ЛБ 4 ПАХТ
.pdf
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Инженерная школа природных ресурсов Отделение химической технологии 18.03.01 «Химическая технология»
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ИСПАРЕНИЯ ПРИ СУШКЕ
Исполнитель: |
|
|
студент группы |
2Д12 |
Чижова Анастасия Васильевна |
Руководитель: |
|
. |
|
|
|
преподаватель |
доцент |
Долинина Алеся Сергеевна |
Томск - 2023
Цель работы
1.Экспериментальное изучение процесса конвективной сушки влажного материала и определения константы скорости процесса.
2.Расчетное определение продолжительности процесса.
3.Ознакомление с сушильными установками по литературе.
Описание прибора
Рис. 1. Схема сушилки.
1 - сушильная камера, 2 - технические квадрантные весы, 2 - терморегулирующее устройство, 4 - контактный термометр, 5 - панель тумблеров, 6 - подвеска весов с высушиваемым материалом, 7 - электроподогреватель воздуха, 8 - вентилятор.
Сушильная камера защищена слоем теплоизоляции. Высушиваемый материал размещается на подвеске весов. Для ускорения процесса сушки внутри камеры создается принудительное интенсивное движение воздуха под действием вентилятора 8, укрепленного на валу электродвигателя. Зазасываемый вентилятором воздух проходит через нагреватель 7, который представляет собой электроплитку. В пазах плитки смонтированы две параллельные секции в виде спиралей мощностью 850 и 1100 Вт. Основная секция (1100 Вт) включена в цепь терморегулятора. Секция нагрева мощностью 850 Вт является дополнительной и используется только для ускорения начального разогрева сушильной камеры до заданной температуры.
Терморегулятор состоит из ртутного контактного термометра 4, понижающего трансформатора и реле.
Использованный воздух уходит через отверстия и задней стенке камеры. Весы выполнены в виде маятникового противовеса (квадранта) с
оптической мешалкой.
Для выполнения работы необходимо:
−Образец метериала, подвергаемой сушке;
−Секундомер;
−Чаша Петри;
−дистиллированная вода.
Методика проведения работы
Перед началом работы убедитесь в правильности положение тумблеров (все должны быть включены). Проверьте наличие и исправность заземляющего провода.
4.1.На квадратных весах сушильной установки предварительно взвешивают абсолютно сухой образец материала, для чего образец помещают на подвески и включают тумблер в “сеть”. При этом тумблер двойного действия (“вентилятор”-”освещение шкалы”) должен быть переведен на “освещение шкалы”. По окончанию шкалы записывают вес сухого материала. (Mс).
Высушиванию могут подвергаться образцы различных материалов по заданию преподавателя.
4.2.Устанавливают с помощью контактного термометра заданную преподавателем температуру.
4.3.Включают вентилятор.
4.4.В зависимости от заданной температуры включают или только «основной нагрев» или одновременно и «дополнительный» (по указанию преподавателя). При этом необходимо помнить, что РЕГУЛИРОВКА ТЕМПЕРАТУРЫ осуществляется только основным подогревом.
4.5.Испытуемый образец приводят в соприкосновение с водой в чашке Петри и выдерживают его до полного насыщения водой.
4.6.При достижении заданной температуры в сушильной камере, высушиваемый образец с помощью щипцов помещают на нижнюю чашку весов. Закрывают камеру и включают тумблер «освещение шкалы». Записывают начальный вес по показаниям шкалы. Одновременно включают секундомер. Затем тумблер переводят в положение «вентилятор» и начинают вести процесс сушки. Через каждые 5 минут с помощью этого же тумблера отмечают убыль веса. Данные заносят в таблицу 1.
Опыт заканчивается, когда показания весов в ходе 3+5 последних отчетов остаются без изменения
Результаты наблюдения.
Мин |
Показания |
Количество влаги |
Влагосодержание |
|
прибора M(г) |
Mb=M-Mc |
образца U кг/кг |
0 |
15,8 |
6,5 |
0,699 |
2 |
15,3 |
6 |
0,645 |
4 |
14,8 |
5,5 |
0,591 |
6 |
14,45 |
5,15 |
0,554 |
8 |
14,0 |
4,7 |
0,505 |
10 |
13,75 |
4,45 |
0,478 |
12 |
13,45 |
4,15 |
0,446 |
14 |
13,15 |
3,85 |
0,414 |
16 |
12,85 |
3,55 |
0,381 |
18 |
12,6 |
3,3 |
0,355 |
20 |
12,3 |
3 |
0,323 |
22 |
12,05 |
2,75 |
0,296 |
24 |
11,8 |
2,5 |
0,269 |
26 |
11,55 |
2,25 |
0,242 |
28 |
11,3 |
2 |
0,215 |
30 |
11,05 |
1,75 |
0,188 |
32 |
10,8 |
1,5 |
0,161 |
34 |
10,55 |
1,25 |
0,134 |
36 |
10,3 |
1 |
0,108 |
38 |
10,03 |
0,73 |
0,078 |
40 |
9,8 |
0,5 |
0,054 |
42 |
9,68 |
0,38 |
0,041 |
44 |
9,55 |
0,25 |
0,027 |
46 |
9,45 |
0,15 |
0,016 |
48 |
9,4 |
0,1 |
0,011 |
50 |
9,38 |
0,08 |
0,009 |
52 |
9,35 |
0,05 |
0,005 |
54 |
9,3 |
0 |
0 |
56 |
9,3 |
0 |
0 |
58 |
9,3 |
0 |
0 |
60 |
9,3 |
0 |
0 |
Обработка опытных данных
5.1. Начальное содержание влаги:
н = |
|
= |
|
5.2. Текущее влагосодержание:
6,5 |
= |
15,8−9,3 |
= 0, 699 |
9,3 |
9,3 |
1 = |
1 |
· |
1− |
= |
6 |
= |
15,3−9,3 |
= 0, 645 |
|
|
9,3 |
9,3 |
7 = |
7 |
= |
7− |
|
|
|
2 = |
2 |
|
= |
|
|
2− |
|
= |
|
|
5,5 |
= |
|
14,8−9,3 |
|
= 0, 591 |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9,3 |
|
9,3 |
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
3 = |
|
3 |
= |
|
3− |
= |
|
5,15 |
= |
|
14,45−9,3 |
= 0, 554 |
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
9,3 |
|
9,3 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
4 = |
4 |
|
= |
|
4− |
= |
|
4,7 |
= |
|
14−9,3 |
= 0, 505 |
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
9,3 |
|
9,3 |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
5 = |
|
5 |
= |
|
5− |
= |
|
4,45 |
= |
|
13,75−9,3 |
= 0, 478 |
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
9,3 |
|
9,3 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
6 = |
|
6 |
= |
|
6− |
= |
|
4,15 |
= |
|
13,45−9,3 |
= 0, 446 |
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
9,3 |
|
9,3 |
|
|
|
12,85−9,3 |
|
||||||||||||||||||
|
3,85 |
|
|
13,15−9,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
8− |
|
3,55 |
|
|
||||||||||||
= |
9,3 |
= |
|
9,3 |
|
|
|
= 0, 414 8 = |
|
|
= |
|
|
|
= |
9,3 |
= |
9,3 |
= 0, 381 |
||||||||||||||
|
9 = |
9 |
|
= |
|
|
9− |
|
= |
|
|
3,3 |
= |
|
12,6−9,3 |
|
= 0, 355 |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9,3 |
|
9,3 |
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
10 = |
10 |
|
= |
|
10− |
|
= |
3 |
|
= |
12,3−9,3 |
= 0, 323 |
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9,3 |
|
9,3 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
11 = |
|
11 |
|
= |
|
|
11− |
|
= |
|
|
2,75 |
|
= |
12,05−9,3 |
|
= 0, 296 |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9,3 |
|
9,3 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
12 = |
12 |
|
= |
|
12− |
|
= |
2,5 |
|
= |
11,8−9,3 |
= 0, 269 |
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9,3 |
|
9,3 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
13 = |
|
13 |
|
= |
|
|
13− |
|
= |
|
|
2,25 |
|
= |
11,55−9,3 |
|
= 0, 242 |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9,3 |
|
9,3 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
14 = |
14 |
|
= |
|
14− |
|
= |
2 |
|
= |
11,3−9,3 |
= 0, 215 |
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9,3 |
|
9,3 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
15 = |
|
15 |
|
= |
|
|
15− |
|
= |
|
|
1,75 |
|
= |
11,05−9,3 |
|
= 0, 188 |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9,3 |
|
9,3 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
16 = |
16 |
|
= |
|
16− |
|
= |
1,5 |
|
= |
10,8−9,3 |
= 0, 161 |
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9,3 |
|
9,3 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
17 = |
|
17 |
|
= |
|
|
17− |
|
= |
|
|
1,25 |
|
= |
10,55−9,3 |
|
= 0, 134 |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9,3 |
|
9,3 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
18 = |
18 |
|
= |
|
18− |
|
= |
|
1 |
|
= |
10,3−9,3 |
|
= 0, 108 |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
9,3 |
|
|
9,3 |
|
||||||||||||||||
19 = |
|
19 |
= |
|
19− |
= |
|
0,73 |
|
= |
10,03−9,3 |
|
= 0, 078 |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9,3 |
|
|
9,3 |
|
|
|||||||||||||
20 = |
20 |
|
= |
20− |
|
= |
0,5 |
|
= |
9,8−9,3 |
= 0, 054 |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
9,3 |
|
|
9,3 |
||||||||||||||||
21 = |
|
21 |
|
= |
|
|
21− |
|
= |
|
|
0,38 |
|
= |
9,68−9,3 |
|
= 0, 041 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9,3 |
|
|
|
9,3 |
|
||||||||||||
22 = |
|
22 |
|
= |
|
|
22− |
|
= |
|
|
0,25 |
|
= |
9,55−9,3 |
|
= 0, 027 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9,3 |
|
|
|
9,3 |
|
||||||||||||
23 = |
|
23 |
|
= |
|
|
23− |
|
= |
|
|
0,15 |
|
= |
9,45−9,3 |
|
= 0, 016 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9,3 |
|
|
|
9,3 |
|
||||||||||||
24 = |
24 |
|
= |
24− |
|
= |
0,1 |
|
= |
9,4−9,3 |
= 0, 011 |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
9,3 |
|
|
9,3 |
||||||||||||||||
25 = |
|
25 |
|
= |
|
|
25− |
|
= |
|
|
0,08 |
|
= |
9,38−9,3 |
|
= 0, 009 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9,3 |
|
|
|
9,3 |
|
||||||||||||
26 = |
|
26 |
|
= |
|
|
26− |
|
= |
|
|
0,05 |
|
= |
9,35−9,3 |
|
= 0, 005 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9,3 |
|
|
|
9,3 |
|
||||||||||||
27 = |
27 |
= |
27− |
|
= |
|
0 |
= |
9,3−9,3 |
|
= 0 |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
9,3 |
9,3 |
|
|
|
||||||||||||||||
Рис 1. График изменения влажности материала в течении процесса сушки
Рис 2. Диаграмма скорости процесса сушки процесса сушки
кр.1 = 0, 078 кгкг
кр.2 = 0, 04 кгкг
кр.п = 0, 088 кгкг
к = 0, 015 кгкг
|
1 |
|
( |
) |
1 |
|
кг |
ϑ = |
τ1 |
· |
|
н − кр = |
38 |
· (0, 699 − 0, 078) = 0, 018 |
мин |
τ = |
ϑ1 |
· ( н − кр + кр · ln ( |
кр |
к |
))= 0,0181 · (0, 699 − 0, 078 + 0, 078 ln ( 0,0,
|
1 |
|
н− кр |
|
1 |
|
|
0,699−0,078 |
|
|
1 |
|
||||
|
= |
τ1 |
· |
кр− р |
= |
38 |
|
· |
0,078−0 |
= 0, 21 |
|
|
||||
|
= χ ϑ = |
|
1,8 ϑ |
|
= |
|
1,8 0,018 |
= |
0, 05 |
1 |
|
|
||||
|
|
н |
|
|
0,699 |
|
|
|
||||||||
Величины |
Обозначения |
|
|
|
|
Ед.изм. |
|
|
|
Значение |
||||||
Влагосодержание |
|
|
н |
|
|
|
|
кг/кг |
|
|
|
|
0,699 |
|||
начальное |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Влагосодержание |
|
кр.1 |
|
|
|
|
кг/кг |
|
|
|
|
0,078 |
||||
первое |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
критическое |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Влагосодержание |
|
кр.пр |
|
кг/кг |
|
|
0,088 |
||
привел, |
|
|
|
|
|
|
|
||
критическое |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Влагосодержание |
|
|
кр.2 |
|
кг/кг |
|
|
0,04 |
|
второе |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
критическое |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Влагосодержание |
|
|
к |
|
Кг/кг |
|
≈0 |
||
конечное |
|
|
|
|
|
|
|
||
Скорость сушки |
|
|
ϑ |
|
кг/мин |
|
0,018 |
||
в первом периоде |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Время сушки |
|
|
|
|
мин |
|
|
54 |
|
опытное |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Время сушки |
|
|
τ |
|
мин |
|
|
42 |
|
расчетное |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Константа |
|
K |
|
|
1/с |
|
|
0,22 |
|
процесса (по |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ур.3) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Константа |
|
K |
|
|
1/с |
|
|
0,05 |
|
процесса (по |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ур.4) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∆% = |
|τ− | |
100% = |
(54−42) |
= 28, 57% |
||||
|
τ |
|
42 |
||||||
Вывод:
Входе лабораторной работы:
1.Был экспериментально изучен процесс конвективной сушки влажного материала.
2.Мы ознакомились с сушильными установками по литературе.
3.Были определены константы скорости процесса: К=0,21; К=0,05
4.Определено расчетное время сушки (τ) = 42 минутам.
5.Анализируя графики, мы наблюдаем скачок на кривой dU/dt-U, что может показывать возможный скачок температуры или другое изменение внешних параметров.
6.Проведя сравнение, мы обнаружили, что теоретическое расчетное время сушки отличается от опытного (∆% = 28, 57% ), что может показывать на неравномерное омывание поверхности.