2 Методика проведения эксперимента

Опытная установка (рис. 3.1) представляет собой разомкнутый контур, движение воздуха в котором осуществляется осевым вентилятором 1. За вентилятором расположен электронагреватель 2. Температура воздуха регулируется автотрансформатором 4.

Рис. 3.1 Схема стенда для исследования сушки в псевдосжиженном слое

Нагретый воздух поступает в съемный участок 5, выполненный в виде усеченного конуса с сетчатым днищем. В конус (примерно на 1/3 высоты) засыпается высушиваемый материал, предварительно увлажненный и взвешенный. Убыль влаги определяется взвешиванием материала на весах через определенные интервалы времени. Измерение параметров нагретого воздуха производится с помощью психрометров 7 и 8, расположенных до и после рабочего участка. Скорость воздуха в контуре рассчитывается по величине перепада давлений, создаваемого предварительно тарированной шайбой 3, по формуле:

, м/с

где - перепад давлений, измеряемый микроманометром 6, мм. вод. ст.

Изменение скорости воздуха осуществляется задвижкой 9, установленной на отводной трубе.

Порядок выполнения работы:

1. Определить взвешиванием массу сухого материала , принимая начальное влагосодержание =0.

2. Увлажнить материал и определить его массу после увлажнения .

3. Поместить влажный материал в рабочий участок - конус.

4. Закрыть конус.

5. Включить вентилятор и электронагреватель.

6. Регулируя задвижкой на отводной трубе расход воздуха через сушильную камеру, подобрать такую скорость в сушильной камере, которая обеспечивала бы равномерное псевдосжижение слоя материала.

7. Через 5 минут после начала процесса сушки определить убыль влаги из материала, для чего:

а) выключить электронагреватель и вентилятор;

б) открыть конус и замерить изменение массы материала;

в) взвешенный материал поместить в конус, закрепить, включить вентилятор и электронагреватель.

8. Получить опытные точки для моментов времени 5, 10, 15, 20, 25, 30 минут от начала процесса сушки.

9. Замеры температур сухого и мокрого термометра на входе в рабочий участок и сухого термометра после рабочего участка проводят перед выключением электродвигателя и вентилятора.

10. Визуально проследить гидродинамику псевдосжиженного слоя.

3 Методика обработки опытных данных

1. По полученным данным убыли влаги построить кривую сушки:

где - среднее влагосодержание материала на сухой вес в %;

- масса влаги материала для моментов времени 5, 10, 15, 20, 25 минут

где - масса материала в соответствующий момент времени, кг.

2. Построить кривую скорости сушки методом графического дифференцирования кривой сушки (рис. 3.2). Для этого кривую сушки разбивают на ряд отрезков. В точках деления проводят касательные к кривой сушки. Тангенс угла наклона этих касательных к оси численно равен скорости сушки.

где – угол наклона касательной к оси.

3. Определить коэффициент теплоотдачи от нагретого воздуха к частицам материала в период постоянной скорости сушки по формуле:

где - количество тепла, затраченное на испарение влаги, Вт;

- средняя разность температур между нагретым воздухом и частицами материала.

- поверхность высушиваемого материала, м²;

где и - температура воздуха на входе и выходе из сушильной камеры;

- температура материала, равная в период постоянной скорости сушки примерно температуре мокрого термометра на выходе из сушильной камеры.

Количество тепла, затраченное на испарение влаги, определяется по формуле:

, Вт

где - интенсивность испарения, кг/час

- теплота испарения, кДж/кг;

Интенсивность испарения определяется по формуле:

где , - влагосодержание материала в начале и конце периода постоянной скорости сушки, % (определяется по графику скорости сушки);

- продолжительность периода постоянной скорости сушки, час;

– масса сухого материала, кг.

Теплота испарения определяется по формуле:

где – температура материала.

Поверхность высушиваемого материала определяют по формуле, м²:

где - коэффициент порозности неподвижного слоя высушиваемого материала, принять = 0.5;

-плотность высушиваемого материала, =900 кг/м³;

-эквивалентный диаметр частиц, принять = 3·10^-3 м.

Определить оптимальную скорость газа.

Оптимальной скоростью называется скорость потока газа в слое, при которой наблюдается интенсивное перемешивание частиц в слое.

Оптимальную скорость определить по критериальному уравнению:

где - критерий Рейнольдса при оптимальной скорости воздуха

- критерий Федорова

- критерий Архимеда

Здесь -коэффициент кинематической вязкости при средней температуре воздуха

- плотность воздуха, кг/м³.

Тогда оптимальная скорость:

Параметры воздуха сведены в таблице:

Таблица 3.1 Физические параметры воздуха (учебные данные)

Т, К	ρ, кг/м^3	СР, кДж/(кг·К)	ν·10^-6, м^2/с
273	1,293	1,005	13,28
283	1,247	1,005	14,16
293	1,205	1,005	15,06
303	1,165	1,005	16,00
313	1,128	1,005	16,96
323	1,095	1,005	17,96
333	1,060	1,005	18,97
343	1,029	1,005	20,02