流化床干燥试验2.docx

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1、流化床干燥试验实验名称：流化床干燥实验一、目的及任务了解流化床干燥器的基本流程及操作方法。掌握流化床流化曲线的测定方法，测定流化床床层压降与气速的关系曲线。测定物料含水量及床层温度随时间变化的关系曲线。掌握物料干燥速率曲线测定方法，测定干燥速率曲线，并确定临界含水量X 及恒速阶段的传质系数攵及降速阶段的比例系数Kx0二、基本原理L流化曲线当气速较小时，操作过程处于固定床阶段（AB段），床层基本静止不动，气体 只能从床层空隙中流过，压降与流速成正比，斜率约为1 （在双对数坐标系 中）。当气速逐渐增加（进入BC段），床层压降将减小，颗粒逐渐被气体带 走，此时，便进入了气流输送阶段。D点处流速即被称

2、为带出速度（u ）。在流化状态下降低气速，压降与气速关系线将沿图中的DC线返回至C点。若 气速继续降低，曲线将无法按CBA继续变化,而是沿CA变化。C点处流速 被称为起始流化速度（u ）。在生产操作中，气速应介于起始流化速度与带出速度之间，此时床层压降保持 恒定，这是流化床的重要特点。据此，可以通过测定床层压降来判断床层流化 的优劣。2、干燥特性曲线将湿物料置于一定的干燥条件下，测定被干燥物料的质量和温度随时间变化的关系，可得到物料含水量（x）与时间（t）的关系曲线及物料温度（e）与时r聚H-蝮Q.昵理套聚时间T间（T）的关系曲线。物料含水量与时间关系曲线的斜率即为干燥速率（）。将干燥速率对物

3、料含水量作图。干燥过程可分为以下三个阶段。(1)物料预热阶段(AB段)在开始干燥时，有一较短的预热阶段，空气中部分热量用来加热物料，物料含 水量随时间变化不大。(2 )恒速干燥阶段(BC段)由于物料表面存在自由水分，物料表面温度等于空气的湿球温度，传入的热量 只用来蒸发物料表面表面的水分，物料含水量随时间成比例减少，干燥速率恒 定且最大。(3)降速干燥阶段(CDE段)物料含水量减少到某一临界含水量(X ),由于物料内部水分的扩散慢于物料 表面的蒸发，不足以维持物料表面保持湿润，而形成干区，干燥速率开始降低, 物料温度逐渐上升。物料含水量越小，干燥速率越慢，直至达到平衡含水量 (X )而终止。干

4、燥速率为单位时间在单位面积上汽化的水分量，用微分式表示为：式中u干燥速率，kg水/ ( m.s );A干燥表面积,m ;dT相应的干燥时间，s ;dW汽化的水分量,kg。图中的横坐标X为对应于某干燥速率下的物料平均含水量。式中X某一干燥速率下湿物料的平均含水量；X、XAt时间间隔内开始和终了时的含水量,kg水/kg绝干物料。式中G第i时刻取出的湿物料的质量，kg ;G第i时刻取出的物料的绝干质量，kgo干燥速率曲线只能通过实验测定，因为干燥速率不仅取决于空气的性质和操作 条件，而且还受物料性质结构及含水量的影响。本实验装置为间歇操作的沸腾 床干燥器，可测定达到一定干燥要求所需的时间，为工业上连

5、续操作的流化床 干燥器提供相应的设计参数。三、装置及流程1风机；2、湿球温度水筒；3、湿球温度计;4、干球温度计；5、空气加湿器；6、空气流速调节阀；7、放净口 ； 8、取样口 ； 9、不锈钢筒体；10、玻璃筒体11、气固分离器；12、加料口 ； 13、旋风分离器；14、孔板流量计(d0=20mm )四、操作要点1、流化床实验加入固体物料至玻璃段底部。调节空气流量，测定不同空气流量下床层压降。2、干燥实验(1)实验开始前将电子天平开启，并处于待用状态。将快速水分测定仪开启，并处于待用状态。准备一定量的被干燥物料(以绿豆为例)，取0.5kg左右放入热水 (6070 )中泡2030min ,取出，

6、并用干毛巾吸干表面水分，待用。湿球温度计水筒中补水，但液面不得超过预警值。(2)床身预热阶段启动风机及加热器，将空气控制在某一流量下(孔板流量计压差为一定值， 3kpa左右)，控制加热器表面温度(80100 )或空气温度(5070 )稳 定，打开进料口，将待干燥物料徐徐倒入，关闭进料口。(3)测定干燥速率曲线取样，用取样管取样，每隔23min 一次，取出的样品放入小器皿中，并记 上编号和取样时间，待分析用。共做810组数据，做完后，关闭加热器和风 机电源。记录数据，在每次取样的同时，要记录床层温度、空气干球、湿球温度、流 量和床层压降等。3、结果分析(1)快速水分测定仪分析法将每次取出的样品在

7、电子天平上称量910g ,利用快速水分测定仪进行分析。(2)烘箱分析法将每次取出的样品在电子天平上称量910g ,放入烘箱内烘干，烘箱温度设定 为120度，lh后取出，在电子天平上称取其质量，此质量即可视为样品的绝干 物料质量。4、注意事项取样时，取样管推拉要快，管槽口要用布覆盖，以免物料喷出。湿球温度计补水筒液面不得超过警示值。电子天平和快速水分测定仪要按说明操作。五、数据处理表1干燥实验相关计算结果表干燥表面积A=l.5】2时间/min湿料质量/g干燥后的 质量/g床层温度 /含水量X， /kg 水/kg 绝干物料汽化水份 量 dW/kg干燥速率 u/kg 水 /( MxS )05.733

8、.6520.700.56990.13800.000306856304.4037.400.43180.13770.0003060107.265.6146.300.29410.07020.0001561157386.0349.000.22390.03920.0000871207.576.3951.100.18470.04610.0001024257.977.0053.000.13860.04270.0000948306.405.8454.800.09590.02670.0000594356.806.3656.400.0692以第一组数据计算：Q,毋),74 4 6午含水量X尸一尸二.3 65 -水

9、g绝干物料=0-5699kg水/kg绝 干物料汽化水份量 dW=(0.5699-0.4318 ) kg=0.1380kg干燥速率 u=J57=it5x5x60kg水/(,Mxs ) =0.0003068 kg 水 /(/n2xs )图1干燥速率-物料含水量关系图由图可得,平衡含水量入约为0.43 kg水/kg绝干物料图2物料含水量、物料温度与时间关系表2流化实验相关计算结果表以第一组数据为例代入相关数据可得:u= 1.904m/s图3流化床AP-U关系六、实验结论及分析图1干燥速率-物料含水量关系图图2物料含水量、物料温度与时间关系图3流化床AP-U关系实验结果分析1.由图1可以看出，随着干燥

10、的进行（含水量减小的方向），干燥速率先是增大（即为 物料预热阶段），然后基本保持不变（恒速干燥阶段），最后持续下降（降速干燥阶 段）。2 .由图2可看出，随着干燥的进行，物料含水量不断下降，而床层温度不断上升, 且床层温度几乎没有稳定不变的阶段，说明热量不仅用于水分的汽化，还使得物料温 度升高。3 .由图3可看出，随着气速的增加，床层压降也随着增加。七、思考题1、本实验所得的流化床压降与气速曲线有何特征？答：当气速较小时，操作过程处于固定床阶段，床层基本静止不动，气体只能从 床层空隙中流过，压降与流速成正比。当气速继续增大，进入流化阶段，固体颗 粒随气体流动而悬浮运动，随着气速的增加，床层高度

11、逐渐增加，但床层压降基 本上保持不变，如曲线的后半段，成一条水平直线2、流化床操作中，存在腾涌和沟流两种不正常现象，如何利用床层压降对其进行判断? 怎样避免他们的发生？答：腾涌时，床层压降不平稳，压力表不断摆动；沟流是床层压降稳定，只是数值 比正常情况下低。沟流是由于流体分布板设计或安装上存在问题，应从设计上避免出 现沟流，腾涌是由于流化床内径较小而床高于床比径比较大时，气体在上升过程中易 聚集继而增大，当气体占据整个床体截面时发生腾涌，故在设计流化床时高径比不宜 过大。3、本装置在加热器入口处安装有干、湿球温度计，假设干燥过程为绝热增湿过程，如 何求得干燥器内空气的平均湿度H?答：有入口干、湿球温度可以求得进口空气湿度Hi由于干燥器内物料存在非结合水， 且气液接触充分，故出口空气可以看成饱和空气，绝热增湿过程为恒焰过程，再由恒 焰条件与出口空气cp=100%即可求得出口空气湿度H2,从而求得干燥器内空气平均湿 度 H=0.5X ( H1+H2)