洞道式干燥实验.ppt

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1、洞道式干燥实验现在学习的是第1页，共29页一一 实验目的实验目的二二 实验任务实验任务三三 实验原理实验原理四四 实验流程实验流程五五 操作要点操作要点六六 数据处理数据处理七七 报告要求报告要求八八 方案设计方案设计实验七洞道式干燥实验实验七洞道式干燥实验福州大学化工原理实验室现在学习的是第2页，共29页了了解解洞洞道道式式循循环环干干燥燥器器的的结结构构、基基本本流流程程和和操操作方法。作方法。掌掌握握物物料料干干燥燥速速率率曲曲线线的的测测定定方方法法及及在在工工业业干干燥设计中的意义。燥设计中的意义。根据实验任务，按论文格式撰写实验报告。根据实验任务，按论文格式撰写实验报告。一、实验目

2、的一、实验目的现在学习的是第3页，共29页二、实验任务二、实验任务干燥条件对干燥特性曲线的影响研究干燥条件对干燥特性曲线的影响研究利利用用实实验验室室洞洞道道式式干干燥燥器器，完完成成湿湿含含量量、干干燥燥面面积积、绝绝干干质质量量一一定定的的纸纸浆浆板板在在不不同同干干燥燥条条件件下下的的恒恒定定干干燥燥速速率率的的比比较较实实验验，进进行行不不同同干干燥燥条条件件对对干干燥燥特特性性曲曲线线的的影影响研究。响研究。任务要求任务要求（1 1）在在相相同同介介质质流流速速、不不同同介介质质温温度度（两两种种温温度度）下下，测测定恒定干燥速率曲线。定恒定干燥速率曲线。（2 2）在相同介质温度、不

3、同介质流速（两种流速）下，）在相同介质温度、不同介质流速（两种流速）下，测定恒定干燥速率曲线。测定恒定干燥速率曲线。现在学习的是第4页，共29页（3 3）改改变变纸纸浆浆板板厚厚度度，在在一一定定的的介介质质温温度度、介介质质流流速下，测定恒定干燥速率曲线。速下，测定恒定干燥速率曲线。（4 4）每每个个实实验验小小组组选选择择其其中中一一个个实实验验条条件件，并并综综合合4 4个个小小组组的的实实验验结结果果，将将4 4条条恒恒定定干干燥燥速速率率曲曲线线标标绘绘在在同同一直角坐标纸上。一直角坐标纸上。（5 5）根据实验结果探讨不同干燥条件下，对恒速干）根据实验结果探讨不同干燥条件下，对恒速干

4、燥速率、降速干燥速率以及临界湿含量和平衡湿含量燥速率、降速干燥速率以及临界湿含量和平衡湿含量等干燥特性参数的影响，以及测定干燥速率曲线的工等干燥特性参数的影响，以及测定干燥速率曲线的工程意义。程意义。二、实验任务二、实验任务干燥条件对干燥特性曲线的影响研究（续）干燥条件对干燥特性曲线的影响研究（续）现在学习的是第5页，共29页二、实验任务二、实验任务恒定干燥条件下干燥时间的确定恒定干燥条件下干燥时间的确定 某造纸厂欲在洞道干燥器中干燥每批质量为某造纸厂欲在洞道干燥器中干燥每批质量为200kg200kg的的纸浆板，湿含量由纸浆板，湿含量由1.76kg1.76kg水水/kg/kg绝干绝干 干燥至干

5、燥至0.22kg0.22kg水水/kg/kg绝干绝干，干燥表面积为，干燥表面积为0.025m0.025m2 2/kg/kg绝干绝干。经生产现。经生产现场测定，洞道中的气速为场测定，洞道中的气速为2.6m/s2.6m/s，温度为，温度为7575。实验。实验室现有该纸浆板的试样，试利用小型洞道干燥器及其它室现有该纸浆板的试样，试利用小型洞道干燥器及其它相关测试仪器仪表，测定该物料的恒定干燥特性参数以相关测试仪器仪表，测定该物料的恒定干燥特性参数以确定生产中每批纸浆板停留在洞道中所需要的时间。确定生产中每批纸浆板停留在洞道中所需要的时间。现在学习的是第6页，共29页二、实验任务二、实验任务恒定干燥条

6、件下干燥时间的确定（续）恒定干燥条件下干燥时间的确定（续）任务要求任务要求（1 1）制制定定出出实实验验方方案案，包包括括实实验验设设计计思思路路、所所需需的的仪仪器仪表、操作步骤等。器仪表、操作步骤等。（2 2）利利用用实实验验所所测测数数据据，用用公公式式、图图表表等等说说明明你你如如何何确确定定干燥时间。干燥时间。（3 3）对实验结果进行讨论。）对实验结果进行讨论。现在学习的是第7页，共29页 干燥是利用热量去湿的一种方法，它不仅涉及到气、固两干燥是利用热量去湿的一种方法，它不仅涉及到气、固两相间的传热与传质，而且涉及到湿分以气态或液态的形式自物相间的传热与传质，而且涉及到湿分以气态或液

7、态的形式自物料内部向表面传质的机理。由于物料的含水性质和物料形状的料内部向表面传质的机理。由于物料的含水性质和物料形状的差异，水分传递速率的大小差别很大，概括起来，差异，水分传递速率的大小差别很大，概括起来，它受到物它受到物料及其含水性质，干燥介质的性质、流速，干燥介质与湿料及其含水性质，干燥介质的性质、流速，干燥介质与湿物料接触方式等各种因素的影响。物料接触方式等各种因素的影响。目前对干燥机理的研究尚不够充分，干燥速度的数据还主要目前对干燥机理的研究尚不够充分，干燥速度的数据还主要依靠实验。依靠实验。三、实验原理三、实验原理现在学习的是第8页，共29页 若将湿物料置于一定的干燥条件下，如一定

8、的温度、湿若将湿物料置于一定的干燥条件下，如一定的温度、湿度和气速的空气流中，测定被干燥物料的质量和温度随时间度和气速的空气流中，测定被干燥物料的质量和温度随时间的变化关系，则得图的变化关系，则得图1 1所示的曲线，即物料含水量所示的曲线，即物料含水量时间曲时间曲线和物料温度线和物料温度时间曲线。干燥过程分为时间曲线。干燥过程分为3 3个阶段：个阶段：物物料预热阶段料预热阶段,恒速干燥阶段恒速干燥阶段,降速干燥阶段。降速干燥阶段。图中图中ABAB段处于预热阶段，空气中部分热量用来加热段处于预热阶段，空气中部分热量用来加热物料，故物料含水量和温度均随时间变化不大。物料，故物料含水量和温度均随时间

9、变化不大。三、实验原理三、实验原理现在学习的是第9页，共29页在随后的第在随后的第阶段阶段BCBC，由于物料表面存在自由水分，物料，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，干燥速率恒定且较面的水分，物料含水量随时间成比例减少，干燥速率恒定且较大。大。到了第到了第阶段，物料中含水量减少到某一临界含水量阶段，物料中含水量减少到某一临界含水量时，由于物料内部水分的扩散慢于物料表面的蒸发，不足时，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保持润湿，则

10、物料表面将形成干区，干燥以维持物料表面保持润湿，则物料表面将形成干区，干燥速率开始降低，含水量越小，速率越慢，干燥曲线速率开始降低，含水量越小，速率越慢，干燥曲线CDCD逐渐逐渐达到平衡含水量达到平衡含水量 而终止。而终止。三、实验原理三、实验原理现在学习的是第10页，共29页 在降速阶段，随着水分汽化量的减少，传入的显热在降速阶段，随着水分汽化量的减少，传入的显热较汽化带出的潜热为多，热空气中部分热量用于加热物较汽化带出的潜热为多，热空气中部分热量用于加热物料。物料温度开始上升，料。物料温度开始上升，与与交点处的含水量称为物交点处的含水量称为物料的临界含水量料的临界含水量 ，在图，在图1 1

11、中物料含水量曲线对时间的中物料含水量曲线对时间的斜率就是干燥速率斜率就是干燥速率 ，若干燥速率，若干燥速率 对物料含水量进对物料含水量进行标绘可得图行标绘可得图2 2所示的干燥速率曲线。所示的干燥速率曲线。三、实验原理三、实验原理现在学习的是第11页，共29页 图图1 干燥曲线干燥曲线 图图2 干燥速率曲线干燥速率曲线 干燥速率曲线只能通过实验测得，因为干燥速率不仅取干燥速率曲线只能通过实验测得，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、结构及决于空气的性质和操作条件，而且还受物料性质、结构及所含水分性质的影响。所含水分性质的影响。三、实验原理三、实验原理现在学习的是第12

12、页，共29页123456789101211131-1-风机，风机，2-2-片式阀门（排出空气），片式阀门（排出空气），3-3-入口温度计，入口温度计，4-4-孔板流量计，孔板流量计，5-5-电加热器，电加热器，6-6-电器面板，电器面板，7-7-干球温度计，干球温度计，8-8-湿球温度计，湿球温度计，9-9-电子天平，电子天平，10-10-干燥室，干燥室，11-11-出口温度计，出口温度计，12-12-风速调节阀，风速调节阀，13-13-片式阀门（吸入空气）片式阀门（吸入空气）四、实验流程图四、实验流程图现在学习的是第13页，共29页 空空气气由由风风机机输输送送，经经孔孔板板流流量量计计、再

13、再经经电电加加热热器器后后流流过过干干燥燥室室，然然后后回回入入风风机机循循环环使使用用，空空气气流流动动方方向向如如上上页页图图中中箭箭头所示。头所示。电电加加热热器器由由智智能能数数显显调调节节仪仪设设定定操操作作温温度度，并并使使实实验验的的空空气气温温度度恒恒定定。智智能能数数显显仪仪表表可可以以以以直直观观的的操操作作及及显显示示实实验验过过程程中中的的湿湿球球温温度度，干干燥燥室室前前、后后的的温温度度及及孔孔板板流流量量计计入口的空气温度。入口的空气温度。装装在在风风机机出出口口端端的的热热电电阻阻探探头头用用于于测测量量流流经经孔孔板板时时的的空空气气温度（入口温度），这温度是

14、计算流量的一个参数。温度（入口温度），这温度是计算流量的一个参数。四、实验流程图四、实验流程图现在学习的是第14页，共29页 空空气气流流速速由由风风速速调调节节阀阀12(12(碟碟形形阀阀)调调节节。任任何何时时候候这这个个阀阀都都不不允允许许全全关关，否否则则电电热热器器就就会会因因为为空空气气不不流流动动而而过过热热，引引起损坏，除非两个片阀起损坏，除非两个片阀2 2和和1313全开。全开。风风机机进进口口端端的的片片式式阀阀门门1313用用于于控控制制系系统统所所吸吸入入的的空空气气量量，而出口端的片阀而出口端的片阀2 2则用于调节系统内的热气湿度。则用于调节系统内的热气湿度。本本实实

15、验验设设备备还还可可以以使使用用计计算算机机进进行行数数据据采采集集与与数数据据处处理理，其操作过程如下页所述。其操作过程如下页所述。四、实验流程图四、实验流程图现在学习的是第15页，共29页 操作方法操作方法 开开动动干干燥燥设设备备，启启动动计计算算机机，双双击击桌桌面面上上的的“干干燥燥实实验验”图图标标，按按计计算算机机的的提提示示操操作作并并输输入入资资料料，即即可可开开始始实实验验。同同时时计计算算机机会会实实时时显显示温度和干燥曲线。示温度和干燥曲线。数据采集与处理数据采集与处理现在学习的是第16页，共29页干燥室及试样的准备干燥室及试样的准备试样试样天平天平试样架试样架重重 量

16、量传感器传感器 实验前将已知绝干质量的试样放入水中浸泡片刻，让水分均匀扩散实验前将已知绝干质量的试样放入水中浸泡片刻，让水分均匀扩散至整个试样，然后称取湿试样质量（约吸水至整个试样，然后称取湿试样质量（约吸水60g 60g）。待干燥系统温度稳）。待干燥系统温度稳定后，打开干燥室的门将湿试样放入。定后，打开干燥室的门将湿试样放入。现在学习的是第17页，共29页加热加热2 2 加热加热1 1仪表电源仪表电源风机开关风机开关入口温度入口温度出口温度出口温度总电源开关总电源开关干球温度干球温度湿球温度湿球温度孔板压差孔板压差电流表电流表电器面板及加热控制电器面板及加热控制 依依次次开开启启电电源源总总

17、开开关关、仪仪表表电电源源和和风风机机开开关关，在在干干球球温温度度显显示示面面板板上上设设定定实实验验所所需需的的温温度度值值。按按下下加加热热1 1和和加加热热2 2开关，开始加热。开关，开始加热。现在学习的是第18页，共29页电器面板及加热控制电器面板及加热控制 加加热热1 1由由智智能能数数显显调调节节仪仪控控制制，加加热热2 2通通过过组组合合开开关关由由手手动动控制，用作起动或冬季辅助加热。控制，用作起动或冬季辅助加热。当当干干球球温温度度计计显显示示值值接接近近设设定定值值时时，关关闭闭加加热热2 2，使使加加热热温温度度平平稳稳，如如果果加加热热2 2关关闭闭后后长长期期达达不

18、不到到控控制制温温度度(欠欠温温控控制制)则则应应重开加热重开加热2 2。相反如果超温失控，则应关去加热。相反如果超温失控，则应关去加热2 2乃至加热乃至加热1 1。现在学习的是第19页，共29页湿球温度计湿球温度计本本装装置置是是利利用用干干燥燥室室内内的的正正压压，使使空空气气按按图图中中箭箭头头方方向向向向外外排排出出，以以获获得得较较高高流流速速，同同时时湿湿气气往往外外排排出也可避免系统内湿度增加。出也可避免系统内湿度增加。湿球湿度计示意图湿球湿度计示意图湿度计安装前应检查图中湿度计安装前应检查图中A A处处是否畅通；水从喇叭口加入，注是否畅通；水从喇叭口加入，注意加至刚到意加至刚到

19、U U形管下端顶部为止，形管下端顶部为止，不要过多，以避免流入风道内。不要过多，以避免流入风道内。实验过程，视蒸发情况，中途加实验过程，视蒸发情况，中途加水一、二次。水一、二次。现在学习的是第20页，共29页（1 1）实验前量取试样尺寸（长、宽、高），并记录绝干试）实验前量取试样尺寸（长、宽、高），并记录绝干试样的质量。样的质量。（2 2）将已知绝干质量的试样放入水中浸泡片刻，让水分均匀扩）将已知绝干质量的试样放入水中浸泡片刻，让水分均匀扩散至整个试样，然后取出称取湿试样质量。散至整个试样，然后取出称取湿试样质量。（3 3）检查电子天平是否灵活，并复零位。）检查电子天平是否灵活，并复零位。（4

20、 4）往湿球温度计内入适量的加水。）往湿球温度计内入适量的加水。（5 5）依次开启电源总开关、仪表电源和风机开关，调节）依次开启电源总开关、仪表电源和风机开关，调节蝶形阀蝶形阀1212至预定风速值。适当打开片阀至预定风速值。适当打开片阀2 2和和1313。（6 6）在干球温度显示面板上设定实验所需的温度值。按）在干球温度显示面板上设定实验所需的温度值。按下加热下加热1 1和加热和加热2 2开关，开始加热。待温度接近预定温开关，开始加热。待温度接近预定温五、实验操作要点五、实验操作要点现在学习的是第21页，共29页度度时时，视视情情况况增增减减辅辅助助加加热热器器，避避免免“超超温温失失控控”或

21、或“欠欠温失控温失控”，直至确信控制正常后，才让其自动运行。，直至确信控制正常后，才让其自动运行。（7 7）待待空空气气状状态态稳稳定定后后，打打开开干干燥燥室室门门，将将湿湿试试样样放放到到支支架架上上，关关好好干干燥燥室室的的门门。待待天天平平显显示示一一个个整整数数值值时时，立刻开动第立刻开动第1 1只秒表（实验用只秒表（实验用2 2只秒表）。只秒表）。（8 8）待待水水分分失失去去3g3g后后，停停第第一一只只秒秒表表，与与此此同同时时开开动动第第2 2只只秒秒表表。记记下下干干燥燥时时间间。以以后后每每失失去去3g3g水水，均均记记下下其其干干燥燥时时间间。如如此此反反复复进进行行，

22、直直至至试试样样接接近近平平衡衡水水分分为为止。止。（9 9）实验结束，先关电加热器，使系统冷却后再关风机，）实验结束，先关电加热器，使系统冷却后再关风机，卸下试样，并收拾整理现场。卸下试样，并收拾整理现场。五、实验操作要点（续）五、实验操作要点（续）现在学习的是第22页，共29页六、实验数据处理六、实验数据处理(kg/m(kg/m2 2s)s)式中：式中：干燥速率，干燥速率，kg/kg/（m m2 2s s）；）；A A 干燥表面干燥表面(m(m2 2)；相应的干燥时间相应的干燥时间(s)(s)；汽化的水分量，汽化的水分量，kgkg。现在学习的是第23页，共29页式中：式中：湿物料中绝干物料

23、的质量，湿物料中绝干物料的质量，kgkg；湿物料含水量，湿物料含水量，kgkg水水kgkg绝干料绝干料。负号表示物料含水量随干燥时间的增加而减少。负号表示物料含水量随干燥时间的增加而减少。、分分别别为为时时间间间间隔隔内内开开始始和和终终了了时时湿物料的质量湿物料的质量 kg kg现在学习的是第24页，共29页横横坐坐标标为为相相应应于于某某干干燥燥速速率率下下的的物物料料的的平平均均含水量。含水量。以为纵坐标，某干燥速率下的湿物料的平均含以为纵坐标，某干燥速率下的湿物料的平均含水量为横坐标，即可绘出水量为横坐标，即可绘出干燥速率曲线干燥速率曲线。六、实验数据处理六、实验数据处理现在学习的是第

24、25页，共29页六、实验数据处理六、实验数据处理风速的计算风速的计算1 1、计算体积流量：、计算体积流量：式式中中：流流经经孔孔板板的的空空气气体体积积流流量量，m m3 3/s/s；（表表压压强强约约544Pa544Pa，温温度度与与空空气气入入口口温温度度一一致致）。压差计示值，压差计示值，PaPa；流流经经孔孔板板的的空空气气密密度度，kg/mkg/m3 3，状状态态和和状状态态相相同。同。其中其中空气入口温度，空气入口温度，K。现在学习的是第26页，共29页六、实验数据处理六、实验数据处理风速的计算风速的计算2 2、计算平均风速、计算平均风速U：如如果果孔孔板板流流量量计计的的压压差差

25、示示值值PaPa，平平均均风风速速可按下式计算：可按下式计算：式中：式中：U按流量计算的平均风速，按流量计算的平均风速，m/sm/s；S S2 2干燥室流通截面积，干燥室流通截面积，S S2 2=0.150.2=0.03 m=0.150.2=0.03 m2 2；T T，T T1 1空气入口温度和干燥室前温度，空气入口温度和干燥室前温度，K K。现在学习的是第27页，共29页 实实验验报报告告按按小小论论文文格格式式撰撰写写。报报告告要要有有封封面面和和实实验验任任务务书。报告在实验结束一周内交。书。报告在实验结束一周内交。报告应包括如下几个方面：报告应包括如下几个方面：论文题目论文题目 摘要摘

26、要 关键词关键词 前言前言 实验方法实验方法实验数据处理实验数据处理 实验结果与讨论实验结果与讨论 参考文献参考文献具体要求同以前的实验要求。具体要求同以前的实验要求。七、实验报告要求七、实验报告要求现在学习的是第28页，共29页实验名称：实验名称：干燥实验干燥实验实验小组成员：实验小组成员：方案设计时间：方案设计时间：一一.实验方案设计思路实验方案设计思路二二.实验所需仪器、设备实验所需仪器、设备 三三.实验应测试的参数实验应测试的参数四四.实验步骤实验步骤 五五.实验注意事项实验注意事项要测哪些参数，为什么？要测哪些参数，为什么？（用公式表达）（用公式表达）原始数据记录表（应包括符原始数据记录表（应包括符号和单位）号和单位）实验设计方案实验设计方案,用用A4A4复印纸书写。复印纸书写。纸张左侧留纸张左侧留2cm2cm装订位置。装订位置。八、实验方案设计格式八、实验方案设计格式现在学习的是第29页，共29页