1、 洞 道 干 燥 实 验 装 置（计算机数据采集和过程控制）说 明 书天 津 大 学 化 工 学 院化 工 基 础 实 验 中 心2003 年 12 月1目 录一. 装置的用途和特点二. 装置的基本情况三. 装置的使用方法四. 附录（一） 仪表参数的初始设置及接线方法（二）调试实验的结果2一. 装置的用途和特点(一) 用途1. 供学生做实验，学习干燥曲线和干燥速率曲线及临界湿含量的实验测定方法，加深对干燥操作过程及其机理的理解。2. 供学生学习干湿球温度湿度计的使用方法，学习被干燥物料与热空气之间对流传热系数的测定方法。3. 供学生通过实物了解干燥操作中废气循环的流程和概念。4. 为学生提供一
2、个由气体流量计读数求指定截面处气体流速的实际例子，以便掌握其计算方法。5. 实验研究恒速干燥速率，临界湿含量，平衡湿含量随其影响因素的变化规律。(二) 特点1. 结构紧凑，占地面积小。 2. 干燥介质空气流量的调节范围大。3. 耗能量小。4. 实验操作十分方便。5. 可以很容易地测得常见的典型的干燥曲线，干燥速率曲线和恒速段热空气与被干燥物表面之间的对流传热系数。二. 装置的基本情况(一) 流程示意见图 1 (二) 一些部件和设备的简单情况1. 洞道干燥器: 空气流通的横截面积见表 7 2. 鼓风机:上海兴益电器厂 BYF7132 型三相低噪声中压风机，最大出口风压为 1.7kPa，电机功率为
3、 0.55 kW。3. 空气预热器: 三个电热器并联， 每个电热器的额定功率为 450 W，额定电压为 220 4. 重量变送器: 量程 0-200g，精度 0.1 级，输出 0-5V，供电电源12VDC。5. 压差变送器: 量程 0-10kPa, 精度 0.5 级，输出 4-20mA，供电电源24VDC。6显示仪表：a.重量显示:输入 0-5V,显示 0-200g，供电电源220VAC。b.压差显示:输入 4-20mA, 显示 0-10kPa，供电电源220VAC。3c.温度显示:输入 Cu50, 显示-50-150，供电电源 220VAC。d.温度显示控制仪表:输入 Cu50, 显示-50
4、-150，输出 0-5V,供电电源 220VAC。(具体使用方法参见仪表使用说明书)7被干燥物的试样。被干燥物料为工业呢，每一套装置所用某种纺织布料的干燥面积、绝干物料量可能稍有差别，具体数值见调试实验的数据表，表 7 等。三. 装置的使用方法(一)实验前的准备工作1. 将被干燥物料试样进行充分的浸泡。图 1 实验装置流程图1.中压风机；2.孔板流量计；3. 空气进口温度计；4.重量传感器；5.被干燥物料；6.加热器；7.干球温度计；8.湿球温度计；9.洞道干燥器；10.废气排出阀；11.废气循环阀；12.新鲜空气进气阀；13.干球温度显示控制仪表；14.湿球温度显示仪表；15.进口温度显示仪
5、表；16.流量压差显示仪表；17.重量显示仪表；18.压力变送器。42. 向湿球温度湿度计的附加蓄水池内，补充适量的水， 使池内水面上升至适当位置。3. 将被干燥物料的空支架安装在洞道内。4. 调节新空气入口阀到全开的位置。(二) 装置的实验操作方法1. 按下电源开关的绿色按键，在按风机开关按钮，开动风机。2. 调节三个蝶阀到适当的位置，将空气流量调至指定读数。3. 在温度显示控制仪表上，按住set键 2、3 秒钟，直至 sv 窗口显示SU，此时 pv 窗口所显示的即为干燥器的干球温度所要达到的指定值，可通过仪表上的上移、左移键改变指定值，指定值设定好后按一下set键，改变到下一参数的设定（此
6、后的参数不需改变） ，然后按一下A/M键回到仪表控制状态。按下加热开关，让电热器通电。4. 干燥器的流量和干球温度恒定达 5 分钟之后并且数字显示仪显示的数字不在增长，即可开始实验。此时，读取数字显示仪的读数作为试样支撑架的重量(G D)。5. 将被干燥物料试样从水盆内取出，控去浮挂在其表面上的水份(使用呢子物料时，最好用力挤去所含的水分，以免干燥时间过长。将支架从干燥器内取出，再将支架插入试样内直至尽头)。6. 将支架连同试样放入洞道内，并安插在其支撑杆上。注意:不能用力过大，使传感器受损。7. 立即按下秒表开始计时，并记录显示仪表的显示值。然后每隔一段时间记录数据一次( 记录总重量和时间
7、)，直至同样时间内重量的减少是 0.1g 时，即可结束实验。(三) 装置使用的注意事项1. 在安装试样时，一定要小心保护传感器，以免用力过大使传感器造成机械性损伤。2. 在设定温度给定值时，不要改动其它仪表参数，以免影响控温效果。3. 为了设备的安全，开车时，一定要先开风机后开空气预热器的电热器。停车时则反之。4突然断电后，在次开启实验时，检查风机开关、加热器开关是否已被按下，如果被按下，请再按一下使其弹起，不再处于导通状态。5四. 附录(一) 仪表参数的初始设置及接线对照关系表 1 仪表参数的初始设置值表 参数 参数值 备注SU 给定值 一般在 55-75 之间AL1 125.6AL2 12
8、5.6Pb 6.08ti 200td 30tP 4.80Ct 5.1CLK 000 当不为 0 时所有参数都不可改PASS 任意 加 9 后进入二级参数的修改表 2 计算机 A/D 转换卡通道与采集变量对应关系表通道号 采集变量0 干球温度1 湿球温度2 进口温度3 空气流量4 物料重量表 3 计算机 D / A 转换卡通道与控制变量对应关系表通道号 控制变量0 风机开关1 加热开关6表 4 干球温度显示控制仪表接线对照表功能 仪表接线端 仪表接线端 功能485 通讯(+) 1 7 输入信号 4-20mA(+)485 通讯(-) 2 8 输入信号 4-20mA(-)3 9220 电源(+) 4
9、 10220 电源(-) 5 11仪表接地 6 12 控制输出(+)13 控制输出(-)表 5 湿球温度、进口温度、空气流量显示仪表接线对照表功能 仪表接线端 仪表接线端 功能DC24V 电源（+） 1 7 输入信号 4-20mA(+)DC24V 电源（-） 2 8 输入信号 4-20mA(-)3 9220 电源(+) 4 10220 电源(-) 5 11仪表接地 6 1213表 6 物料重量显示仪表接线对照表功能 仪表接线端 仪表接线端 功能DC12V 电源（+） 1 7 输入信号 0-5V(+)DC12V 电源（-） 2 8 输入信号 0-5V(-)3 9220 电源(+) 4 10220
10、 电源(-) 5 11仪表接地 6 1213(二) 调试实验的结果71. 调试实验的数据见表 7， 表中符号的意义如下:S干燥面积， m 2GC绝干物料量， gR空气流量计的读数， kPaTo干燥器进口空气温度， t试样放置处的干球温度， tw试样放置处的湿球温度， GD试样支撑架的重量， gGT被干燥物料和支撑架的“总重量“， gG被干燥物料的重量， gT累计的干燥时间， SX物料的干基含水量， kg 水kg 绝干物料XAV两次记录之间的被干燥物料的平均含水量， kg 水kg 绝干物料U干燥速率， kg 水(sm 2)2. 数据的计算举例以表 2 所示的实验的第 i 和 i1 组数据为例(1
11、) 公式: 被干燥物料的重量 G:，g (1)DiTiG，g (2)1i1i，被干燥物料的干基含水量 X:， kg 水kg 绝干物料 (3)ciiGX，kg 水kg 绝干物料 (4)c1ii两次记录之间的平均含水量 X AV ，kg 水kg 绝干物料 (5)21iiAV两次记录之间的平均干燥速率 ，kg 水(sm 2) I1ii3C3C TXS0GdTS0GU(6)干燥曲线 XT 曲线，用 X、T 数据进行标绘，见图 2。8干燥速率曲线 UX 曲线，用 U、X AV数据进行标绘，见图 3 。恒速阶段空气至物料表面的对流传热系数，(m 2) (7)tw10UtSQ3C流量计处体积流量 tm3h用
12、其回归式算出。由流量公式(8) 计算(8)tt PAcV20其中，c 0-孔板流量计孔流系数，c 0=0.65A0-孔的面积 m 2d0-孔板孔径 ， d0 =0.040 m - 空气入口温度（及流量计处温度）下的体积流量，m 3/h ；tVP-孔板两端压差，Kpa-空气入口温度（及流量计处温度）下密度，Kg/m 3。t干燥试样放置处的空气流量，m 3h (9)027tVt干燥试样放置处的空气流速，ms (10)A36u(2) 数据:以第一套第一次实验数据为例进行计算(见表 7)i1i12GT， i136.0 gGT， i1 135.0 gGD81.0 g由式(1)(2)得: G i55.0 g， G i1 54.0 gGC20.5 g由式(3)(4)得: X i1.6829 kg 水kg 绝干物料， X i1 1.6341 kg 水kg绝干物料 由式(5)得: X AV1.6585 kg 水kg 绝干物料S20.1420.088=0.024992m 2Ti0 s， T i1 180 s9由式(6)得: U2.22310 -4 kg 水(sm 2)
