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学
院:
化学工程学院
专
业:
化学工程与工艺
班
级:
化工 班
姓
学
名:
号:
序号:
同组者姓名:指导教师:日期:
一、试验目的
生疏常压洞道式〔厢式〕枯燥器的构造和操作;
测定在恒定枯燥条件〔即热空气温度、湿度、流速不变,物料与气流的接触方式不变〕下的湿物料枯燥曲线和枯燥速率曲线;
测定该物料的临界湿含量X;
0
把握有关测量和掌握仪器的使用方法。
二、根本原理
当湿物料与枯燥介质相接触时,物料外表的水分开头气化,并向四周介质传递。依据枯燥过程中不同期间的特点,枯燥过程可分为两个阶段。
第一个阶段为恒速枯燥阶段。在过程开头时,由于整个物料的湿含量较大,其内部的水分能快速地到达物料外表。因此,枯燥速率为物料外表上水分的气化速率所掌握,故此阶段亦称为外表气化掌握阶段。在此阶段,枯燥介质传给物料的热量全部用于水分的气化,物料外表的温度维持恒定〔等于热空气湿球温度〕,物料外表处的水蒸汽分压也维持恒定,故枯燥速率恒定不变。
其次个阶段为降速枯燥阶段,当物料被枯燥到达临界湿含量后,便进入降速枯燥阶段。此时,物料中所含水分较少,水分自物料内部向外表传递的速率低于物料外表水分的气化速率,枯燥速率为水分在物料内部的传递速率所掌握。故此阶段亦称为内部迁移掌握阶段。随着物料湿含量渐渐削减,物料内部水分的迁移速率也渐渐减小,故枯燥速率不断下降。
恒速段的枯燥速率和临界含水量的影响因素主要有:固体物料的种类和性质;固体物料层的厚度或颗粒大小;空气的温度、湿度和流速;空气与固体物料间的相对运动方式。
恒速段的枯燥速率和临界含水量是枯燥过程争论和枯燥器设计的重要数据。本试验在恒
定枯燥条件下对毛毡物料进展枯燥,测定枯燥曲线和枯燥速率曲线,目的是把握恒速段枯燥速率和临界含水量的测定方法及其影响因素。
⒈枯燥速率的测定
U=dW”»
Sdt
DW”
SDt
〔7-1〕
式中:U—枯燥速率,kg/〔m2·h〕;
S—枯燥面积,m2,〔试验室现场供给〕;
Dt—时间间隔,h;
DW”—Dt
时间间隔内枯燥气化的水重量,kg。
⒉物料干基含水量
X=G”-Gc” 〔7-2〕
Gc”
式中:X—物料干基含水量,k***/kg绝干物料;
G”—固体湿物料的量,kg;Gc”—绝干物料量,kg。
⒊恒速枯燥阶段,物料外表与空气之间对流传热系数的测定
Uc=
dW”= dQ”
a(t-t )
= w
〔7-3〕
Sdt
a=Uc×rtw
t-t
r Sdt r
tw tw
〔7-4〕
w
式中:a—恒速枯燥阶段物料外表与空气之间的对流传热系数,W/〔m2·℃〕;
Uc—恒速枯燥阶段的枯燥速率,kg/〔m2·s〕;
t —枯燥器内空气的湿球温度,℃;
w
t—枯燥器内空气的干球温度,℃;
r —t ℃下水的气化热,J/kg。
tw w
⒋枯燥器内空气实际体积流量的计算
由节流式流量计的流量公式和抱负气体的状态方程式可推导出:
V =V
t t0
´273+t
273+t
〔7-5〕
0
式中:V—枯燥器内空气实际流量,m3/s;
t
t —流量计处空气的温度,℃;
0
Vt0
—常压下t℃时空气的流量,m3/s;
0
2´DP
r
t—枯燥器内空气的温度,℃。
V =C
t0 0
A ´
0
〔7-6〕
式中:C
0
—流量计流量系数,C
0
A
0
=
=pd2
4 0
〔7-7〕
A—节流孔开孔面积,m2;
0
d—节流孔开孔直径,d=;
0 0
ΔP—节流孔上下游两侧压力差,Pa;
ρ—孔板流量计处t0时空气的密度,kg/m3。
三、试验装置
装置流程
空气用风机送入电加热器,经加热的空气流入枯燥室,加热枯燥室中的湿毛毡后,经排出管道排入大气中。随着枯燥过程的进展,物料失去的水重量由称重传感器和智能数显仪表记录下来。试验装置如图1所示。
图1枯燥装置图
1-风机2-可移动试验框架3-旁路阀4-气路管道5-差压传感器6-不锈钢孔板流量计
7-电加热管8-风量均布器9-支杆10、11-湿球、干球温度传感器12-可视门13-周密称重传感器14-蝶阀315-蝶阀216-蝶阀117-总电源空气开关18-仪表电源开关19-变频器电源开关20-风机电源切换开关21-电加热管停顿按钮22-干球温度手自动切换开关及手动调整旋钮23-干球温度自动调整仪24-指示灯25-电加热管启动按钮26-加热管电压指示27-智能风量掌握仪28-智能多路液晶显示仪29-变频器
风机电源切换开关:有三个位:直接、停顿、变频分别为风机电源由电网直接供给、风机停顿和风机电源由变频器供给。
智能多路液晶显示仪的1~3通道分别为:空气流量、湿球温度、称重重量。
风机电源切换开关:为3位开关,当开关打到左边位置时为直接电源给风机供
电;当开关打到中间位置时为停顿位置;当开关打到右边位置时为变频器输出电源给风机供电。相应上面的指示灯指示的是直接风机供电时的风机电源指示。
风量掌握:可通过仪表实现自动掌握及调整旋钮实现手动风量掌握,但风量不得低于50m3/h,否则会由于风量过小而使烧坏加热管。掌握方法是:1〕手动掌握时,将风量手自动切换开关打到手动位置,通过调整手动旋钮即可对变频器输出掌握,从而掌握风机风量;2〕自动掌握时,将手自动切换开关打到自动位置,这时可通过仪表对变频器输出掌握,从而也实现了对风机风量的掌握。
主要设备及仪器
〔1〕鼓风机:MY250W,250W
〔2〕电加热器:
〔3〕枯燥室:180mm×180mm×1250mm
枯燥物料:湿毛毡
称重传感器:YZ108A型,0~300g。
四、试验步骤与留意事项
1、试验步骤
1〕.翻开仪表掌握柜上的仪表电源开关,开启仪表。
2〕.翻开仪表掌握柜上的风机电源开关,开启风机,这时加热管停顿按钮灯亮。
3〕.按下加热管启动按钮,启动加热管电源,刚开头加热时,翻开加热管电源开关,可通过仪表实现自动掌握及调整旋钮实现手动掌握干球温度。其方法是:〔1〕手动掌握时,将手自动切换开关打到手动位置,通过调整手动旋钮即可对加热管电压实现掌握,从而掌握干球温度;〔2〕自动掌握时,将手自动切换开关打到自动位置,这时可通过仪表对加热管的电压进展掌握,从而也实现了对干球温度的掌握。枯燥室温度〔干球温度〕要求恒定在70℃。
4〕.将毛毡参加肯定量的水并使其润湿均匀,留意水量不能过多或过少。
5〕.当枯燥室温度恒定在70℃时,肯定在教师的指导下或由教师将湿毛毡格外留神地悬挂于称重传感器下的托盘上。放置毛毡时应特别留意不能用力下拉,因称重传感器是格外周密的仪器,且其测量上限仅为300克,略微的力均会完全损坏称重传感器导致不能再使用。
6〕.记录时间、毛毡和剩余水的重量〔即为重量显示仪的读数〕,每分钟记录一次数据;
每两分钟记录一次干球温度和湿球温度。
7〕.待毛毡恒重时,即为试验终了时,按下停顿按钮,停顿加热,留意保护称重传感器,肯定在教师的指导下或由教师格外留神地取下毛毡。
8〕.等20分钟后,当干球温度降到30度左右时关闭风机电源、关闭仪表电源,清理试验设备。
2、留意事项
1〕.必需先开风机,后开加热器,否则加热管可能会被烧坏。
2〕.特别留意传感器是格外周密的仪器,且其负荷量仅为300克,放取毛毡时必需格外留神,确定不能下拉或用力上提,否则会完全损坏称重传感器导致不能再使用。
3〕.风量不得低于50m3/h,否则会由于风量过小而烧坏加热管。
〔附页〕
本试验中:托盘质量m1=
毛毡绝干质量Gc’=
毛毡枯燥面积S=
以时间t=2min时为例计算:
固体湿物料的量G’=〔-〕g==
物料干基含水量X=〔G-Gc’〕/Gc’=(-)/=
ΔW’=-=
时间/min
质量/g
固体湿物料的 物料干基含水量
Dt时间间隔内枯燥
枯燥速率U/kg/
枯燥速率U=ΔW’/〔S*Δt〕=/(*10-4*1/60)=/〔m2·h〕以此方法计算得到下表:
量G’/kg
X/kg
气化的
水分量
Δ
〔m2·h〕
1
W’/kg
0
0
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
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28
29
30
31
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36
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39
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41
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44
45
46
47
48
49
50
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图表制作
①依据上表以干基含水量X为纵坐标,以t/min为横坐标,可得到如下曲线图可以作得枯燥曲线图:
②依据上表以X为横坐标,以U为纵坐标可作得枯燥速率曲线:
由上图可知,物料的临界湿含量X0=
七、结果分析与争论
由图可以看出,试验所得结果不是很抱负,主要缘由可能是试验仪器自动加热装置存在损坏,所以使得试验数据消灭肯定的误差。
八、思考题解答
毛毡含水是什么性质的水分?
答:毛毡含水有自由水和平衡水,其中枯燥除去的为自由水。
试验过程中干、湿球温度计是否变化?为什么?
答:干球温度是变化的。干球温度是指空气温度,由于空气流量是不稳的,枯燥温度是在70℃上下波动的。
湿球温度也是在变化的。由于失水量是在变化的,同时干球温度也是变化的。
恒定枯燥条件是指什么?
答:在间歇枯燥试验中,用大量的热空气枯燥少量的湿物料,空气的温度、湿度、气速及流淌方式都恒定不变。
如何推断试验已完毕?
答:毛毡恒重,即重量显示仪的读数不变。但实际试验中不行能消灭恒定不变的状况,会有上下的小浮动。