洞道干燥实验(设计型)设计者：实验小组成员：设计时间：2013-1-9一、实验目的：了解常压干燥设备的构造，基本流程和操作；测定物料干燥速率曲线及传质系数；研究气流速度和气流温度对干燥速率曲线的影响。二、实验原理及说明：1、干燥曲线干燥曲线即物料的干基含水量x与干燥时间θ的关系曲线。它说明物料在干燥过程中，干基含水量随干燥时间的变化关系：X=F(θ)（1）典型的干燥曲线如图3-11所示。实验过程中，在衡定的干燥条件下，测定物料总质量随时间的变化，直到物料的质量恒定为止。此时物料与空气间达到平衡状态，物料中所含水分即为该空气条件下的平衡水分。然后将物料的绝干质量，则物料的瞬间干基含水量为：（Kg水/kg绝干物料）（2）式中：W——物料的瞬间质量（kg）WC——物料的绝干质量（kg）将X对θ进行标绘，就得到如下图所示的干燥曲线。图1、干燥曲线和干燥速率曲线干燥曲线的形状由物料性质和干燥条件决定。2、干燥速率曲线干燥速率曲线是指在单位时间内，单位干燥面积上气化的水分质量。（3）A——干燥面积（m2）W——从被干燥物料中除去的水分质量（kg）干燥面积和绝干物料的质量均可测得，为了方便起见，可近似用下式计算干燥速率：[kg/m2s]或[g/m2s]（4）本实验是通过测出每挥发一定量的水分（Δw）所需要的时间（Δθ）来实现测定干燥速率的。影响干燥速率的因素很多，它与物料性质和干燥介质（空气）的情况有关。在干燥条件下不变的情况下，对同类物料，当厚度和形状一定时，速率Na是物料干基含水量的函数。Na=f(X)（5）3、传质系数(恒速干燥阶段)干燥时在恒速干燥阶段，物料表面与空气之间的传热速率和传质速率可分别以下面两式表示：（6）（7）——由空气传给物料的热量（KJ）α——对流传热系数（Kw/m2℃）t、tw——空气的干、湿球温度（℃）KH——以湿度差为推动力的传质系数（kg/m2s△H）Hw、H——与t、tw相对应的空气的湿度（kg/kg干空气）当物料一定，干燥条件恒定时，α，KH的值也保持恒定。在恒速干燥阶段物料表面保持足够润湿，干燥速率由表面水分汽化速率所控制。若忽略以辐射及传导方式传递给物料的热量，则物料表面水分汽化所需要的潜热全部由空气以对流的方式供给，此时物料表面温度即空气的湿球温度tw,水分汽化所需热量等于空气传入的热量，即：rw—tw时水的汽化潜热（KJ/Kg）（8）因此有：即：（9）（10）对于水—空气干燥传质系统，当被测气流的温度不太高，流速＞5m/s时，上式（10）又可简化为：（11）KH的计算：（1）查H、Hw：由干湿球温度t、tw，根据湿焓图或计算出相应的H，Hw；（2）计算流量计处的空气性质：因为从流量计到干燥室虽然空气的温度、相对湿度发生变化，但其湿度未变。因此，我们可以利用干燥室处的H来计算流量计处的物性。已知测得孔板流量计前气温是tL，则：流量计处湿空气的比体积：vH=(2.83×10-3+4.56×10-3H)(t+273)[kg水/m3干气]流量计处湿空气的密度是：ρ=（1+H）/vH[kg/m3湿气]（3）计算流量计处的质量流量m[kg/s]：测得孔板流量计的压差计读数为ΔP[Pa]：流量计的孔流速度：[m/s]流量计处的质量流量：m=u0×A0×ρ[kg/s]A0为孔板孔面积（4）干燥室的质量流速G[kg/m2s]：虽然从流量计到干燥室空气的温度、相对湿度、压力、流速等均发生变化，但两个截面的湿度H和质量流量m却一样。因此，我们可以利用流量计处的m来计算干燥室处的质量流速G：干燥室的质量流速为：G=m/A[kg/m2s]A为干燥室的横截面积（5）传热系数α的计算：干燥介质（空气）流过物料表面可以是平行的，也可以是垂直的，也可以是倾斜的。实践证明，只有空气平行物料表面流动时，其对流传热系数最大，干燥最快最经济。因此将干燥物料做成薄板状，其平行气流的干燥面最大，而在计算传热系数时，因为两个垂直面面积较小、传热系数也远远小于平行流动的传热系数，所以其两个横向面积的影响可忽略。采用α经验式：对水-空气系统，当空气流动方向与物料表面平行，其质量流速G=0.68~8.14kg/m2s；t=45~150℃。[kw/m2℃]（12）（6）计算KH：由（12）计算出α代入（11）式即可用式计算出传质系数KH。实验装置图1洞道式干燥装置本装置由离心式风机送风，先经过一圆管经孔板流量计测风量，经电加热室加热后，进入方形风道，流入干燥室，再经方变圆管流入蝶阀可手动调节流量（本实验装置可由调节风机的频率来调节风量，实验时蝶阀处于全开状态），流入风