干燥实验装置说明书(3300字)

来源:m.ttfanwen.com时间:2016.4.18

干燥实验装置说明书

洞道干燥实验装置

说明书

天津大学化工基础实验中心

2011.7

一、实验装置的基本功能和特点:

通过该实验可学习干燥曲线和干燥速率曲线及临界湿含量的测定方法,分析研究恒速干燥速率,临界湿含量,平衡湿含量等参数随其影响因素的变化规律,加深对干燥机理及操作过程其的理解;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,便于掌握其计算方法;可练习干湿球温度计及湿度计的使用方法,学习被干燥物料与热空气之间对流传热系数的测定方法;通过测定典型的干燥曲线、干燥速率曲线及恒速段热空气与被干燥物表面之间的对流传热系数,学会其测定方法;通过对物料含水量的测定,加深对物料临界含水量Xc的概念及其影响因素的理解;学会用误差分析方法对实验结果进行误差估算;并可通过实物了解干燥操作中废气循环的流程和概念。

二. 实验装置简介 实验设备流程图见图一:

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图一 实验装置流程示意图

1.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.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。

1

图二 设备仪表面板示意图

2.实验设备主要技术数据:

(1)洞道干燥器: 空气流通的横截面积 0.15×0.2=0.03m2

(2)鼓风机: CZR-L80型三相低噪声中压风机,最大出口风压为1.7[kPa]。

(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]。

(5)压差变送器: 量程0-10[kPa], 精度0.5级,输出4-20[mA]。

(6)显示仪表:a.重量显示:输入0-5[V], 显示0-200[g]。

b.压差显示:输入4-20[mA], 显示0-10[kPa]。

c.温度显示:输入Pt100, 显示-50-150[℃]。

d.温度显示控制仪表:输入Pt100, 显示-50-150[℃]。

(7)被干燥物的试样: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。

三、实验方法及步骤:

1.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)调节空气入口阀到全开的位置。

2.装置的实验操作方法

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2

(1)按下电源开关的绿色按键,再按风机开关按钮,启动风机。

(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,利用(<,>,︿)键调节实验所需温度值,(SV)窗口显示,此时(PV)窗口所显示的即为干燥器的干球温度实际值,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,即可开始实验。此时,读取物料重量数字显示仪表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,除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,再将物料夹好后插回)。

(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。

四、使用实验设备注意事项:

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,再次开启实验时,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。

五、附录:

1.调试实验的结果

(1)调试实验的数据见表一, 表中符号的意义如下:

S─干燥面积, [m2]

GC─绝干物料量, [g]

3

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

以表一所示的实验的第i和i+1组数据为例

公式: 被干燥物料的重量 G:

Gi?GT,i?GD ,[g] (1) Gi?1?GT,i?1?GD ,[g] (2)

被干燥物料的干基含水量 X:

Xi?Gi?Gc , [kg水/kg绝干物料] (3) Gc

Gi?1?Gc ,[kg水/kg绝干物料] (4) GcXi?1?

两次记录之间的平均含水量 XAV

XAV?Xi?Xi?1 ,[kg水/kg绝干物料] (5) 2

两次记录之间的平均干燥速率

GC?10?3dXGC?10?3Xi?1?Xi ,[kg水/(s·m2)] (6) U??????SdTSTi?1?TI

干燥曲线X─T曲线,用X、T数据进行标绘,见图三。 4

干燥速率曲线U─X曲线,用U、XAV数据进行标绘,见图四 。

恒速阶段空气至物料表面的对流传热系数

UC?tw?103Q??? ,[W/(m2℃)] (7) S??tt?tw

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 Vt?c0?A0?2??P

?t0

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

Vt- 空气入口温度(及流量计处温度)下的体积流量,m3/h ; ?P-孔板两端压差,Kpa

?t0-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

V?Vt?273?t[m3/h] (9) 273?t0

干燥试样放置处的空气流速

u?V ,[m/s] (10) 3600?A

(2)数据:以表一实验数据为例进行计算 i=1

i+1=2

GT,i=175.7[g]

GT,i+1=174.7[g]

GD=122.3[g]

由式(1)(2)得: Gi=53.4[g], Gi+1=52.4[g] GC=18.9[g] 由式(3)(4)得: Xi=1.8254 [kg水/kg绝干物料]

Xi+1=1.7725 [kg水/kg绝干物料]

5

由式(5)得: XAV=1.7989 [kg水/kg绝干物料]

S=2×0.144×0.082=0.023616[m2] Ti=0 [s], Ti+1=180 [s]

由式(6)得: U=2.352×10-4 [kg水/(s·m2)]

表一 干燥实验装置实验原始及整理数据表

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6

7

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第二篇:干燥特性实验 4400字

干燥特性实验

一 实验目的

1. 通过实验加深对干燥理论的感性认识及理解,巩固其基本知识;

2. 掌握干燥特性曲线的测试方法;

3. 学会使用称重法计算物料的含水率。

二 实验原理

1. 干燥的定义

物 料:所谓物料是指干燥对象。含有一定水分的物料称为湿物料。 干燥介质:用来干燥物料的介质。

在干燥过程中,当湿物料与干燥介质接触时,其表面水分不断汽化,在物料内部和表面之间形成湿度梯度,于是物料的内部水分借助于毛细管的扩散作用向其表面移动,并在湿物料内部的水分不断地移动到其表面,不断地汽化,最终达到了物料干燥的目的。

2. 干燥的意义

(1) 贮存

在工农业生产和人民生活中有许多物料如粮食、食品、化肥、药品等等在含水率较高的情况下,不宜贮存。例如在一定温度下易发霉、变质。采用干燥的方法将湿物料中的水分去掉,就可达到长期保存的目的。

(2)运输

物料在干燥前后的重量是不相同的。没有经过干燥的湿物料直接运输必然会增大运输负荷,增加运输费用。所以,将湿物料干燥后再运输既可节省空间,又能节省费用。

(3)化学反应

有些化工原料需在干燥情况下进行反应,才能保证化学反应温度。因为湿物料中的水分在化学反应中要吸热蒸发,因此反应温度必然要降低。所以有些化工原料在化学反应前必须进行干燥。

3. 干燥特性曲线

在干燥过程中,按一定的时间间隔,测取物料的含水率,然后绘制成物料含水率与干燥时间、物料的干燥速率与含水率之间的关系曲线,即干燥特性曲线X-?图和nA-X图。

如图1所示。图中曲线分为三部分,分别为AB、BC和CDE。其中AB段为物料的预热段,时间很短;BC段为恒速干燥段,曲线的斜率为常数;CDE段为降速段,曲线斜率逐渐降低。C点为临界点,即恒速段与降速段的分界点,该点的含水率X0为临界含水率。X*为干燥过程最终含水率,称为平衡水分。

三、实验设备、仪器及实验装置系统图

干燥特性实验

图1 恒定干燥情况下的干燥曲线

实验用设备、仪器包括 干燥箱、电光天平、称量瓶、秒表等。

四、实验方法及步骤

1. 实验方法

采用干燥箱作为干燥器,同时也做烘干试样用。首先加热干燥箱至适当的温度(实验之前,由指导老师操作),将处理后的各称量瓶盛入适量的实验物料,然后同时放入干燥箱中,开始实验并记时。以后步骤同上。

2. 实验步骤

(1) 加热空气预热器或干燥箱至实验温度;

(2) 待空气温度稳定后,加入实验物料;

(3) 用秒表记时;

(4) 按一定时间间隔,用称量瓶取样;

(5) 待取出的试样冷却后,称重,将其重量及称量瓶编号和时间添入数据记录表中;

(6) 待试样全部取完、称重、记录后,再将所有试样送入干燥箱中烘干直至恒重;

(7) 将彻底烘干的试样取出,冷却后分别称重并填入数据表中对应编号的位置;

(8) 根据实验测试的数据计算出每个试样的干基含水率X。

干燥特性实验数据记录表

时间: 年 月 日 风温:

干燥特性实验

五、实验数据处理

物料的含水率

本实验物料的含水率是指干基含水率,用符号X表示。它是指湿物料中水分的质量与其绝对干料的质量之比,即:

X=

式中 m0—称量瓶自重,[g]; m1?m2 (kg水/kg干料) (4-1) m2?m0

m1—湿料重加上瓶重,[g]

m2—干料重加上瓶重,[g];

(m1?m2)—湿物料中水分的质量,[g];

(m2?m0)— 湿物料中绝对干料的质量,[g]。

测量方法:

该实验所用取样容器为若干个5ml的称量瓶,用此容器盛装实验试样,并将称量瓶编上号码。

实验前,先分别称取各瓶的自重m0。实验结束后,再称已装入试样的各称量瓶的重量(湿料重+瓶重)m1,然后将所有试样送入干燥箱进行烘干直至恒重。将物料冷却后再用天平分别称其重量(干料重+瓶重)m2,最后按(6-10-1)式计算出物料的干基含水率。

六、实验结果与分析

将实验数据描绘在直角坐标纸上,横轴为干燥时间?,纵轴为物料干基含水率X,绘出X—?图和nA-X图,然后根据实验结果进行理论及误差分析,最后指出本实验物料的干燥特点。

七、思考题

1. 干、湿基含水率有何区别?为什么在整个干燥过程中采用干基含水率?

第五章 工业锅炉综合实验

实验一 工业锅炉(多管水循环)实验

一、实验目的

1、观察在自然条件下,平行管汽液双相的流动结构。

2、观察平行管在不同热负荷下的流动偏差现象。

3、了解自然循环故障:停滞与倒流的现象。

二、实验原理

自然循环锅炉中的循环动力,是靠上升管与下降管之间的压力差来维持的,它是由上锅筒(汽包)、下集箱、下降管和上升管组成。上升管由于受热,工质随温度升高而密度变小;在一定的受热强度及时间下,上升管会产生部分蒸汽,形成汽水混合物,从而也使上升管工质密度大大降低。这样,不受热的下降管工质密度与上升管工质密度形成一个差值,依靠这个密度差产生的压差,上升管的工质向上流动,下降管的工质向下流动进行补充,形成循环回路。只要上升管的受热足以产生密度差,循环便不会停止。

循环回路是否正常,将影响到锅炉的正常运行。如果是单循环回路(只有一根上升管和下降管),由上升管上升至上锅筒(汽包)的工质将由下降管得到补充,使上升管得到足够的冷却,因而循环是正常的。但锅炉的水冷壁并非由简单的回路各自独立组成 ,而是由上升管并排组成受热管组,享有共同的汽包、下降管、下集箱。这样组成的自然循环比单循环具有更大的复杂性,各平行管之间的循环相互影响,如果各上升管受热不均匀,由于某些原因受热弱的管子中的工质将出现停滞、倒流现象。

1、循环停滞:当并列的上升管受热不均匀时,在受热弱的上升管中,汽水混合物的密度便大于受热强的管子中汽水混合物的密度(见图一),从图一可以

看出,a管受热强,管中汽水混合物的密度?汽水?就小;b管受热弱,管中汽水混

合物的密度?汽水因此受热弱的上升管b所产生的运动压头就比受热强的上??就大。

升管a要小,若b管受热很弱,则极小的运动压头,便不能保证上升管中的工质以最低的允许速度做稳定的流动,而会处于停止不动的状态,这种现象就叫做循环停滞。很显然,当发生循环停滞时,传热情况将大大恶化,如果上升管是直接引入汽包的蒸汽空间的,则在受热弱的上升管的上部,将形成不动的自由水面(见图一中的放大视图),这样管壁温度将会急剧增高而使管壁过热。是指在受热弱的上升管中,其有效压头不足以克服下降管的阻力,使汽水混合物处于停滞状态,或流动的很慢,此时只有汽泡缓慢上升,在管子弯头等部位容易产生汽泡的积累使管壁得不到足够的水膜来冷却,而导致高温破坏。

2、循环倒流:当并列的上升管受热严重不均匀时,则在受热最弱的上升管中所产生的运动压头就很小,同时由于受热最强的上升管中工质的流速很大而产生抽吸作用,会使受热最弱的上升管中工质的循环流速成为负值,即管中的工质将朝着与正常循环方向相反的方向流动,这种现象就叫做循环倒流(或循环倒转),发生循环倒流时,假如汽水混合物沿着整个管子平均地向下流动,那就暂时不会发生什么事故,但是,由于在受热管子中不断产生的一部分汽泡由于浮力

的作用总是力图上升的,所以汽泡的

运动方向就与水的流动方向相反,而

当汽泡上升的运动速度与水向下的

运动速度相等时,便会发生汽泡的停

滞,产生所谓的“汽塞” 现象,这

时,发生“汽塞”的管段就会因得不

到有效的冷却而很快地过热烧坏。原

来工质向上流的上升管,变成了工质

自上而下流动的下降管。产生倒流的

原因亦是在受热弱的管子中,其有效

压头不能克服下降管的阻力所致。如倒流速度足够大,也就是水量较多,则有足够的水来冷却管壁,管子仍能可靠的工作。如倒流速度很小,

干燥特性实验

则蒸汽泡受浮力作

用可能处于停滞状态,并且容易在弯头等处积累,使管壁受不到水的冷却而过热损坏。

这二种循环故障都是锅炉运行中应避免的。本实验主要能使学生对此二种循环故障有深刻的了解。

三、实验装置

工业锅炉演示模型,亦即锅炉自然水循环实验装置的结构示意图如附图一所示。装置由自然水循环系统组成,系统由七根玻璃制上升管、三根玻璃制下降管、一个上锅筒和一个下集箱所组成,在上锅筒的左右两侧端面上禁固着20mm厚的玻璃视镜,用来观察工质的加热与水位状况;前后两边是上升管和下降管,上升管和下降管上端连接着上锅筒,下端连接着下集箱,七根上升管,每根都缠绕一根额定功率为500W的加热电热丝,选择②④、③⑥、⑤⑦每两根为一组,分成三组,通过相应的电子调压器来调节输入电压,并利用开关来接通或断开电源;第①根则只用开关来接通和断开电源,用以改变加热状况。

调节各上升管的加热程度(或停止加热),可以演示出上升管和下降管中正常自然水循环时系统中的水汽流态、柱状和弹状汽泡的现象;也可以演示自然水循环中的常见的故障:停滞和倒流。水循环系统安装在实验台支架的左半部分。

在实验台支架的右半部分,装有系统的控制电路。演示时,除调整和观察加热电压外,通过按下控制面板上的电流检测按钮,还可以测定加热电路中的电流大小,用以计算上升管的加热电功率。

干燥特性实验

四、使用和操作

使用和操作步骤简述如下:

1、使用前,首先加水至上锅筒的水位线处。

2、接通三相电源,开启总电源开关。

3、检查电路和仪表无异常情况后,将各加热开关置于接通位置。将三只调压选钮旋至电压表指示为零。

4、将三只调压选钮旋至电压表指示接近220V,加热至工质进入沸腾状态,此时可以从上升管和下降管中观察到正常的自然水循环状态,所有的上升管中的水向上流动,而下降管中的水则向下流动。在沸腾剧烈时,可以看到管中产生柱状和弹状汽泡的水、汽两相混合流动状态。

5、为了能够在热水循环系统中演示常见的停滞和倒流的故障现象,在上述实验工况下,可采用三种方案来模拟一些上升平行管的受热不均匀情况,从而使受热弱的上升管中产生并观察到上述故障现象。

方案如下,可择其可行者来试验:

①选择任一组调压加热电路,下调电压至30V左右,使这二根(一组)上升管产生降温,从而可导致在受热弱的上升管中出现故障。

②选择任意二组调压加热电路,断开二根(一组)上升管的加热开关,下调另外二根(一组)加热电压至30V左右,使其中二根上升管降温,另二根上升

管断电停止加热,也会在这些受热弱的上升管中导致故障出现。

③选择任一组调压加热电路,不下调调压器电压,而断开这二根(一组)上升管的加热开关,使这二根(一组)上升管断电不加热,也可以在这二根受热弱的上升管中出现故障。

6、将实验结果添入实验记录,并写出实验报告。 7、实验结束后,将所有调压器调至零位,并断开总电源。

五、实验记录

1、自然水循环汽水流动状态

干燥特性实验

2、自然水循环常见故障

干燥特性实验

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