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实验8干燥速率曲线测定实验

一、实验目的

⒈掌握干燥曲线和干燥速率曲线的测定方法。

⒉学习物料含水量的测定方法。

⒊加深对物料临界含水量Xc的概念及其影响因素的理解。

⒋学习恒速干燥阶段物料与空气之间对流传热系数的测定方法。

⒌学习用误差分析方法对实验结果进行误差估算。

二、实验内容

⒈每组在某固定的空气流量和某固定的空气温度下测量一种物料干

燥曲线、干燥速率曲线和临界含水量。

⒉测定恒速干燥阶段物料与空气之间对流传热系数。

三、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，干燥过程可分为两个阶

段。

第一个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，故此阶段亦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），物料表面处的水蒸汽分压

也维持恒定，故干燥速率恒定不变。

第二个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

入降速干燥阶段。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。随着物

料湿含量逐渐减少，物料内部水分的迁移速率也逐渐减少，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帆布物料进行干燥，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。

⒈干燥速率的测定

（8-1）

2

式中：—干燥速率，kg/（m·h）；

—干燥面积，m2，（实验室现场提供）；

—时间间隔，h；

—时间间隔内干燥气化的水分量，kg。

⒉物料干基含水量

（8-2）

式中：—物料干基含水量，kg水/kg绝干物料；

—固体湿物料的量，kg；

—绝干物料量，kg。

⒊恒速干燥阶段，物料表面与空气之间对流传热系数的测定

（8-3）

（8-4）

式中：—恒速干燥阶段物料表面与空气之间的对流传热系数，W/

2

（m·℃）；

—恒速干燥阶段的干燥速率，kg/（m2h·）；

—干燥器内空气的湿球温度，℃；

—干燥器内空气的干球温度，℃；

—℃下水的气化热，J/kg。

⒋干燥器内空气实际体积流量的计算

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：

（8-5）

3

式中：—干燥器内空气实际流量，m/s；

—流量计处空气的温度，℃；

3

—常压下t℃时空气的流量，m/s；

0

—干燥器内空气的温度，℃。