干燥实验

一、实验目的

1、了解气流常压干燥设备的基本流程和工作原理。 2、掌握物料干燥速率曲线的测定方法。

3、了解操作条件改变对不同的干燥阶段所产生的影响。 二、实验任务

1、测定物料（纸板或其他）在恒定干燥工况下的干燥速率曲线及传质系数 2、研究风速对物料干燥速率曲线的影响。 3、研究气流温度对物料干燥速率曲线的影响 三、实验原理 1. 干燥曲线

干燥曲线即物料的自由含水量X与干燥时间τ的关系曲线，它反映了物料在干燥过程中，自由含水量随干燥时间变化的关系。物料干燥曲线的具体形状因物料性质及干燥条件而有所不同，其基本变化趋势如图1(a)所示。干燥曲线中BC段为直线，随后的一段CD为曲线，直线和曲线的交接点为临界点C，临界点时物料的含水量称为临界含水量，用Ac表示。 2. 干燥速率曲线

干燥速率曲线是干燥速率XA与物料的自由含水量Ac的关系曲线。如图1(b)所示。因为干燥速率不仅取决于空气的性质和操作条件，而且还与物料的结构及所含水份的性质有关，所以干燥速率曲线只能通过实验测得。

图4-10 恒定空气条件下的干燥曲线

从图1(b)的干燥速率曲线可以非常明显地看出，物料干燥基本可分为两个阶段BC段，即等速干燥阶段及降速干燥阶段CE段。

干燥速率是指单位时间内从被干燥物料的单位汽化面积上所汽化的水分量，用微分式表示，即为：

（1）

式中：NA：干燥速率, kg/m2· s；

A：被干燥物料的汽化面积, m2； dt ：干燥进行时间, s；

dW：在dt 时间内从被干燥物料中汽化的水份量, kg。 实验可按下式作近似计算

（2）

式中：Δt ：干燥进行时间, s；

：在Δt 时间内从被干燥物料中汽化的水份量, kg。

从（2）式可以看出，干燥速率NA为Δτ 区间内的平均干燥速率，故其所对应的物料含水量X为某一干燥速率下的物料平均含水量X平。

（3）

式中：X平：某一干燥速率下，湿物料的平均含水量，kg水/kg绝干物料； Gi, Gi+1：分别为Δτ时间间隔内开始和终了时湿物料的量, kg； GC：湿物料中绝干物料的量, kg。

由X平~τ、NA ~X平作图可分别得到干燥曲线和干燥速率曲线。 3. 传质系数KH的求取

在恒定的干燥情况下，物料干燥的传质速率方程为：

（4）

（5）

式中：NA：恒速阶段干燥速率, kg/m2× s；

KH：以湿度差为推动力的传质系数, kg/m2× s× D H； H：空气的湿度，kg/kg干空气；

Hs,tw：tw时空气的饱和湿度，kg/kg干空气；

四、实验装置介绍

参看图2－22，空气由风机1输送，经孔板流量计2、电热器5后流人干燥室6，对试样7进行干燥，干燥后的废气再经风机循环使用。电加热器由晶体管继电器控制，使空气的温度恒定，于燥室的前方装有干球及湿球温度计，干燥室后也装有干球温度计，用以测量干燥室内空气的热状况。风机出口端的温度计用以测量流经孔板流量计的空气温度，空气流速用蝶阀4调节，任何时候都不允许全关，否则电加热器就会因为空气不流动引起过热而损坏。风机出口端的片式阀门用于控制系统所吸入的新鲜空气，而出口的片式阀门则用于调节系统向外界排出的废气量。

五、实验操作演示 略

六、实验分析思考

1、在70—80摄氏度的空气流中干燥，经过相当长的时间，能否得到绝干物料？为什么？通常要获得绝干物料采用什么方法？

2、测定干燥速率曲线有何意义？它对设计干燥器及指导生产有些什么帮助？

3、使用废气循环对干燥作业有什么好处？干燥热敏性物料或易变形、开裂的物料为什么多使用废气循环？怎样调节新鲜空气和废气的比例？ 4、为什么在操作过程中要先开鼓风机送风后再开电热器？