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流化床干燥与洞道干燥特性曲线测定实验

华南农业大学理学院09材料化学1林裕欣200930750117

1.实验目的

1.1了解洞道式干燥装置的基本结构、工艺流程和操作方法。

1.2学习测定物料在恒定干燥条件下干燥特性的实验方法。

1.3掌握根据实验干燥曲线求取干燥速率曲线以及恒速阶段干燥速率、临界含水

量、平

衡含水量的实验分析方法。

1.4实验研究干燥条件对于干燥过程特性的影响。

2.基本原理

在设计干燥器的尺寸或确定干燥器的生产能力时，被干燥物料在给定干燥条

件下的干燥速率、临界湿含量和平衡湿含量等干燥特性数据是最基本的技术依据

参数。由于实际生产中的被干燥物料的性质千变万化，因此对于大多数具体的被

干燥物料而言，其干燥特性数据常常需要通过实验测定。

按干燥过程中空气状态参数是否变化，可将干燥过程分为恒定干燥条件操作

和非恒定干燥条件操作两大类。若用大量空气干燥少量物料，则可以认为湿空气

在干燥过程中温度、湿度均不变，再加上气流速度、与物料的接触方式不变，则

称这种操作为恒定干燥条件下的干燥操作。

2.1干燥速率的定义

干燥速率的定义为单位干燥面积（提供湿分汽化的面积）、单位时间内所除去的

湿分质量。即

2

式中，U－干燥速率，又称干燥通量，kg/（ms）；

2

A－干燥表面积，m；

W－汽化的湿分量，kg；

τ－干燥时间，s；

Gc－绝干物料的质量，kg；

X－物料湿含量，kg湿分/kg干物料，负号表示X随干燥时间的增加而减少。

2.2干燥速率的测定方法

将湿物料试样置于恒定空气流中进行干燥实验，随着干燥时间的延长，水分不断

汽化，湿物料质量减少。若记录物料不同时间下质量G，直到物料质量不变为止，

也就是物料在该条件下达到干燥极限为止，此时留在物料中的水分就是平衡水分

*

X。则物料中瞬间含水率X为

计算出每一时刻的瞬间含水率X，然后将X对干燥时间τ作图，如图10－1，即

为干燥曲线。

图10－1恒定干燥条件下的干燥曲线

上述干燥曲线还可以变换得到干燥速率曲线。由已测得的干燥曲线求出不同X

下的斜率dX/dτ，再由式（10－1）计算得到干燥速率U，将U对X作图，就是

干燥速率曲线，如图10－2所示。

图10－2恒定干燥条件下的干燥速率曲线

2.3干燥过程分析

预热段见图10－1、10－2中的AB段或A’B段。物料在预热段中，含水率

略有下降，温度则升至湿球温度t,干燥速率可能呈上升趋势变化，也可能呈下

W

降趋势变化。预热段经历的时间很短，通常在干燥计算中忽略不计，有些干燥过

程甚至没有预热段。本实验中也没有预热段。

恒速干燥阶段见图10－1、10－2中的BC段。该段物料水分不断汽化，含水率

不断下降。但由于这一阶段去除的是物料表面附着的非结合水分，水分去除的机

理与纯水的相同，故在恒定干燥条件下，物料表面始终保持为湿球温度t，传质

W

推动力保持不变，因而干燥速率也不变。于是，在图10－2中，BC段为水平线。

只要物料表面保持足够湿润，物料的干燥过程中总有恒速阶段。而该段的

干燥速率大小取决于物料表面水分的汽化速率，亦即决定于物料外部的空气干燥

条件，故该阶段又称为表面汽化控制阶段。

降速干燥阶段随着干燥过程的进行，物料内部水分移动到表面的速度赶不

上表面水分的气化速率，物料表面局部出现“干区”，尽管这时物料其余表面的平

衡蒸汽压仍与纯水的饱和蒸汽压相同、传质推动力也仍为湿度差，但以物料全部

外表面计算的干燥速率因“干区”的出现而降低，此时物料中的的含水率称为临界

含水率，用表示，对应图10－2中的C点，称为临界点。过C点以后，干燥速率逐

渐降低至D点，C至D阶段称为