干燥实验报告
干燥实验报告

化工基础实验报告实验名称 风道干燥实验;红外干燥实验 班级 化21 姓名 张腾 学号 2012011864 成绩 实验时间 2014年7月 同组成员 张煜林 石坚一、实验目的1、了解各种干燥器的结构特点,熟悉其操作方法。
2、测定两种干燥方式下,物料的干燥曲线、干燥速度曲线级临界含水量。
3、了解影响物料干燥速度的因素,改变某些因素,比较干燥速度的变化。
4、测定恒速干燥阶段,物料与空气之间的对流传热系数,估算恒速阶段的干燥速率,与实测值比较。
二、实验原理干燥速度:单位时间内,单位干燥面积上汽化的水分质量,即dWU Sdt=U ——干燥速度,kg 水/(m2*s ) S ——干燥面积,m2 W ——汽化的水分质量,kg t ——时间,s因为 'c dW G dX =-所以 'c G dXU Sdt-=Gc ——绝干物料的质量,kgX ——干基含水量,以绝干物料为基准表示的含水量。
干燥曲线是表示物料含水量(kg 水/kg 干物料)与干燥时间t 的关系曲线。
干燥速度曲线是干燥速度与物料含水量的关系曲线。
本实验采取在恒定干燥条件下,采用大量空气干燥少量物料,保证空气进出干燥器的状态、气速和空气的流动方式均不变。
对流干燥是由热干燥介质将热能传给湿物料,使物料内部水分汽化的过程。
红外线和远红外线干燥器是利用辐射传热干燥的一种方法。
红外线或远红外线辐射器所产生的电磁波,以光的速度直线传播到达被干燥的物料,当红外线或远红外线的发射频率和被干燥物料中分子运动的固有频率(也即红外线或远红外线的发射波长和被干燥物料的吸收波长)相匹配时,引起物料中的分子强烈振动,在物料的内部发生激烈摩擦产生热而达到干燥的目的。
在红外线或远红外线干燥中,由于被干燥的物料中表面水分不断蒸发吸热,使物料表面温度降低,造成物料内部温度比表面温度高,这样使物料的热扩散方向是由内往外的。
同时,由于物料内存在水分梯度而引起水分移动,总是由水分较多的内部向水分含量较小的外部进行湿扩散。
仪器洗涤干燥实验报告(3篇)

第1篇一、实验目的1. 熟悉实验室玻璃仪器的洗涤方法和注意事项。
2. 掌握仪器干燥的技巧和设备的使用。
3. 培养良好的实验室操作习惯,提高实验技能。
二、实验原理玻璃仪器在实验过程中,容易受到污染,影响实验结果的准确性。
因此,实验前需要对玻璃仪器进行彻底的洗涤和干燥。
洗涤主要是通过物理和化学方法去除仪器表面的污垢、油脂和残留物质。
干燥则是为了防止仪器在实验过程中受到污染。
三、实验仪器与试剂1. 实验仪器:试管、烧杯、漏斗、滴定管、移液管、锥形瓶等。
2. 实验试剂:去污粉、肥皂、洗涤剂、铬酸洗液、蒸馏水等。
四、实验步骤1. 洗涤(1)先用自来水冲洗仪器表面的污垢。
(2)用去污粉、肥皂或洗涤剂刷洗仪器内壁,去除油污和有机物质。
(3)若油污和有机物质仍洗不干净,可用热的碱液(如氢氧化钠溶液)浸泡一段时间。
(4)用铬酸洗液洗涤形状特殊、要求洁净的仪器。
将8g研细的工业K2Cr2O7加入到温热的100mL浓硫酸中小火加热,切勿加热到冒白烟。
边加热边搅动,冷却后储于细口瓶中。
(5)洗涤方法:先将玻璃器皿用水或洗衣粉洗刷一遍,尽量把器皿内的水去掉,以免冲稀洗液。
然后将洗液倒入待洗容器,反复浸润内壁,使污物被氧化溶解。
用毕将洗液倒回原瓶内,以便重复使用。
洗液瓶的瓶塞要塞紧,以防洗液吸水失效。
2. 干燥(1)自然干燥:将洗涤干净的仪器倒置在干净的实验台上,让其自然干燥。
(2)烘箱干燥:将洗涤干净的仪器放入烘箱中,温度控制在100-150℃,烘干一定时间。
(3)气流干燥:将洗涤干净的仪器放入气流干燥箱中,开启气流,使仪器表面水分迅速蒸发。
五、实验结果与分析1. 洗涤效果:通过观察仪器内壁的洁净程度,判断洗涤效果。
洗涤干净的仪器内壁应无油污、无残留物质。
2. 干燥效果:通过观察仪器表面的水分情况,判断干燥效果。
干燥彻底的仪器表面应无水滴。
六、实验总结1. 实验过程中,要注意仪器的安全使用,防止仪器损坏。
2. 洗涤时,应根据污物的性质和沾污的程度选择合适的洗涤方法。
化工原理实验报告干燥

化工原理实验报告干燥化工原理实验报告:干燥概述:干燥是化工过程中常见的一种操作,用于除去物料中的水分或其他溶剂,以提高产品质量或满足后续工艺的需要。
本实验旨在探究干燥的原理及其在化工工艺中的应用。
一、干燥的原理干燥是通过将物料暴露在适当的条件下,使水分或其他溶剂从物料中蒸发出来,达到去除水分的目的。
常见的干燥方法包括自然干燥、加热干燥、真空干燥等。
1. 自然干燥自然干燥是将物料暴露在自然环境下,利用自然界的温度、湿度和风力等因素,使水分逐渐蒸发。
这种方法操作简单,但速度较慢,且受环境因素的影响较大。
2. 加热干燥加热干燥是通过加热物料,提高其表面温度,使水分蒸发。
常见的加热干燥方法包括烘箱干燥、喷雾干燥等。
烘箱干燥是将物料放入烘箱中,利用热空气对物料进行加热,使水分蒸发。
喷雾干燥是将物料以液滴形式喷入热空气中,通过瞬间蒸发的方式进行干燥。
3. 真空干燥真空干燥是在低压条件下进行干燥,通过降低环境压力,使水分在较低温度下蒸发。
真空干燥适用于对热敏性物料的干燥,能够避免物料的热分解或变质。
二、干燥在化工工艺中的应用干燥在化工工艺中具有广泛的应用,以下是几个常见的例子:1. 化工产品的干燥在化工生产中,很多产品需要经过干燥操作,以去除其中的水分或其他溶剂。
例如,某些化工产品在含水状态下容易发生反应或降解,因此需要进行干燥以提高稳定性和保存性。
2. 溶剂的回收在溶剂回收过程中,通常需要对溶剂进行干燥,以去除其中的水分或其他杂质。
通过干燥,可以提高溶剂的纯度和再利用率,减少资源的浪费。
3. 催化剂的干燥在催化反应中,催化剂的活性往往与其表面的水分有关。
因此,在使用催化剂之前,通常需要对其进行干燥,以提高催化剂的活性和稳定性。
4. 原料的干燥在某些化工工艺中,原料的水分含量会影响反应的速率和产物的质量。
因此,在反应之前,需要对原料进行干燥,以确保反应的顺利进行和产物的质量。
结论:干燥是化工过程中常见的一种操作,通过去除物料中的水分或其他溶剂,提高产品质量或满足后续工艺的需要。
干燥速率曲线测定实验报告

干燥速率曲线测定实验报告一、实验目的干燥速率曲线的测定是为了了解物料在干燥过程中的水分变化情况,以及干燥速率与时间、温度、湿度等因素的关系。
通过本次实验,掌握干燥操作的基本原理和实验方法,学会使用相关仪器设备,分析实验数据,绘制干燥速率曲线,并对干燥过程进行分析和讨论。
二、实验原理干燥是利用热能使湿物料中的水分汽化并排除,从而获得干燥产品的过程。
在干燥过程中,物料的含水量随时间不断变化,而干燥速率则是单位时间内单位干燥面积上蒸发的水分量。
干燥速率可以通过对物料重量随时间的变化进行测量和计算得到。
当物料表面的水汽分压大于干燥介质中的水汽分压时,水分会从物料表面向干燥介质中扩散,从而实现干燥。
在干燥初期,物料表面水分充足,干燥速率较高;随着干燥的进行,物料内部的水分向表面迁移的速度逐渐减慢,干燥速率也逐渐降低,直至达到平衡含水量。
三、实验设备与材料1、电热恒温鼓风干燥箱2、电子天平3、不锈钢盘4、湿物料(例如土豆片、湿棉花等)四、实验步骤1、准备一定量的湿物料,并称量其初始重量$m_0$。
2、将湿物料均匀铺在不锈钢盘中,放入已预热至设定温度的干燥箱内。
3、每隔一定时间(例如 5 分钟)取出物料,迅速在电子天平上称量其重量$m_i$,记录时间$t_i$。
4、重复步骤 3,直到物料的重量基本不再变化,即达到恒重。
5、关闭干燥箱,整理实验仪器和场地。
五、实验数据记录与处理以下是一组实验数据的示例:|时间(min)|物料重量(g)||::|::|| 0 | 1000 || 5 | 850 || 10 | 700 || 15 | 580 || 20 | 480 || 25 | 400 || 30 | 350 || 35 | 320 || 40 | 300 |根据实验数据,可以计算出每个时间间隔内物料失去的水分量$\Delta m_i$:$\Delta m_i = m_{i-1} m_i$然后计算出干燥速率$u_i$:$u_i =\frac{\Delta m_i}{A \Delta t}$其中,$A$为物料的干燥面积,$\Delta t$为时间间隔。
热风干燥实验报告

热风干燥实验报告热风干燥实验报告引言:热风干燥是一种常见的物料干燥方法,通过将热风传递给物料,使其失去水分,达到干燥的目的。
本实验旨在探究热风干燥对不同物料的干燥效果,并分析其影响因素和应用前景。
一、实验设备和方法本实验使用了一台热风干燥机,该机器通过电加热器产生热风,并通过风机将热风传递给物料。
实验中选取了不同种类的物料进行干燥,包括纸张、木块和水果等。
每种物料分别放置在干燥机中,设定不同的温度和时间进行干燥。
干燥后,我们测量了物料的质量和水分含量,并进行数据分析。
二、实验结果在实验过程中,我们发现热风干燥对不同物料的干燥效果有所差异。
纸张在高温下干燥较快,木块则需要较长时间才能完全干燥。
水果的干燥过程中,除了失去水分外,还会产生香气和风味的变化。
通过质量和水分含量的测量,我们得出了干燥过程中物料的失水速率和干燥效果。
三、影响因素分析在热风干燥中,温度和时间是两个重要的影响因素。
温度的升高可以加快物料的失水速率,但过高的温度可能导致物料的变质和质量损失。
时间的延长可以增加物料的干燥程度,但过长的时间会增加能耗和生产成本。
因此,在实际应用中,需要根据物料的性质和要求选择合适的温度和时间进行干燥。
此外,物料的初始含水量、物料形状和风速等因素也会对热风干燥的效果产生影响。
含水量高的物料需要更长的时间进行干燥,而形状复杂的物料可能需要调整干燥机的结构和风速以保证干燥均匀。
因此,在实际应用中,需要综合考虑各种因素,进行合理的干燥参数选择。
四、应用前景热风干燥作为一种高效、经济的物料干燥方法,具有广阔的应用前景。
在食品加工行业中,热风干燥可以用于水果、蔬菜和肉类等食材的干燥,延长其保鲜期和改善口感。
在纸张和木材加工行业中,热风干燥可以用于纸张的烘干和木材的防腐处理。
此外,在化工和制药行业中,热风干燥也有着广泛的应用,如药物的干燥和粉末的制备等。
然而,热风干燥也存在一些问题和挑战。
首先,高温下的干燥可能导致物料的质量损失和营养成分的流失。
干燥器实验报告(3篇)

第1篇一、实验目的1. 了解干燥器的基本结构、工作原理和操作方法。
2. 掌握干燥器干燥速率曲线、物料含水量、床层温度与时间的关系曲线的测定方法。
3. 研究干燥条件对干燥过程特性的影响。
二、实验原理干燥器是一种用于去除物料中水分的设备。
实验中,通过向干燥器中输入热空气,使物料中的水分蒸发,达到干燥的目的。
干燥过程中,物料含水量、床层温度、干燥速率等参数随时间变化,因此,通过测定这些参数,可以绘制干燥曲线,分析干燥过程特性。
三、实验装置与仪器1. 干燥器:实验中采用盘架式循环干燥器,其结构包括干燥室、加热器、风机、除湿器等。
2. 温湿度计:用于测量干燥室内空气的温度和湿度。
3. 传感器:用于测量物料床层的温度。
4. 天平:用于称量物料质量。
5. 数据采集器:用于记录实验数据。
四、实验步骤1. 准备实验:将物料放入干燥器内,设定干燥器的工作参数,如温度、湿度、风量等。
2. 启动干燥器:打开加热器、风机,使干燥器开始工作。
3. 测量数据:在实验过程中,定时记录物料质量、干燥室内空气温度、湿度、物料床层温度等数据。
4. 停止实验:当物料达到设定干燥程度时,关闭加热器、风机,停止实验。
5. 数据处理:将实验数据进行分析,绘制干燥曲线、干燥速率曲线等。
五、实验结果与分析1. 干燥曲线:通过实验数据,绘制物料平均干基湿度和温度随干燥时间变化的关系曲线。
曲线可分为三个阶段:预热阶段、恒速阶段、降速阶段。
2. 干燥速率曲线:通过实验数据,绘制干燥速率随平均干基湿度变化的关系曲线。
曲线形状与物料内部结构有关。
3. 物料含水量:通过实验数据,计算物料在不同干燥阶段的含水量。
4. 床层温度与时间的关系曲线:通过实验数据,绘制物料床层温度随时间变化的关系曲线。
5. 干燥条件对干燥过程特性的影响:通过改变干燥器的工作参数,如温度、湿度、风量等,观察干燥曲线、干燥速率曲线等的变化,分析干燥条件对干燥过程特性的影响。
六、实验结论1. 通过实验,掌握了干燥器的基本结构、工作原理和操作方法。
干燥实验报告
一、摘要本实验旨在通过实验室模拟干燥过程,探究干燥原理和干燥速率,掌握干燥设备的基本操作方法,并分析影响干燥效果的因素。
实验采用流化床干燥器作为干燥设备,对某物料进行干燥实验,并绘制干燥速率曲线、物料含水量与时间的关系曲线以及流化床压降与气速的关系曲线。
二、实验目的1. 了解流化床干燥器的基本流程及操作方法。
2. 掌握干燥速率曲线的测定方法,绘制干燥速率曲线。
3. 分析物料含水量与时间的关系,确定干燥过程的不同阶段。
4. 测定流化床压降与气速的关系,为干燥设备的设计提供理论依据。
三、实验原理1. 干燥原理干燥是利用热能将物料中的水分蒸发的过程。
在干燥过程中,物料表面水分蒸发形成水蒸气,水蒸气在干燥介质(如空气)中扩散,直至物料内部水分达到平衡。
干燥速率与物料表面水分蒸发速率和内部水分扩散速率有关。
2. 流化床干燥原理流化床干燥器是一种利用流化床技术进行干燥的设备。
物料在干燥器内受到热风的作用,床层产生流动,形成流化床。
物料在流化床中受到热风和物料颗粒间的碰撞,水分不断蒸发,从而实现干燥。
四、实验装置与仪器1. 实验装置:流化床干燥器、温度计、湿度计、流量计、电子秤、计时器等。
2. 实验仪器:干燥器、空气加热器、电热恒温干燥箱、恒温水浴锅、数据采集系统等。
五、实验步骤1. 准备实验材料:将物料分成若干份,每份质量相同,并记录初始含水量。
2. 调节干燥器:开启干燥器,调节热风温度和流量,使物料处于流化状态。
3. 干燥实验:将物料放入干燥器,记录干燥时间、物料温度、物料含水量等数据。
4. 数据处理:将实验数据输入计算机,绘制干燥速率曲线、物料含水量与时间的关系曲线以及流化床压降与气速的关系曲线。
六、实验结果与分析1. 干燥速率曲线根据实验数据,绘制干燥速率曲线。
干燥速率曲线呈抛物线形状,可分为三个阶段:恒速干燥阶段、降速干燥阶段和平衡干燥阶段。
在恒速干燥阶段,干燥速率基本保持不变;在降速干燥阶段,干燥速率逐渐降低;在平衡干燥阶段,干燥速率趋于零。
干燥曲线的绘制实验报告
一、实验目的1. 了解干燥曲线的概念及其在干燥工艺中的应用;2. 掌握干燥曲线的绘制方法;3. 通过实验,掌握物料干燥过程中的干燥速率和干燥时间的关系;4. 分析影响干燥曲线的因素。
二、实验原理干燥曲线是指在恒定干燥条件下,物料干燥过程中,物料平均干基湿度和温度随干燥时间变化的关系曲线。
干燥曲线的绘制可以帮助我们了解物料干燥过程中的干燥速率、临界含水量和平衡含水量等关键参数。
干燥过程可分为三个阶段:1. 预热阶段:物料表面水分开始蒸发,物料温度逐渐升高;2. 恒速干燥阶段:物料表面水分蒸发速率与内部水分扩散速率相等,物料温度基本保持不变;3. 降速干燥阶段:物料内部水分扩散速率逐渐减小,物料温度开始下降。
干燥速率与物料平均干基湿度的关系可用下列公式表示:干燥速率 = (1 - α) / (1 - α1) × (α / α1) × (α1 / α)其中,α为物料平均干基湿度,α1为临界含水量。
三、实验仪器与材料1. 仪器:干燥箱、电子天平、温度计、湿度计、秒表;2. 材料:湿物料、干燥剂。
四、实验步骤1. 准备实验材料:将湿物料放入干燥箱中,使用电子天平称量湿物料的质量;2. 预热干燥箱:将干燥箱预热至预定温度;3. 称量干物料:将湿物料放入干燥箱中,使用电子天平称量干物料的质量;4. 记录数据:记录干物料的质量、温度、湿度以及干燥时间;5. 重复实验:重复步骤3和4,至少进行三次实验;6. 绘制干燥曲线:以干燥时间为横坐标,以物料平均干基湿度为纵坐标,绘制干燥曲线。
五、实验结果与分析1. 实验数据:实验1:湿物料质量为m1,干物料质量为m2,干燥时间为t1,温度为T1,湿度为H1;实验2:湿物料质量为m1,干物料质量为m2,干燥时间为t2,温度为T2,湿度为H2;实验3:湿物料质量为m1,干物料质量为m2,干燥时间为t3,温度为T3,湿度为H3。
2. 干燥曲线绘制:以干燥时间为横坐标,以物料平均干基湿度为纵坐标,将实验数据绘制成干燥曲线。
干燥速率曲线测定实验报告
干燥速率曲线测定实验报告1. 背景干燥速率是指液体中的水分逐渐蒸发并转化为气体的速度。
干燥速率的测定对于许多行业具有重要意义,例如食品工业、冶金工业、化工工业等。
了解干燥速率对于控制干燥过程、提高产品质量以及降低能耗具有重要作用。
本实验旨在测定不同条件下干燥速率的变化,并绘制干燥速率曲线,以便更好地了解干燥过程中的质量变化和能量转化。
2. 实验分析2.1 实验目的•测定不同条件下的干燥速率;•绘制干燥速率曲线;•分析干燥速率与干燥条件的关系。
2.2 实验装置和材料•干燥仪:用于对样品进行干燥的实验装置;•湿度控制器:用于控制干燥仪内的湿度;•电子称:用于测量样品的质量;•电子计时器:用于测定干燥时间;•不同条件下的样品:例如食物、化工原料等。
2.3 实验步骤1.打开干燥仪,将样品放置在干燥仪内;2.使用湿度控制器设置所需的湿度,并将湿度控制器连接到干燥仪;3.使用电子称测量样品的初始质量,并记录下来;4.开始计时器,开始计时;5.定期(例如每隔15分钟)测量样品的质量,直到质量基本不再变化;6.停止计时器,记录干燥时间;7.计算干燥速率,并根据不同条件绘制干燥速率曲线。
2.4 实验结果分析通过实验获取的数据,可以计算出不同条件下的干燥速率,并绘制干燥速率曲线。
根据曲线的形状和趋势,可以得出以下结论:1.干燥速率随着时间的增加而减小,说明干燥速率与时间呈负相关关系;2.干燥速率受干燥条件的影响较大,湿度越低、温度越高,干燥速率越大;3.不同材料的干燥速率存在差异,这可能与材料的物理性质和化学成分有关。
2.5 结果讨论通过实验结果的分析,我们可以得出以下结论和讨论:1.干燥速率曲线呈指数下降趋势,说明干燥过程中的水分蒸发是一个逐渐减缓的过程;2.在相同时间内,不同条件下的干燥速率存在较大的差异,因此在实际生产中应根据具体情况选择适当的干燥条件以提高效率;3.干燥速率受材料性质的影响较大,因此在干燥过程中应充分了解材料的性质,采取相应的措施以提高干燥速率。
干燥实验实验报告
姓名院专业班年月日干燥实验实验内容指导教师一、实验名称:干燥实验二、实验目的:1、了解气流常压干燥设备的流程和工作原理;2、测定物料的干燥曲线和干燥速率曲线;3、测定传质系数K H。
三、实验原理:干燥实验是在恒定的干燥条件下进行的,即实验操作为间歇式,采用大量的热空气干燥少量的湿物料,空气进出干燥器的温度、湿度、流速及物料的接触方式不变。
干燥曲线是指物料的平均干基湿度和温度随干燥时间而变化的关系曲线。
干燥速率曲线则是指干燥速率随平均干基湿度而变化的曲线。
平均干基湿度是指1kg绝干物料中含水分的Kg数。
绝干物料是把物料放在烘箱内,保持物性不变的条件下干燥至恒重而得。
1、干燥曲线如图2-2-8-1所示,AB为预热阶段,BC为恒速阶段,CD为降速阶段。
2、干燥速率曲线图2-2-8-2称干燥速率曲线,它可由图2-2-8-1干燥的数据整理而得。
C点对应的湿度叫临界湿度Xo,E点对应的湿度叫平衡湿度X P。
姓名院专业班年月日实验内容指导教师图2-2-8-1 干燥曲线图2-2-8-2 干燥速率曲线干燥速率曲线的形状随物料内部结构的不同而异。
像纸板等多孔吸水性物料,干燥时水分借毛细孔作用由物料内部向表面迁移,干燥过程有恒速和降速两阶段,恒速阶段如图2-2-8-2中BC直线段,降速阶段曲线常似图中CD段。
对于沙石类无孔固体,干燥时水分是借扩散作用由物料内部向表面迁移,此类物料的干燥常常不存在恒速阶段,作图时可用一水平虚线表示其恒速干燥过程,而它们的降速干燥阶段常似图中DE段形状。
测定不同时间的湿料质量后,可按下列公式计算物料的湿姓名院 专业 班 年 月 日实验内容 指导教师度X 和干燥速率u 。
C W G G W -=[kg] (1)CG WX =[kg 水/kg 绝干料] (2) )(1---=∆i i W W W [kg] (3)1--=∆i i i τττ [s] (4) τ∆⋅∆=A Wu 3600 [kg 水/m 2·h] (5)式中:Gc ——绝干物料质量[kg]G w ——干燥过程称得的湿料质量[kg] W ——干燥过程湿料中尚含有的水分量[kg] X ——物料的平均干基湿度[kg 水/kg 绝干料] △W ——汽化水分量[kg] τi ,τi-1——前后二次测定时间[s] △τ——汽化△W 水分所需要时间[s] A ——干燥面积[m 2] u ——干燥速率[kg 水/m 2·h]式(3)中的负号表示W 值随时间增加而减少。
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干燥实验报告————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:ﻩ北京化工大学实验报告ﻩ课程名称:干燥实验实验日期:2012-5班级: 化工0906 姓名:郭智博同组人:常成维尉博然黄金祖学号:200911175干燥实验一、摘要本实验在了解沸腾流化床干燥器的基本流程及操作方法的基础上,通过沸腾流化床干燥器的实验装置测定干燥速率曲线,物料含水量、床层温度与时间的关系曲线,流化床压降与气速曲线。
干燥实验中通过计算含水率、平均含水率、干燥速率来测定干燥速率曲线和含水量、床层温度与时间的关系曲线;流化床实验中通过计算标准状况下空气体积、使用状态下空气体积、空气流速来测定流化床压降与气速曲线。
二、实验目的1、了解流化床干燥器的基本流程及操作方法。
2、掌握流化床流化曲线的测定方法,测定流化床床层压降与气速的关系曲线。
3、测定物料含水量及床层温度时间变化的关系曲线。
4、掌握物料干燥速率曲线的测定方法,测定干燥速率曲线,并确定临界含水量X0及恒速阶段的传质系数k H及降速阶段的比例系数KX。
三、实验原理1、流化曲线在实验中,可以通过测量不同空气流量下的床层压降,得到流化床床层压降与气速的关系曲线(如图)。
当气速较小时,操作过程处于固定床阶段(AB段),床层基本静止不动,气体只能从床层空隙中流过,压降与流速成正比,斜率约为1(在双对数坐标系中)。
当气速逐渐增加(进入BC段),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(CD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(D点),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。
D点处的流速即被称为带出速度(u0)。
在流化状态下降低气速,压降与气速的关系线将沿图中的DC线返回至C点。
若气速继续降低,曲线将无法按CBA继续变化,而是沿CA’变化。
C点处的流速被称为起始流化速度(u mf)。
在生产操作过程中,气速应介于起始流化速度与带出速度之间,此时床层压降保持恒定,这是流化床的重要特点。
据此,可以通过测定床层压降来判断床层流化的优劣。
2、干燥特性曲线将湿物料置于一定的干燥条件下,测定被干燥物料的质量和温度随时间变化的关系,可得到物料含水量(X)与时间(τ)的关系曲线及物料温度(θ)与时间(τ)的关系曲线(见下图)。
物料含水量与时间关系曲线的斜率即为干燥速率(u)。
将干燥速率对物料含水量作图,即为干燥速率曲线(见下下图)。
干燥过程可分以下三个阶段。
(1)物料预热阶段(AB段)在开始干燥时,有一较短的预热阶段,空气中部分热量用来加热物料,物料含水量随时间变化不大。
(2)恒速干燥阶段(BC段)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u=dW Adτ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。
X̅=X i+X i+12式中X̅——某一干燥速率下湿物料的平均含水量;X i,X i+1——△τ时间间隔内开始和终了是的含水量,kg水/kg绝干物料。
X i=G si−G ciG CI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/mi n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 1 346.7 9.20 11.90 0.293 0.265 0.7607538 2 649.3 6.26 7.74 0.236 0.208 0.7623526 3 951.6 10.60 12.50 0.179 0.175 0.1199647 4 1253.6 6.05 7.08 0.170 0.162 0.2314909 5 1554.8 6.41 7.39 0.153 0.145 0.2072058 6 1856.1 6.48 7.37 0.137 0.135 0.0560707 7 2156.4 6.91 7.83 0.133 0.121 0.3323541824 56.9 7.67 8.50 0.108 0.099 0.2466144 927 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:236.026.626.674.7=-=-=ci ci si i G G G X kg 水/kg 绝干物料 平均含水量:1522.021377.01667.021=+=+=+i i X X X kg 水/kg 绝干物料 干燥速率: u =dWAdt =X i −X i+1At =0.236−0.1791.5×3×60=2.12×10−4 u 水/g m-2s -12、流化曲线测定序号孔板压降p 1/kp a 床层压降△p/kpa 气速u气/m/s 10.0 0.02 0.000 20.04 0.04 0.163 30.22 0.16 0.409 40.39 0.28 0.558 50.94 0.37 0.897 61.52 0.42 1.162 7 1.76 0.44 1.2588 1.870.46 1.3009 2.14 0.45 1.39810 2.37 0.46 1.477 以第三组数据为例,计算过程如下:u 气=26.8×p10.54π4⁄×0.12×3600=26.8×0.220.543.144⁄×0.12×3600=0.409七、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?答: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。
答: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110min时ttwp水汽H φI进口湿空气70℃41.2℃2.07kpa0.013kg/kg干气6.64%104.91kJ/kg干气出口湿空气54.4℃41.2℃3.46kpa 0.022 kg/kg干气31.5%104.91kJ/kg干气方法210min时t twp水汽H φI进口湿空气70℃41.2℃2kPa0.013kg/kg干气6%101kJ/kg干气出口湿空气54.4℃41.2℃3.4kPa0.022 kg/kg干气32%101kJ/kg干气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=7.868kparw = 2420.37 kJ/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)= 2.07 kpa70℃时饱和蒸汽压Ps = 31.157kpaφ= 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:①确定出口湿空气的状态参数:在焓湿图上,找到t=t W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。