Лабораторная работа №13 Исследование процесса конвективной сушки

Цель работы:

1. Изучение процесса конвективной сушки кусковых материалов.

2. Построение по результатам испытания кривой сушки и кривой скорости сушки.

3. Анализ периодов процесса сушки на основании построенных кривых.

Экспериментальная установка.

Процесс конвективной сушки проводят в лабораторной шкафной сушилке.

Сушилка представляет собой шкаф каркасного типа, обшитый листами ДВП и утепленный гофрированным картоном. Дверца шкафа снабжена застекленным окном для визуального наблюдения за состоянием материала в процессе сушки.

Внутрь сушильной камеры на специальных направляющих устанавливают решета с высушиваемым материалом. Верх и дно сушильной камеры выполнены из перфорированного металлического листа для свободного прохождения воздуха. Для нагрева воздуха под сушильной камерой установлен теплоэлектронагреватель с биметаллическим терморегулятором. С тыльной стороны камеры к ней крепится воздуховод с вентилятором.

Свежий воздух из помещения засасывается вентилятором, поступает по воздуховоду в пространство над сушильной камерой, где нагревается и, через перфорации дна, поступает в камеру с высушиваемым материалом.

Отработанный воздух удаляется через перфорацию в верхней части камеры.

Контроли и регулирование основных параметров сушки осуществляется таким образом. Температура входящего, нагретого в калорифере воздуха контролируется при помощи ртутных или спиртовых термометров. Регулирование степени нагрева воздуха осуществляется биметаллическим терморегулятором, замыкающим или размыкающим контакты ТЭНа в зависимости от нагрева. Скорость воздушного потока устанавливается регулятором частоты вращения вентилятора. Скорость движения воздуха измеряют анемометром МС-13.

Взвешивание образцов осуществляют на лабораторных весах.

Порядок выполнения работы

Объектом сушки является кусковой продукт. Перед началом испытаний готовят образцы: предварительно взвешивают кусочки поролона, увлажняют и вместе отжимают для установления равномерной влажности по всему материалу.

Установку готовят к испытанию: включают вентилятор, затем калорифер. Устанавливают заданную температуру нагрева воздуха. Установка считается готовой к испытанию, когда в ней обеспечивается стационарный режим.

Взвешивают контрольное решето и укладывают не него подготовленные образцы.

Повторно взвешивают решето с образцами, определяя массу влажного материала. Открывают дверцу сушильного шкафа и устанавливают контрольное решето. Момент помещения материала в сушильную камеру является началом процесса сушки.

Периодически, с заданной частотой, контрольное решето извлекают из сушильной камеры и взвешивают.

Все данные измерений заносят в таблицу.

Таблица 1.

Параметры материала и агента сушки.

Обработка результатов испытаний

Определение влагосодержания материала в процессе сушки (%).

Влагосодержание определяется для каждого н-го замера, начальный считается нулевым.

где - масса влаги в навеске в заданный момент, г.

• - масса сухого материала, г.

• - масса влажного материала, г.

Построение кривой сушки

Кривую сушки, дающую графическую зависимость между влагосодержанием и временем строят на миллиметровой бумаге по данным таблицы 1 (рис.1).

По оси абсцисс откладывают в определенном масштабе время от начала испытания t, ч, а по оси ординат – влагосодержание материала Wс, %.

Экспериментальные точки соединяют плавной линией, которая и будет кривой сушки.

Построение кривой скорости сушки

Ее строят методом графического дифференцирования кривой сушки. На кривой сушки отмечают несколько точек (от 10 до 15), для которых будет определена скорость сушки.

Через каждую точку проводят касательную к кривой и определяют тангенс угла наклона каждой касательной. Например для точки 5:

tgj5=a/b

где а- величина отрезка на оси ординат; b – величина отрезка вдоль оси абсцисс.

Найденные таким образом тангенсы углов наклона касательных во всех точках имеют размеренность %/j - и показывают изменение влажности материала за единицу времени (dWc/dt).

Значения скорости сушки, найденные как тангенсы угла наклона касательных, записывают в табл.2.

Таблица 2

Скорость сушки в различные периоды

По данным таблицы 2 н миллиметровой бумаге строят кривую скорости сушки dWc/dt = f(Wc).

По оси ординат откладывают скорость сушки (%/j), а по оси абсцисс – влажность материала (%). На этом графике отмечают критическую точку и соответствующую ей критическую влажность Wk1 и два периода сушки.

Контрольные вопросы:

1. Дайте характеристику конвективной сушилки.

2. Как строится кривая сушки?

3. Как строится кривая скорости сушки?

4. Дайте анализ кривых сушки и скорости сушки.