2 Методика исследования процессов сушки
Цель работы – экспериментальное исследование скорости испарения различных типов жидкостей с использованием сушильной камеры.
Задачи работы:
1. Сборка экспериментальной сушильной установки;
2. Подготовка экспериментальных образцов;
3. Измерение массы различного типа воды с использованием лабораторных весов;
4. Измерение температуры нагрева различного типа воды с использованием термопары и мультивольтметра;
5. Исследование кинетики процесса сушки. Построение графиков скорости испарения различного типа воды;
6. Анализ полученных результатов.
2.1 Описание экспериментальной сушильной установки
Сушильные шкафы с естественной вентиляцией имеют очень простую конструкцию, изготавливаются, как правило, небольших размеров и предназначены для сушки и испытания различных материалов. Сушильные шкафы типа SU 32 имеют коррозионно-стойкую камеру из нержавеющей стали, более надежный и удобный дверной замок и улучшенный дизайн.
Нагрев рабочей камеры в сушильных шкафах обеспечивается проволочными нагревателями, размещенными вокруг камеры нагрева. Такие нагревательные панели имеют хорошую теплопередачу и обеспечивают равномерный нагрев поверхности рабочей камеры. Сушка материалов производится на
двух съёмных полках.
Вентиляция рабочей камеры – естественная. В нижней части рабочей камеры расположены вентиляционные каналы для подачи холодного воздуха внутрь рабочей камеры. Интенсивность вентиляции регулируется нижней вентиляционной заслонкой. В верхней части рабочей камеры расположены отверстия для устройства измерения температуры и отверстие для сброса па-
ров влаги.
Силовое и регулирующее оборудование монтируется на передней части сушильного шкафа.
Особенности сушильного шкафа SU 32:
- камера и полки из нержавеющей стали; - высокоэффективная теплоизоляция из базальтового волокна; - естественная вентиляция рабочей камеры с регулирующей заслонкой; - простой регулятор температуры с задатчиком со шкалой; - точность задания температуры ± 50С; - защита от обрыва термопары и превышения температуры.
Характеристики сушильного агрегата:
Тип: SU 32;
Год выпуска: 1969;
Номер: 8713;
Напряжение: 220 В;
Частота: 50 Гц;
Мощность: 4,5 кВт;
Сила тока: 6,8 А;
Рабочий диапазон температур: 40-200 ᵒС.
2.2 Образцы для проведения эксперимента
В данной лабораторной работе в качестве экспериментальных образцов использовалась различного типа вода:
Вода водопроводная (питьевая);
Вода дистиллированная (очищенная от различного рода примесей);
Вода минеральная (степень минерализации 6,0-9,0 %);
Вода минеральная (степень минерализации 9,0-16,0 %).
3 Результаты экспериментального исследования скорости испарения различного типа жидкости
Таблица 1. Испарение водопроводной воды
№ опыта |
Тип воды |
Изначальный объём воды, мл |
Объём после сушки, мл |
Время,мин |
Температура в печи,ᴼС |
Температура воды,ᴼС |
Массовая скорость испарения,мл/с |
Испарившийся объём, мл |
1 |
Водопроводная |
250 |
250 |
0 |
225 |
18 |
- |
0 |
2 |
250 |
3,36 |
38 |
- |
3 |
|||
3 |
247 |
5,26 |
58 |
- |
7 |
|||
4 |
240 |
9,3 |
78 |
- |
12 |
|||
5 |
228 |
14,7 |
100 |
- |
15 |
|||
6 |
213 |
5 |
100 |
0,050 |
15 |
|||
7 |
198 |
10 |
0,047 |
14 |
||||
8 |
184 |
15 |
0,050 |
15 |
||||
9 |
169 |
20 |
0,050 |
15 |
||||
10 |
154 |
25 |
0,047 |
14 |
||||
11 |
140 |
30 |
0,047 |
14 |
||||
12 |
126 |
35 |
0,047 |
14 |
||||
13 |
112 |
40 |
0,043 |
13 |
||||
14 |
99 |
45 |
0,047 |
14 |
||||
15 |
85 |
50 |
0,050 |
15 |
||||
16 |
70 |
55 |
0,050 |
15 |
||||
17 |
55 |
60 |
0,047 |
14 |
||||
18 |
41 |
65 |
0,047 |
14 |
||||
19 |
27 |
70 |
0,050 |
15 |
||||
20 |
12 |
75 |
0,040 |
12 |
||||
21 |
0 |
79 |
0 |
0 |
Таблица 2. Испарение дистиллированной воды
№ опыта |
Тип воды |
Изначальный объём воды, мл |
Объём после сушки, мл |
Время,мин |
Температура в печи,ᴼС |
Температура воды,ᴼС |
Массовая скорость испарения,мл/с |
Испарившийся объём, мл |
1 |
Дистиллированная |
250 |
250 |
0 |
225 |
18 |
- |
0 |
2 |
250 |
2,28 |
38 |
- |
3 |
|||
3 |
247 |
4,58 |
58 |
- |
7 |
|||
4 |
240 |
8,84 |
78 |
- |
14 |
|||
5 |
226 |
13,19 |
100 |
- |
15 |
|||
6 |
211 |
5 |
100 |
0,053 |
16 |
|||
7 |
195 |
10 |
0,053 |
16 |
||||
8 |
179 |
15 |
0,050 |
15 |
||||
9 |
164 |
20 |
0,053 |
16 |
||||
10 |
148 |
25 |
0,050 |
15 |
||||
11 |
133 |
30 |
0,053 |
16 |
||||
12 |
117 |
35 |
0,053 |
16 |
||||
13 |
101 |
40 |
0,050 |
15 |
||||
14 |
86 |
45 |
0,053 |
16 |
||||
15 |
70 |
50 |
0,053 |
16 |
||||
16 |
54 |
55 |
0,053 |
16 |
||||
17 |
38 |
60 |
0,050 |
15 |
||||
18 |
23 |
65 |
0,053 |
16 |
||||
19 |
7 |
70 |
0,117 |
7 |
||||
20 |
0 |
71 |
0 |
0 |
Таблица 3. Испарение воды со степенью минерализации 6,0-9,0 %
№ опыта |
Тип воды |
Изначальный объём воды, мл |
Объём после сушки, мл |
Время,мин |
Температура в печи,ᴼС |
Температура воды,ᴼС |
Массовая скорость испарения,мл/с |
Испарившийся объём, мл |
1 |
Солённая вода степень минерализации 6,0-9,0 % |
250 |
250 |
0 |
225 |
23 |
- |
1 |
2 |
249 |
3,4 |
43 |
- |
4 |
|||
3 |
245 |
5,78 |
63 |
- |
6 |
|||
4 |
239 |
8,74 |
83 |
- |
15 |
|||
5 |
224 |
15,23 |
100 |
- |
16 |
|||
6 |
208 |
5 |
100 |
0,063 |
19 |
|||
7 |
189 |
10 |
0,063 |
19 |
||||
8 |
170 |
15 |
0,060 |
18 |
||||
9 |
152 |
20 |
0,063 |
19 |
||||
10 |
133 |
25 |
0,060 |
18 |
||||
11 |
115 |
30 |
0,063 |
19 |
||||
12 |
96 |
35 |
0,063 |
19 |
||||
13 |
77 |
40 |
0,063 |
19 |
||||
14 |
58 |
45 |
0,060 |
18 |
||||
15 |
40 |
50 |
0,063 |
19 |
||||
16 |
21 |
55 |
0,063 |
19 |
||||
17 |
2 |
60 |
0,063 |
2 |
||||
18 |
0 |
60,53 |
0 |
0 |
Таблица 4.Испарение воды со степенью минерализации 9,0-16,0 %
№ опыта |
Тип воды |
Изначальный объём воды, мл |
Объём после сушки, мл |
Время,мин |
Температура в печи,ᴼС |
Температура воды,ᴼС |
Массовая скорость испарения,мл/с |
Испарившийся объём, мл |
1 |
Солённая вода степень минерализации 9,0-16,0 % |
250 |
250 |
0 |
225 |
23 |
- |
0 |
2 |
250 |
3,4 |
43 |
- |
4 |
|||
3 |
246 |
5,86 |
63 |
- |
7 |
|||
4 |
239 |
9,01 |
83 |
- |
15 |
|||
5 |
224 |
15,87 |
100 |
- |
15 |
|||
6 |
209 |
5 |
100 |
0,060 |
18 |
|||
7 |
191 |
10 |
0,060 |
18 |
||||
8 |
173 |
15 |
0,057 |
17 |
||||
9 |
156 |
20 |
0,057 |
17 |
||||
10 |
139 |
25 |
0,057 |
17 |
||||
11 |
122 |
30 |
0,060 |
18 |
||||
12 |
104 |
35 |
0,060 |
18 |
||||
13 |
86 |
40 |
0,057 |
17 |
||||
14 |
69 |
45 |
0,060 |
18 |
||||
15 |
51 |
50 |
0,057 |
17 |
||||
16 |
34 |
55 |
0,057 |
17 |
||||
17 |
17 |
60 |
0,057 |
17 |
||||
18 |
0 |
65 |
0 |
0 |
Рис.1 График зависимости массовой скорости испарения от объёма
Рис.2 График зависимости объёма испарения от времени