CN110470795B - 一种基于气相介质湿度测量的干燥过程测量方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于干燥性能测试技术领域，尤其涉及一种基于气相介质湿度测量的干燥过程测量方法及其装置，包括：对已知含水量的物料通入干燥的热气体来进行干燥，通过测量出入口的气体湿度、出口的气体流量来实现对物料干燥过程中含水量的计算。所述干燥的热气体包括：相对湿度为0～60％，温度为20～100摄氏度的惰性气体或空气。实现所述测量方法的装置包括：流化干燥设备或风道干燥设备，且设备内设置传感器能实现对气体湿度、流量、温度和压强的测量，并通过处理器计算出物料干燥过程中的含水量。实现了对湿物料的含水量进行非接触、快速、准确、低成本的监测；解决了取样称重法等传统方法数据采集不连续，容易受到大气湿度的干扰等缺点带来的误差。
Description
技术领域
本发明属于干燥性能测试技术领域，尤其涉及一种基于气相介质湿度测量的干燥过程测量方法及其装置。
背景技术
干燥过程是工业中常见的分离操作，作用是从固态物料中去除所包含的水或其他溶剂。常见的干燥装置测量被干燥物料的干燥结果的方法有多种，包括取样称重法、温度测量法、电阻法、电容法、压力脉动法、声发射法、X射线法、CT法等多种。这些方法中的大多数为直接监测，需要直接接触物料，少部分为间接检测，但是使用的传感器价格较高，需要的数据处理手段复杂。这些方法也对被检测物料有一定的范围限定。目前的可行的技术手段中，还没有可以实现对湿物料的含水量进行非接触、快速、准确、低成本的监测的技术方案。
在实验室中进行干燥性能测试的实验使用的方法大多是采用取样称重法，数据采集不连续，每次采样间隔时间较长，常导致实验数据点不足。采样取出后到进入干燥器进行干燥称重的中间过程会受到大气湿度的干扰，也会给实验带来误差。因此这一实验方式也需要改善。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提出了一种基于气相介质湿度测量的干燥过程测量方法，包括：对已知含水量的物料通入干燥的热气体来进行干燥，通过测量出入口的气体湿度、出口的气体流量来实现对物料干燥过程中含水量的计算。
所述干燥的热气体包括：相对湿度(RH)为0～60％，温度为20～100摄氏度的惰性气体或空气。
所述物料置于干燥设备中，包括：流化干燥设备、风道干燥设备。
所述干燥过程包括：连续干燥或间歇干燥。
所述测量方法还包括对入口气体压强、温度和出口气体温度进行测量来计算获得含水量随时间变化的曲线图。
所述测量方法通过安装更多温湿度传感器来进行算数平均或拟合，从而实现数据校正和精度提高。
实现所述测量方法的装置包括：流化干燥设备或风道干燥设备，且设备内设置传感器来实现对气体湿度、流量、温度和压强的测量，并通过处理器计算出物料干燥过程中的含水量。
本发明的有益效果：实现了对湿物料的含水量进行非接触、快速、准确、低成本的监测；解决了取样称重法等传统方法数据采集不连续，容易受到大气湿度的干扰等缺点带来的误差；适应性比较广，不与被干燥物料接触，避免磨损、污染等问题；实验证明：测量精度明显优于传统的取样称重方法。
附图说明
图1为本发明的基于气相介质湿度测量的干燥过程测量示意图。
图2为本发明的实验数据散点图和经处理后的干燥曲线。
具体实施方式
下面结合附图，对实施例作详细说明。
本发明提出了一种基于气相介质湿度测量的干燥过程测量方法，包括：对已知含水量的物料通入干燥的热气体来进行干燥，通过测量出入口的气体湿度、出口的气体流量来实现对物料干燥过程中含水量的计算。
所述干燥的热气体包括：相对湿度(RH)为0～60％，温度为20～100摄氏度的惰性气体或空气。
所述物料置于干燥设备中，包括：流化干燥设备、风道干燥设备。
所述干燥过程包括：连续干燥或间歇干燥。
所述测量方法还包括对入口气体压强、温度和出口气体温度进行测量来计算获得含水量随时间变化的曲线图。
所述测量方法通过安装更多温湿度传感器来进行算数平均或拟合，从而实现数据校正和精度提高。
实现所述测量方法的装置包括：流化干燥设备或风道干燥设备，且设备内设置传感器来实现对气体湿度、流量、温度和压强的测量，并通过处理器计算出物料干燥过程中的含水量。
如图1所示，本发明所提出的测量方法在实验装置上经过测试。该装置为间歇流化床干燥实验装置，使用氮气作为气相干燥介质，被干燥介质为预先加入定量水分的遇水变色硅胶颗粒。
氮气来自气体钢瓶，无需气体输送设备。首先经过FI、PI测量其压力及冷态流量，而后进入预热器加热到设定温度(<50摄氏度,因所使用实验设备最高耐温50摄氏度)，从流化床底部进入，在流化床入口处测量气体温度，气体通过流化床后在出口部位测量其温度和湿度。湿物料需预先装入流化床中。
实验过程从开始通气开始测量记录各点参数。当硅胶颗粒已经变色，出口氮气相对湿度降低到2％以下时实验结束。
实验通过记录随时间变化的各个参数，可以计算各个时刻的物料含水量，并进一步计算物料的干燥速度曲线。
实验结果曲线如图2所示。上图是时间/含水量散点图，下图为干燥速度曲线，该实验的数值结果表明，通过测量气体湿度推算物料含水量的方法可行并且具有满足实验要求的精度。
如果使用的干燥介质不是接近绝对干燥的气体，则需要在气相介质的入口增加入口温湿度检测器。
在温湿度传感器的精度不足的情况下，则需要增加更多冗余传感器，通过算数平均或拟合等数据处理手段增加数据精度。
为提高测量精度，可以在装置的内部其他部位安装更多温湿度传感器，进行数据校正，提高精度。
对于连续干燥过程，计算转为进行过程稳态的计算，测量原理相同，但是计算不需要时间变量，不计算含水量与时间的变化关系，改为计算任意一个时间点的质量平衡。所以计算还需要测量或记录被干燥物料的流动速度，以及保持被干燥物料的初始含水量已知和稳定。
对其他使用气体作为干燥介质，脱除物料中水分的干燥形式，可以采取类似的方法进行测量计算，只要保证测量了干燥前、干燥后的气相干燥介质的温度、湿度，及气相介质的流量即可进行物料含水量的计算。
此实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种基于气相介质湿度测量的干燥过程测量方法，其特征在于，包括：对已知含水量的物料通入干燥的热气体来进行干燥，通过在流化床入口处测量气体温度，气体通过流化床后在出口部位测量其温度和湿度来实现对物料干燥过程中含水量的计算；所述干燥的热气体为来自气体钢瓶的氮气；所述物料为定量水分的遇水变色硅胶颗粒；
实验时，首先经过FI、PI测量其压力及冷态流量，而后进入预热器加热到设定温度，从流化床底部进入，在流化床入口处测量气体温度，气体通过流化床后在出口部位测量其温度和湿度；湿物料需预先装入流化床中；实验过程从开始通气开始测量记录各点参数；当硅胶颗粒已经变色，出口氮气相对湿度降低到2%以下时实验结束；实验通过记录随时间变化的各个参数，计算各个时刻的物料含水量，并进一步计算物料的干燥速度曲线。
2.根据权利要求1所述测量方法，其特征在于，所述干燥的热气体的温度为20~100摄氏度。
3.根据权利要求1所述测量方法，其特征在于，所述干燥过程包括：连续干燥或间歇干燥。
4.一种实现权利要求1~3任一所述测量方法的装置，其特征在于，包括：流化床干燥设备，且设备内设置传感器来实现对气体湿度、流量、温度、压强的测量，并通过处理器计算出物料干燥过程中的含水量。
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