干燥过程虚拟仿真实验

一、实验目的
  1.掌握在洞道干燥器中干燥曲线和干燥速率曲线的测定方法。
  2.学习物料含水量的测定方法。
  3.加深对物料临界含水量Xc的概念及其影响因素的理解。
  4.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。

二、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待干燥物料进行干燥，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。

三、实验操作步骤

 1.实验前检查、准备工作

 (1)将150g左右物料（变色硅胶）放置2000mL 烧杯中，利用喷壶分次加水，并在每次加水后摇匀，待烧杯中物料加水摇动时出现结块时，再少量加入干物料摇匀成分散颗粒后备用。（本实验开始之前，湿硅胶已经配好，放在物品栏中。）

 (2)称取 50 g 左右湿物料放置培养皿中摇匀，放入干燥箱（公用）中干燥，干燥箱设定温度为 90 ℃（取样干燥过程已做）， 点击右上方的“原料取样干燥后称重按钮”，获取取样干燥后的重量， 测取原料的含水率 w1。

 (3)调节送风机吸入口 V3 和排出 V1 的蝶阀到全关的位置。

 (4)将洞道干燥器内的湿球温度瓶加水并将纱布放入瓶中（系统已放置好）。

   2. 实验操作：

 (1)开启实验装置总电源，设定好干球温度 65℃，开启风机开关后立即将阀门 V3 和 V1 全部打开并用循环阀门 V2 调节空气流量为 0.86KPa，稳定后开启加热开关对空气进行加热。

 (2)待空气流量、干、湿球温度稳定后， 打开洞道干燥器舱门，将“物品栏”按钮中已经配置称量好的湿硅胶（60-80g）物料均匀的放置在干燥器中的干燥架上。

 (3)关闭洞道干燥器舱门。

 (4)放入物料后，点击右上角的“开始计时”， 开始记录时间和初始重量，每隔 3 分钟点击“计时分割”， 记录干燥时间和干燥总重量，直至待干燥物料的重量不再明显减轻为止（即 3分钟水分减少 0.1-0.2 g）。

 (5)打开洞道干燥器舱门，点击干燥架干燥物料，将干燥物料取出，关闭洞道干燥器舱门。

 (6)点击右上方“干燥物料干燥后称重”，获取干燥物料经过干燥箱干燥后的质量。

   3.实验结束：

 (1)实验结束时先关闭加热，待干球温度降低到 45℃后再关闭风机和总电源。

 (2)关闭蝶阀 V1、 V2、 V3。

四、仿真画面