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实验一 洞道干燥实验
一、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。
3、通过实物了解干燥操作中废气循环的流程和概念； 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。
二、实验原理
当湿物料与干燥介质相接触时，物料表面的水分开始气化，并向周围介质传递。根据干燥过程中不同期间的特点，干燥过程分为两个阶段。
第一阶段为恒速干燥阶段。在过程开始时，由于整个物料的湿含量较大，其内部的水分能迅速地达到物料表面。因此，干燥速率为物料表面上水分的气化速率所控制，故此阶段也称为表面气化控制阶段。在此阶段，干燥介质传给物料的热量全部用于水分的气化，物料表面的温度维持恒定（等于热空气湿球温度），物料表面处的水蒸气分压也维持恒定，故干燥速率恒定不变。
第二阶段为降速干燥阶段，当物料被干燥达到临界湿含量后，便进入降速阶段。此时，物料中所含水分较少，水分自物料内部向表面传递的速率低于物料表面水分的气化速率，干燥速率为水分在物料内部的传递速率所控制，故此阶段亦称为内部迁移控制阶段。随着湿含量逐渐减少，物料内部水分的迁移速率也逐渐减小，故干燥速率不断下降。恒速段的干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纸浆板进行干燥，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。
1、干燥速率的测定
U??GCdXG?X
??CAd?A?? 式中：U — 干燥速率（kg/m2.s） A — 干燥面积（m2） Δτ— 时间间隔（s） GC — 绝干物料量（kg）
ΔX — 时间间隔内干燥气化的干基含水量
2、被干燥物料的重量G
G?GT?GD
式中：GT — 被干燥物料和支撑架的总质量（kg） GD — 式样支撑架的质量（kg）
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3、物料的干基含水量X
X?G?GC GC 4、恒速阶段的对流传热系数α
??USrtw Q?A?tt?tw式中：t — 试样放置处的干球温度（℃）
tw — 试样放置处的湿球温度（℃） US — 临界干燥速率（kg/m2.s）
rtw — 湿球温度下水的汽化潜热（J/kg. ℃）
5、试样放置处空气流速的计算
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：
V流?V20?273?t0273?t
?273?20273?t0式中：V流 — 试样放置处空气流量（m2/s）
V20 — 常压下20℃时空气的流量（m2/s）；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（℃）
三、实验装置简介
本实验装置是一台厢式干燥器，它能提供一定温度范围，一定流速的空气流，以便测定块状试样和散粒试样的干燥速率曲线，其流程图如下:
1.风机 2.片式阀门 3.热电偶探头 4.孔板流星计 5.电加热器 6.热电偶探头 7.电器板 8.热电偶探头 9.湿球温度探头 10.孔板压差计 1l.拉力电子称 12.热电偶探头 13.片式阀门 14.风速调节阀
图6 洞道干燥实验装置流程图
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空气由风机输送、经孔板流量计、再经电加热器后流过干燥室、然后回入风机循环使用。电加热器由温度控制仪器设定操作温度，并使实验的空气温度恒定，装在风机出口端的节点温度计探头用于测量流经孔板时的空气温度，这温度是计算流量的一个参数。空气流速由阀14（蝶形阀）调节。任何时候这阀都不允许全关，否则电加热器就会因空气不流动而过热，引起损坏。当然，如果全开了两个片式阀门（13）则除外。风机进口端的片式阀用以控制系统所吸入的生气量，而出端的片式阀则用于调节系统向外界排出的废气量。如试样数量较多，可适当打开这两个阀门，使系统内空气温度湿度恒定，若试样数量不多，也可以不开启。
四、实验步骤
1、实验前的准备工作
(1)事先将试样放在电热干操箱的试样架内，用105℃左右温度烘约2小时，冷却后称量，得出试样绝于质量（Gc）。
(2)实验前将试样加水约90克（对150×100×7mm的纸板试样而言）稍候片刻，让水份均匀扩散至整个试样，然后称取湿试样质量。
⑶检查推拉杆是否录活，并复零位。往湿球温度计加水。 ⑷熟悉秒表使用方法。
⑸全开新鲜空气进口阀和废气排出阀，全关废气循环阀。 ⑹将空气流量调节阀全开，以启动时保护电机。
⑺将空气预热器加热电压调节旋钮拧至全关状态。防止启动时功率过大，烧坏加热器。 2、实验方法
⑴启动风机，用空气流量调节阀将空气流量调至预定读数。
⑵按下空气预热器的电源开关，开启加热器，调节温度至预定值，使干燥器的干球温度达到指定值。
⑶干燥器的空气流量和干球温度恒定5分钟后，开始实验。 ⑷开干燥室门将湿试样放入，套入试样架内。
⑸读出并记录试样放入时的重量，当试样的水分蒸发使天平达到平衡状态时，立即按下秒表开始计时，并记录重量。以后总重量每减少3克或2克记录数据一次（总重和时间）直至减少同样克数所用时间是恒速阶段时间的3倍时，即可结束实验。
注意：最后若发现时间已过去很长，而减少的重量还达不到所要求的克数，则可立即人为使天平处于平衡状态，并同时记录数据。
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五、干燥实验数据记录与处理
试样物料：某木化学浆板 试样尺寸： 150×100×7 （长×宽×厚，毫米） 试样绝干质量：Gc =71.54 克 ； 开始时湿试样质量：G=187.5克 实验段洞道截面尺寸 200mm×150mm
序 号 湿试样质量 G[克] 187.5 时间间隔 [分秒] △? 流量计示 值R[mm] 风机出干燥室口温度 前温度 T[0C] t2[oC] 湿球 温度 tw[oC] 干燥室计算结果 湿料含水量 后温度干燥速率 t’2[0C] u(kg/m2.s) （kg/kg绝干） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
0 21.5 21.5 21.5 21.5 21.5 21.5 21.5 21.5 21.5 21.5 21.5 21.5 21.5 21.5 21.5 21.5 21.5 21.5 21.5 21.5 21.5 21.5 50.5 50.5 50.1 50.3 50.2 50.2 50.3 50.4 50.4 50.4 50.4 50.5 50.5 50.5 50.5 50.5 50.7 50.7 50.7 50.7 50.8 50.8 75.5 75.7 75.7 75.8 75.8 75.8 75.8 75.8 75.8 75.8 75.8 75.8 75.8 75.8 75.8 75.8 75.8 75.8 75.8 75.8 75.8 75.8 8
35.5 36.0 36.2 36.5 37.0 38.0 37.0 36.7 36.5 36.8 37.0 37.2 36.8 36.5 36.8 37.2 37.2 37.6 36.2 37.0 37.5 37.1 73.5 73.5 73.3 73.3 73.2 73.3 73.3 73.3 73.3 73.3 73.3 73.3 73.3 73.3 73.3 73.3 73.3 73.3 73.3 73.3 73.3 73.3 184.5 3’31’’ 181.5 3’25’’ 178.5 3’19’’ 175.5 3’07’’ 172.5 3’08’’ 169.5 3’24’’ 166.5 3’20’’ 163.5 3’14’’ 160.5 3’09’’ 157.5 3’20’’ 154.5 3’15’’ 151.5 3’24’’ 148.5 3’25’’ 145.5 3’15’’ 142.5 3’20’’ 139.5 3’40’’ 136.5 3’49’’ 133.5 3’54’’ 130.5 4’24’’ 127.5 5’12’’ 124.5 5’18’’