流化床干燥實(shí)驗(yàn)(共8頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上化工原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)院： 專業(yè)： 班級：姓名學(xué)號實(shí)驗(yàn)組號實(shí)驗(yàn)日期指導(dǎo)教師成績實(shí)驗(yàn)名稱流化床干燥實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解流化床干燥裝置的基本結(jié)構(gòu)、工藝流程和操作方法。2. 學(xué)習(xí)測定物料在恒定干燥條件下干燥特性的實(shí)驗(yàn)方法。3. 掌握根據(jù)實(shí)驗(yàn)干燥曲線求取干燥速率曲線以及恒速階段干燥速率、臨界含水量、平衡含水量的實(shí)驗(yàn)分析方法。4. 實(shí)驗(yàn)研究干燥條件對于干燥過程特性的影響。二、實(shí)驗(yàn)原理在設(shè)計(jì)干燥器的尺寸或確定干燥器的生產(chǎn)能力時(shí)，被干燥物料在給定干燥條件下的干燥速率、臨界濕含量和平衡濕含量等干燥特性數(shù)據(jù)是最基本的技術(shù)依據(jù)參數(shù)。由于實(shí)際生產(chǎn)中被干燥物料的性質(zhì)千變?nèi)f化，因此對于大多數(shù)

2、具體的被干燥物料而言，其干燥特性數(shù)據(jù)常常需要通過實(shí)驗(yàn)測定而取得。按干燥過程中空氣狀態(tài)參數(shù)是否變化，可將干燥過程分為恒定干燥條件操作和非恒定干燥條件操作兩大類。若用大量空氣干燥少量物料，則可以認(rèn)為濕空氣在干燥過程中溫度、濕度均不變，再加上氣流速度以及氣流與物料的接觸方式不變，則稱這種操作為恒定干燥條件下的干燥操作。1. 干燥速率的定義干燥速率定義為單位干燥面積（提供濕分汽化的面積）、單位時(shí)間內(nèi)所除去的濕分質(zhì)量，即： kg/(m2s) (111)式中，干燥速率，又稱干燥通量，kg/（m2s）；干燥表面積，m2；汽化的濕分量，kg； 干燥時(shí)間，s；絕干物料的質(zhì)量，kg；物料濕含量，kg濕分/kg干物

3、料，負(fù)號表示隨干燥時(shí)間的增加而減少。2. 干燥速率的測定方法方法一：（1）將電子天平開啟，待用。（2）將快速水分測定儀開啟，待用。（3）準(zhǔn)備0.51kg的濕物料，待用。（4）開啟風(fēng)機(jī)，調(diào)節(jié)風(fēng)量至4060m3/h，打開加熱器加熱。待熱風(fēng)溫度恒定后（通?？稍O(shè)定在7080），將濕物料加入流化床中，開始計(jì)時(shí)，每過4min取出10克左右的物料，同時(shí)讀取床層溫度。將取出的濕物料在快速水分測定儀中測定，得初始質(zhì)量和終了質(zhì)量。則物料中瞬間含水率為 （112）方法二（數(shù)字化實(shí)驗(yàn)設(shè)備可用此法）：利用床層的壓降來測定干燥過程的失水量。（1）準(zhǔn)備0.51kg的濕物料，待用。（2）開啟風(fēng)機(jī)，調(diào)節(jié)風(fēng)量至4060m3/h，

4、打開加熱器加熱。待熱風(fēng)溫度恒定后（通?？稍O(shè)定在7080），將濕物料加入流化床中，開始計(jì)時(shí)，此時(shí)床層的壓差將隨時(shí)間減小，實(shí)驗(yàn)至床層壓差（）恒定為止。則物料中瞬間含水率為 （113）式中，時(shí)刻時(shí)床層的壓差。計(jì)算出每一時(shí)刻的瞬間含水率，然后將對干燥時(shí)間作圖，如圖111，即為干燥曲線。圖111恒定干燥條件下的干燥曲線上述干燥曲線還可以變換得到干燥速率曲線。由已測得的干燥曲線求出不同下的斜率，再由式111計(jì)算得到干燥速率，將對作圖，就是干燥速率曲線，如圖112所示。圖112恒定干燥條件下的干燥速率曲線將床層的溫度對時(shí)間作圖，可得床層的溫度與干燥時(shí)間的關(guān)系曲線。3. 干燥過程分析預(yù)熱段 見圖111、112

5、中的AB段或A B段。物料在預(yù)熱段中，含水率略有下降，溫度則升至濕球溫度tW ,干燥速率可能呈上升趨勢變化，也可能呈下降趨勢變化。預(yù)熱段經(jīng)歷的時(shí)間很短，通常在干燥計(jì)算中忽略不計(jì)，有些干燥過程甚至沒有預(yù)熱段。恒速干燥階段 見圖111、112中的BC段。該段物料水分不斷汽化，含水率不斷下降。但由于這一階段去除的是物料表面附著的非結(jié)合水分，水分去除的機(jī)理與純水的相同，故在恒定干燥條件下，物料表面始終保持為濕球溫度tW，傳質(zhì)推動力保持不變，因而干燥速率也不變。于是，在圖112中，BC段為水平線。只要物料表面保持足夠濕潤，物料的干燥過程中總處于恒速階段。而該段的干燥速率大小取決于物料表面水分的汽化速率，

6、亦即決定于物料外部的空氣干燥條件，故該階段又稱為表面汽化控制階段。降速干燥階段 隨著干燥過程的進(jìn)行，物料內(nèi)部水分移動到表面的速度趕不上表面水分的氣化速率，物料表面局部出現(xiàn)“干區(qū)”，盡管這時(shí)物料其余表面的平衡蒸汽壓仍與純水的飽和蒸汽壓相同，但以物料全部外表面計(jì)算的干燥速率因“干區(qū)”的出現(xiàn)而降低，此時(shí)物料中的的含水率稱為臨界含水率，用表示，對應(yīng)圖112中的C點(diǎn)，稱為臨界點(diǎn)。過C點(diǎn)以后，干燥速率逐漸降低至D點(diǎn)，C至D階段稱為降速第一階段。干燥到點(diǎn)D時(shí)，物料全部表面都成為干區(qū)，汽化面逐漸向物料內(nèi)部移動，汽化所需的熱量必須通過已被干燥的固體層才能傳遞到汽化面；從物料中汽化的水分也必須通過這一干燥層才能傳

7、遞到空氣主流中。干燥速率因熱、質(zhì)傳遞的途徑加長而下降。此外，在點(diǎn)D以后，物料中的非結(jié)合水分已被除盡。接下去所汽化的是各種形式的結(jié)合水，因而，平衡蒸汽壓將逐漸下降，傳質(zhì)推動力減小，干燥速率也隨之較快降低，直至到達(dá)點(diǎn)E時(shí)，速率降為零。這一階段稱為降速第二階段。降速階段干燥速率曲線的形狀隨物料內(nèi)部的結(jié)構(gòu)而異，不一定都呈現(xiàn)前面所述的曲線CDE形狀。對于某些多孔性物料，可能降速兩個(gè)階段的界限不是很明顯，曲線好像只有CD段；對于某些無孔性吸水物料，汽化只在表面進(jìn)行，干燥速率取決于固體內(nèi)部水分的擴(kuò)散速率，故降速階段只有類似DE段的曲線。與恒速階段相比，降速階段從物料中除去的水分量相對少許多，但所需的干燥時(shí)間

8、卻長得多。總之，降速階段的干燥速率取決與物料本身結(jié)構(gòu)、形狀和尺寸，而與干燥介質(zhì)狀況關(guān)系不大，故降速階段又稱物料內(nèi)部遷移控制階段。三、實(shí)驗(yàn)裝置1裝置流程本裝置流程如圖113所示。1加料斗；2床層（可視部分）；3床層測溫點(diǎn)；4進(jìn)口測溫點(diǎn)；5風(fēng)加熱器；6轉(zhuǎn)子流量計(jì)；7風(fēng)機(jī)；8U形壓差計(jì)；9取樣口；10排灰口；11旋風(fēng)分離器圖113 流化床干燥實(shí)驗(yàn)裝置流程圖2主要設(shè)備及儀器（1）鼓風(fēng)機(jī)：BYF7122,370W；（2）電加熱器：額定功率2.0KW；（3）干燥室：100mm×750mm；（4）干燥物料：耐水硅膠；（5）床層壓差：Sp0014型壓差傳感器，或U形壓差計(jì)。四、實(shí)驗(yàn)步驟1實(shí)驗(yàn)步驟（1

9、）開啟風(fēng)機(jī)。（2）打開儀表控制柜電源開關(guān)，加熱器通電加熱，床層進(jìn)口溫度要求恒定在7080左右。（3）將準(zhǔn)備好的耐水硅膠/綠豆加入流化床進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。（4）每隔4min取樣510克左右分析或由壓差傳感器記錄床層壓差，同時(shí)記錄床層溫度。（5）待干燥物料恒重或床層壓差一定時(shí)，即為實(shí)驗(yàn)終了，關(guān)閉儀表電源。（6）關(guān)閉加熱電源。（7）關(guān)閉風(fēng)機(jī)，切斷總電源，清理實(shí)驗(yàn)設(shè)備。2. 注意事項(xiàng)必須先開風(fēng)機(jī)，后開加熱器，否則加熱管可能會被燒壞，破壞實(shí)驗(yàn)裝置。五、原始數(shù)據(jù)記錄干燥時(shí)間床層溫度床層壓力XiU60.529.20.510.0.120.730.70.460.-6.7E-05180.831.70.470.-0.000

10、13241.032.00.490.0.301.032.10.440.0.361.332.60.420.6.69E-05421.533.60.410.-6.7E-05481.735.60.420.0.542.038.70.390.0.602.442.30.370.161296.68E-05662.645.90.360.5.9E-05722.949.70.350.0783.353.00.350.0.843.556.00.330.0.903.858.40.31 六、數(shù)據(jù)處理GC=2.5kg A=2m2X1=p-pepe=0.5-0.310.31=0. X2=p-pepe=0.49-0.310.31=

11、0.U=-GcdXAd=0.25*(0.-0.)2*60.5=0. kg/（m2s） 七、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論1.通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析作圖，得到干燥速率曲線，通過分析，與理論曲線比較，發(fā)現(xiàn)有較多誤差點(diǎn)，可能原因是某一階段一直被熱空氣加熱，吸水硅膠表面的非結(jié)合水在取樣前已經(jīng)被熱空氣蒸發(fā)沒了；也有可能是實(shí)驗(yàn)操作不當(dāng)，在處理干燥速率曲線圖時(shí)，把圖中的誤差點(diǎn)排除后做得最后的干燥速率圖。2.干燥速率曲線的意義：干燥是一個(gè)傳熱傳質(zhì)同時(shí)進(jìn)行的復(fù)雜過程，目前為止，干燥的計(jì)算仍需要以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)。不同的物料有不同的干燥特征，因此就有不同的干燥曲線。通過干燥曲線可以計(jì)算干燥過程的時(shí)間，這就為干燥器的設(shè)計(jì)提供了重要的

12、依據(jù)。八、思考題1. 什么是恒定干燥條件？本實(shí)驗(yàn)裝置中采用了哪些措施來保持干燥過程在恒定干燥條件下進(jìn)行？答：恒定干燥條件指干燥介質(zhì)的溫度、濕度、流速及與物料的接觸方式，都在整個(gè)干燥過程中均保持恒定。本實(shí)驗(yàn)中，利用轉(zhuǎn)子流量計(jì)使流速固定在80m3/h；密封干燥箱并利用加熱器保持溫度恒定在75；濕料鋪平濕毛氈后，干燥介質(zhì)與濕料的接觸方式也恒定。2. 控制恒速干燥階段速率的因素是什么？控制降速干燥階段干燥速率的因素又是什么？答：恒速干燥階段的干燥速率的大小取決于物料表面水分的汽化速率，亦取決定于物料外部的干燥條件，所以恒定干燥階段又稱為表面汽化控制階段。降速階段的干燥速率取決于物料本身結(jié)構(gòu)、形狀和尺寸，而與干燥介質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)關(guān)系不大，故降速階段又稱物料內(nèi)部遷移控制階段。3. 為什么要先啟動風(fēng)機(jī)，再啟動加熱器？實(shí)驗(yàn)過程中床層溫度是如何變化？為什么？如何判斷實(shí)驗(yàn)已經(jīng)結(jié)束？答：讓加熱器通過風(fēng)冷慢慢加熱，避免損壞加熱器，反之如果先啟動加熱器，通過風(fēng)機(jī)的吹風(fēng)會出現(xiàn)急冷，高溫極冷，損壞加熱器。理論上干、濕球溫度是不變的，但實(shí)驗(yàn)過程中干球溫度