经整理后可分别绘出物料的干燥 曲线和干燥速率曲线。
UWGCX
S S
式中： U ---干燥速率（kg/m2.s）
S ---干燥面积（m2）
---时间间隔（s）
G C ---绝干物料量（kg） X ---时间间隔内干燥气化的干基含水量
A
9
(2).被干燥物料的重量 G
GG TG D
式中：G T ---被干燥物料和支撑架的总质量（kg） G D ---式样支撑架的质量（kg）
±1.0℃。 7.湿物料:帆布。 8.流量与压差关系: V 02.1R 20 适.5(用1 m 3 范/h 围)15~50m3/h，R—
A
10
(3).物料的干基含水量
X G GC GC
与干燥速率相对应的湿物料含水量（物 料平均干基含水量）X
Xi/
Xi
Xi1 2
式中：X i ---第i次测定的湿物料干基含水量(kg水/kg绝干料)； X i1---第i+1次测定的湿物料干基含水量(kg水/kg绝干料)。
A
11
(4).恒速阶段 对流传热系数 与传质系数 K H
A
5
1.干燥曲线
以物料含水量 与干燥时间、物料 表面温度与干燥时 间的关系曲线，均 称为干燥曲线，如 图8-1所示。
A
6
2.干燥速率曲线
干燥速率曲线是干燥速 率随物料平均干基含水量的 变化曲线图。其具体形状与 物料性质及干燥条件有关， 比较典型的如图8--2所示。 恒速干燥阶段的干燥速率大 小决定于物料外部的干燥条 件，而降速干燥速率的大小 主要取决于物料本身结构、 形状和尺寸，而与外部的干 燥条件关系不大。
由节流式流量计的流量公式和理想气 体的状态方程式可推导出：
Vt V20
27 3t0 27 3t 27 320 27 3t0
式中： V t — 试样放置处空气体积流量（m2/h）；
V20 — 常压下20℃时空气体积流量（m2/h）； 由U形管压差计读数和校正曲线查得；
t0 — 流量计处空气温度（℃）； t — 干燥器内空气的温度（℃）；
则传质系数
KH
rw
t tw Hw H
A
13
当空气平行流过静止的物料层表面时， 对流传热系数
0.020(L4)0.8
式中：L
---湿空气的质量流速（kg/m2·h）；其中L
Vt
t
A
t ---温度为t℃时，空气的密度（kg/m3）；
A---.空气体积流量 V的t 计算
应用：在化工、食品、制药、纺织、采矿、农 产品加工等行业，湿固体物料中的湿分去除。
A
2
实验目的
1、学习干燥曲线和干燥速率曲线及临界湿含 量的实验测定方法，加深对干燥操作过程及其 机理的理解；
2、学习干、湿球温度计的使用方法，学习被 干燥物料与热空气之间对流传热系数的测定方 法；
3、通过实物了解干燥操作中废气循环的流程 和概念；
A
4
实验原理（2）
物料干燥过程分三个阶段：第一阶段为物料的 预热段，此时空气中的部分热量用于加热物料，物 料的含水量及温度均随时间变化不大；第二阶段为 恒速段，此阶段内空气传给物料的显热恰好等于水 分从物料中汽化所需的潜热，而物料表面的温度等 于热空气的湿球温度；第三阶段为降速段，进入该 阶段后，物料开始升温，热空气中部分热量用于加 热物料，另一部分热量用于汽化水分，直至物料中 所含水分降到平衡含水量为止，干燥过程即终止。