洞 道 干 燥 实 验 装 置

洞  道  干  燥  实  验  装  置

说    明    书

天  津  大  学  化  工  学  院

化 工 基 础 实 验 中 心

2002年10月

                 目      录

     一. 装置的用途和特点

     二. 装置的基本情况

     三. 装置的使用方法

     四. 附录

（一） 仪表参数的初始设置

（二）调试实验的结果

一. 装置的用途和特点

    (一) 用途

    1. 供学生做实验，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. 供学生学习干湿球温度湿度计的使用方法，学习被干燥物料与热空气之间对流传热系数的测定方法。

    3. 供学生通过实物了解干燥操作中废气循环的流程和概念。

    4. 为学生提供一个由气体流量计读数求指定截面处气体流速的实际例子，以便掌握其计算方法。

    5. 实验研究恒速干燥速率，临界湿含量，平衡湿含量随其影响因素的变化规律。

   (二) 特点

    1. 结构紧凑，占地面积小。   

    2. 干燥介质空气流量的调节范围大。

    3. 耗能量小。

    4. 实验操作十分方便。

    5. 可以很容易地测得常见的典型的干燥曲线，干燥速率曲线和恒速段热空气与被干燥物表面之间的对流传热系数。

二. 装置的基本情况

    (一) 流程示意见图 1 

    (二) 一些部件和设备的简单情况

    1. 洞道干燥器: 空气流通的横截面积见表 2     

    2. 鼓风机:上海兴益电器厂BYF7132型三相低噪声中压风机，最大出口风压为1.7[kPa]，电机功率为0.55 [kW]。

    3. 空气预热器: 三个电热器并联， 每个电热器的额定功率为450 [W]，额定电压为220 [∨]

4. 重量变送器: 量程0-200[g]，精度0.1级，输出0-5[V]，供电电源12[VDC]。

5. 压差变送器: 量程0-10[kPa], 精度0.5级，输出4-20[mA]，供电电源24[VDC]。

6．显示仪表：a.重量显示:输入0-5[V],显示0-200[g]，供电电源220[VAC]。

           b.压差显示:输入4-20[mA], 显示0-4[kPa]，供电电源220[VAC]。

           c.温度显示:输入Cu50, 显示-50-150[℃]，供电电源220[VAC]。

d.温度显示控制仪表:输入Cu50, 显示-50-150[℃]，输出0-5[V],供电电源220[VAC]。(具体使用方法参见仪表使用说明书)

    7．被干燥物的试样。

    被干燥物料为工业呢，每一套装置所用某种纺织布料的干燥面积、绝干物料量可能稍有差别，具体数值见调试实验的数据表，表2等。

图1  实验装置流程图

1.中压风机；2.孔板流量计；3. 空气进口温度计；4.重量传感器；5.被干燥物料；6.加热器；

7.干球温度计；8.湿球温度计；9.洞道干燥器；10.废气排出阀；11.废气循环阀；

12.新鲜空气进气阀；13.干球温度显示控制仪表；14.湿球温度显示仪表；

15.进口温度显示仪表；16.流量压差显示仪表；17.重量显示仪表；18.压力变送器。

三. 装置的使用方法

    (一)实验前的准备工作

    1. 将被干燥物料试样进行充分的浸泡。

    2. 向湿球温度湿度计的附加蓄水池内，补充适量的水， 使池内水面上升至适当位置。

    3. 将被干燥物料的空支架安装在洞道内。

    4. 调节新空气入口阀到全开的位置。

    (二) 装置的实验操作方法

    1. 按下电源开关的绿色按键，在按风机开关按钮，开动风机。

2. 调节三个蝶阀到适当的位置，将空气流量调至指定读数。

    3. 在温度显示控制仪表上，按住[set]键2、3秒钟，直至sv窗口显示[SU]，此时pv窗口所显示的即为干燥器的干球温度所要达到的指定值，可通过仪表上的上移、左移键改变指定值，指定值设定好后按一下[set]键，改变到下一参数的设定（此后的参数不需改变），然后按一下[A/M]键回到仪表控制状态。按下加热开关，让电热器通电。

4. 干燥器的流量和干球温度恒定达5分钟之后并且数字显示仪显示的数字不在增长，即可开始实验。此时，读取数字显示仪的读数作为试样支撑架的重量(GD)。

    5. 将被干燥物料试样从水盆内取出，控去浮挂在其表面上的水份(使用呢子物料时，最好用力挤去所含的水分，以免干燥时间过长。将支架从干燥器内取出，再将支架插入试样内直至尽头)。

    6. 将支架连同试样放入洞道内，并安插在其支撑杆上。注意:不能用力过大，使传感器受损。

    7. 立即按下秒表开始计时，并记录显示仪表的显示值。然后每隔一段时间记录数据一次( 记录总重量和时间 )，直至减少同样时间重量的减少是恒速阶段所用时间的8倍时，即可结束实验。注意: 最后若发现时间已过去很长，但减少的重量还达不到所要求的克数，则可立即记录数据。

    (三) 装置使用的注意事项

    1. 在安装试样时，一定要小心保护传感器，以免用力过大使传感器造成机械性损伤。

    2. 在设定温度给定值时，不要改动其它仪表参数，以免影响控温效果。

3. 为了设备的安全，开车时，一定要先开风机后开空气预热器的电热器。停车时则反之。

4．突然断电后，在次开启实验时，检查风机开关、加热器开关是否已被按下，如果被按下，请再按一下使其弹起，不再处于导通状态。

四. 附录

(一)仪表参数的初始设置

表1 仪表参数的初始设置值表 

    1. 调试实验的数据见表2， 表中符号的意义如下:

    S─干燥面积， [m2]

    GC─绝干物料量， [g]

    R─空气流量计的读数， [kPa]

    To─干燥器进口空气温度， [℃]

    t─试样放置处的干球温度， [℃]

    tw─试样放置处的湿球温度， [℃]

    GD─试样支撑架的重量， [g]

    GT─被干燥物料和支撑架的"总重量"， [g]

    G─被干燥物料的重量， [g]

    T─累计的干燥时间， [S]

    X─物料的干基含水量， [kg水／kg绝干物料]

    XAV─两次记录之间的被干燥物料的平均含水量， [kg水／kg绝干物料]

    U─干燥速率， [kg水／(s·m2)]

    2. 数据的计算举例

    以表2所示的实验的第i和i＋1组数据为例

  (1) 公式:  被干燥物料的重量 G:

，[g]                                              (1)

，[g]                                            (2)

      被干燥物料的干基含水量 X:

， [kg水／kg绝干物料]                               (3)

，[kg水／kg绝干物料]                              (4)

      两次记录之间的平均含水量 XAV                

，[kg水／kg绝干物料]                             (5)

      两次记录之间的平均干燥速率  

，[kg水／(s·m2)]          (6)

      干燥曲线X─T曲线，用X、T数据进行标绘，见图 2。

      干燥速率曲线U─X曲线，用U、XAV数据进行标绘，见图 3 。

      恒速阶段空气至物料表面的对流传热系数

，[Ｗ／(m2℃)]                             (7)

       流量计处体积流量∨t[m3／h]用其回归式算出。

由流量公式[1]计算

其中，c0-孔板流量计孔流系数，c0=0.65

      A0-孔的面积  m2

      d0-孔板孔径 ， d0 =0.040 m  

      - 空气入口温度（及流量计处温度）下的体积流量，m3/h ；

     -孔板两端压差，Kpa

     -空气入口温度（及流量计处温度）下密度，Kg/m3。

       干燥试样放置处的空气流量

，[m3／h]                                         (9)

       干燥试样放置处的空气流速

，[m／s]                                            (10)

   (2) 数据:以第一次实验数据为例进行计算(见表２)

       i＝1

i＋1＝2

GT，i＝150.6 [g]

GT，i＋1＝149.8 [g]

GD＝91.9 [g]

由式(1)(2)得: Gi＝58.7[g]，  Gi＋1＝57.9[g]

GC＝22.5 [g]

由式(3)(4)得: Xi＝1.60 [kg水／kg绝干物料]， Xi＋1＝1.5733 [kg水／kg绝干物料] 

由式(5)得:  XAV＝1.5911 [kg水／kg绝干物料]

S＝2×0.144×0.082=0.023124[m2]

Ti＝0 [s]，  Ti＋1＝180 [s]

由式(6)得: U＝1.922×10-4 [kg水／(s·m2)]