試驗七干燥試驗

1、實驗七干燥實驗（一）沸騰干燥實驗沸騰干燥又稱流化干燥， 是固體流態(tài)化技術(shù)在干燥上的應用。沸騰床干燥器具有傳熱系數(shù)大，熱效率高的特點，被廣泛應用于化工、醫(yī)藥、食品等行業(yè)。目前對干燥機理的研究尚不夠充分，干燥速度的數(shù)據(jù)還主要依靠實驗。在生產(chǎn)操作中， 測量床層壓力降可了解床層是否達到流態(tài)化，操作是否穩(wěn)定等。因此， 通過實驗，可進一步掌握沸騰干燥的基本概念、基本理論和流化曲線、干燥曲線和干燥速率曲線等測定方法，同時還可了解操作故障的識別和排除，為今后的工業(yè)干燥器設計和生產(chǎn)操作打下堅實的基礎。一實驗任務（任選一個）1 通過對流化曲線的測定，確定干燥介質(zhì)適宜的操作流速范圍；2某工廠需要設計一個沸騰床干燥器

2、，用于干燥綠豆。請根據(jù)實驗室提供的設備（見 第三部分，實驗裝置與流程），設計一實驗方案并進行實驗，為他們提供有關(guān)參數(shù)，如綠豆 的含水量隨干燥時間的變化曲線、綠豆表面溫度隨干燥時間的變化曲線、干燥速率曲線、含水量、臨界含水量 X0等。二實驗原理1流化曲線：流化曲線也稱床層壓降與氣速的關(guān)系曲線。在流化床的底部氣體分布板處裝有一壓力傳感器，測定床層底部的壓力，在玻璃管上口處也裝有一壓力傳感器，通過測定床層流化宀.二一 -k前后壓力降APf隨空床流速u降與數(shù)豎制出流化曲線（見圖圖中曲線的a段（虛線）表明固定床階段壓力降 Pf與空床流速u成正比；此后如再 增加氣速，壓力降的增加變緩，此時床內(nèi)顆粒變松，成

3、為膨脹床，氣速增到b處附近，床層開始流態(tài)化；此后氣速再增，床層壓力降基本上維持不變，如曲線的c段所示，此即流化床階段；過了 c段以后，氣速再增，壓力降反而變少，如曲線的b段所示，此時顆粒開始為上升氣流所帶走， 達到了氣力輸送階段； 若氣流增大到將顆粒全部帶走，此時壓力降減到與氣體流過空管的壓力降相當。如果到達流化階段 c以后，把氣速逐漸減少，可以測出壓力降并不沿cb a的路線返回，而是循著 c a的路線返回。曲線的 a段亦相當于固定床階段，但 a段與c段之 間有更為明顯的轉(zhuǎn)折，且 a段所顯示的壓力降比 a段所顯示的低，此說明從流化床回復到 固定床時，顆粒由上升氣流中落下， 所形成的床層較人工裝

4、填時疏松一些，阻力也就小一些。曲線的明顯轉(zhuǎn)折亦表明此過程中不存在與膨脹床要逆轉(zhuǎn)的階段。因b的位置不夠明確，故實測起始流化速度時，都以曲線c段與a段相交的交點為準。從流化曲線上可以獲得起始流化速度umf與顆粒帶出速率u0這兩流化床操作的重要參數(shù)。流量的測量采用孔板流量計，其換算公式為：V 二 C1RC2(1)式中：V 流量m3/h R孔板壓差，kPa C1、C2 孔板流量計參數(shù)，本實驗裝置C1 = 26.2C2 = 0.52故式（1 ）可寫為：V = 26.2R0.52(2)2 干燥特性曲線若將濕物料置于一定的干燥條件下，例如一定的溫度、濕度和氣速的空氣流中，測定被干燥物料的重量和溫度隨時間的變

5、化關(guān)系，貝嶋圖2所示的曲線，即物料含水量一時間曲線和物料溫度一時間曲線。 干燥過程分為三個階段：I物料預熱階段；n恒速干燥階段；川降速階段。圖中AB段處于預熱階段，空氣中部分熱量用來加熱物料，故物料含水量和溫圖2干燥曲線圖3干燥速率曲線度均隨時間變化不大（即dx/d T較?。Ｔ陔S后的第n階段 BC,由于物料表面存在自由水分，物料表面溫度等于空氣的濕球溫度tw，傳入的熱量只用來蒸發(fā)物料表面的水分，物料含水量隨時間成比例減少，干燥速率恒定且較大（即 dx/d t較大）。到了第川階段，物料中 含水量減少到某一臨界含水量時，由于物料內(nèi)部水分的擴散慢于物料表面的蒸發(fā)，不足以維持物料表面保持潤濕，則物料

6、表面將形成干區(qū)， 干燥速率開始降低，含水量越小，速率越慢， 干燥曲線CD逐漸達到平衡含水量 X*而終止。在降速階段，隨著水分汽化量的減少，傳入 的顯熱較汽化帶出的潛熱為多，熱空氣中部分熱量用于加熱物料。物料溫度開始上升，n與川交點處的含水量稱為物料的臨界含水X0，在圖2中物料含水量曲線對時間的斜率就是干燥速率U，若干燥速率u對物料含水量進行標繪可得圖3所示的干燥速率曲線。干燥速率曲線只能通過實驗測得，因為干燥速率不僅取決于空氣的性質(zhì)和操作條件，而且還受物料性質(zhì)、結(jié)構(gòu)以及所含水分性質(zhì)的影響。干燥速率為單位時間內(nèi)在單位面積上汽化的水分質(zhì)量，用微分式表示，則為u dw kg/m 2s（3）Ad .式

7、中：u干燥速率kg/m 2sA干燥表面 m d .相應的干燥時間sdw汽化的水分量 kg因為 dw _ _Gcdx故式（3）可改寫為(4)式中：Gc 濕物料中絕干物料的質(zhì)量kgx濕物料含水量kg水/ kg絕干料dwGcdx Gc.xu 二Ad eAdAAx通過實驗，測得 x、.一即可求出U。以U為縱坐標，某干燥速率下的濕物料的平均含 水量X為橫坐標，即可繪出干燥速率曲線。三實驗裝置與流程本實驗裝置主要包括三部分：沸騰床干燥設備、調(diào)節(jié)儀表和控制系統(tǒng)。沸騰干燥實驗裝置的流程如圖4所示（插入：教案下載 圖片實驗六沸騰干燥裝置圖）。設備床身的筒體部分由不銹鋼（內(nèi)徑100mm ,高100mm）和高溫硬質(zhì)

8、玻璃段（內(nèi)徑100mm,高400mm）組成，頂部有氣固分離段（內(nèi)徑150mm，高250mm）。不銹鋼段筒體上設有物料取樣器、放凈口、溫度計接口等，分別用于取樣、放凈和測溫。床身頂部氣固分離段設有 加料口、測壓口，分別用于物料加料和測壓。空氣加熱裝置由加熱器和控制器組成，加熱器為不銹鋼盤管式加熱器，加熱管外壁設有1mm鎧裝熱電偶，它與人工智能儀表、固態(tài)繼電器等連接，實現(xiàn)空氣介質(zhì)的溫度控制，同時，計算機可實現(xiàn)對儀表的控制?？諝饧訜嵫b置底部設有空氣介質(zhì)的干球溫度計和濕球溫度計接口，以測定空氣的干、 濕球溫度。本裝置安裝有旋風分離器，可除去干燥物料的粉塵。每套實驗裝置設有 7塊儀表，分別為：加熱器溫控

9、、床身溫度、干球溫度、濕球溫度、 空氣流量、空氣壓力和床層壓降。四操作要點1.準備工作（1 ）將電子天平開啟，并處于待用狀態(tài)；（2 ）將快速水分測定儀開啟，并處于待用狀態(tài)；（3） 準備一定量的被干燥物料（以綠豆為例，約2kg），取1.5 kg左右放入熱水（或沸 水）中泡數(shù)分鐘后取出，并用毛巾吸干表面水分，待用。（4）往濕球溫度計水筒中補水，但液面不得超過警示值。2 床身預熱階段啟動風機及加熱器，設定加熱管表面溫度（在 80- 100C范圍內(nèi)）。待數(shù)分鐘后，關(guān)閉 加熱器和風機，打開進料口，將待干燥物料徐徐倒入，關(guān)閉進料口，再開啟風機及加熱器， 并確定風速在某一流量下操作。3 測定干燥速率曲線（1

10、 ）取樣：用取樣器（推入拉出）取樣，每隔 5 10分鐘一次，取出的樣品放入小器皿 中，并記上編號和取樣時間，待分析用。共做 8 10組數(shù)據(jù)。做完后，關(guān)閉加熱器和風機電 源；（2 ）記錄數(shù)據(jù)：在每次取樣的同時，要記錄床層溫度、空氣干、濕球溫度和流量、床層 壓降等。（3）分析含水量：在用烘箱烘干水分之前，應先將稱量瓶和濕試樣稱重。電子天平的使 用方法見附錄 5 電子天平的使用說明 。4測定流化曲線 將氣量控制閥開至最大，待數(shù)分鐘后，調(diào)節(jié)控制閥開度（關(guān)小） ，每次改變開度（即改 變風速），都應記錄相應的床層壓降和空氣流量，直至閥門關(guān)閉，共做810 組數(shù)據(jù)。若使用計算機控制系統(tǒng)，改變風速的方法是改變變頻器的頻率。取大頻率為 50Hz。 五注意事項1加料時，要停風機，加料速度不能太快； 2取樣時，取樣器推拉要快，槽口要用小布袋套住，以免物料噴出； 3濕球溫度計補水筒液面不得超過警示值； 4電子天平和快速水分測定儀要按使用說明操作。六實驗報告要求實驗報告至少應包括以下內(nèi)容：1簡述實驗原理和操作要點；2畫出實驗流程示意圖；3數(shù)據(jù)處理：根據(jù)計算機自動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)打印出的實驗結(jié)果（數(shù)據(jù)及曲線圖） ，任取其中一組為例進行計算；4對實驗現(xiàn)象和實驗結(jié)果進行討論。七思考題 1影響干燥速率的因素有哪些？本實驗若要提高干燥強度，可采取哪些措施？ 2如何提高床層的穩(wěn)定