實驗十一流化床干燥操作實驗

1、 實驗十一 流化床干燥操作實驗實驗十一 流化床干燥操作實驗一、實驗?zāi)康?1、熟悉單級流化床干燥連續(xù)操作的方法。 2、了解流化床干燥操作中一些重要數(shù)據(jù)的測定方法。 3、學(xué)習(xí)固體物料含水量的測定方法。二、實驗內(nèi)容 1、了解單級流化床干燥裝置的流程和連續(xù)操作的方法。 2、以硅膠(或其它粒狀物料)為原料，進行連續(xù)流化床干燥操作，并測定該操作條件下的下列重要數(shù)據(jù)： a、氣體通過流化床的壓強降。 b、床層的平均體積對流傳熱系數(shù)XV，和平均體積干燥速率UV0。 C、整個干燥器的平均體積干燥速率UV0。 d、干燥系統(tǒng)的熱損失百分數(shù)QL（）。 e、干燥系統(tǒng)的熱效率。三、實驗原理 流化床干燥是將熱空氣與固體濕物料

2、直接接觸，并使固體顆料在床層內(nèi)處于流化狀態(tài)下同時進行傳熱、傳質(zhì)、物料中蒸發(fā)的水分由空氣帶走的操作。 與傳統(tǒng)的對流干燥器相比，流化床干燥器具有體積傳熱系數(shù)高aV=103104W/(m3·)，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、造價低的優(yōu)點。與氣流干燥器相比，流化床干燥器具有氣體阻力較低，物料磨損較低，氣固分離較易、熱效率較高。(對非結(jié)合水的干燥為6080，對結(jié)合水的干操為3050)，物料在干燥器中的停留時間和干燥產(chǎn)品的含水量比較容易控制等優(yōu)點。 與各項測定內(nèi)容有關(guān)的計算方法如下: (一)濕空氣狀態(tài)參數(shù)的計算 1、大氣的溫度H大氣的求法 用于、濕球溫度濕度計讀取大氣的干球溫度t大氣和相對濕度大氣，則大氣的濕度

3、 （1） 式中: 為t大氣溫度下水的飽和蒸氣壓，KPa；P為大氣的莊強，近似取值101.33KPa. 也可從濕空氣的H-I圖上查出，由大氣的干、濕球溫度(t大氣、tW大氣)，先在濕空氣的H一I圖上定出濕空氣的狀態(tài)點、后讀出濕空氣的濕度。 2、從鼓風機進口到預(yù)熱器進口再到于操器進口、空氣的濕度值不變，即: (2) (下標0表示預(yù)熱器進口，下標1、2分別表示干燥器的進、出口)。 3、干燥器進口處濕空氣的比容vHI ,m3濕空氣/k絕干空氣g （3） 式中：t1為干燥器進口處空氣的溫度。 4、濕空氣焓值的計算： （4）式中: I-濕空氣的烙，KJ/kg絕干空氣。 CH-濕空氣的比熱，KJ/(kg絕干

4、空氣，)。 t-濕空氣的溫度，。 H-濕空氣的濕度,kg水/kg絕干空氣。 R0-0水的氣化熱，其值約為2490KJ/kg. (二)濕物料的焓 絕干料 (5)式中: Cm-濕物料的比熱，KJ/(kg絕干料，) CS-絕于物料的比熱，KJ/(kg·) Cw-水的比熱,KJ/(kg, ) X濕物料的干基含水量，kg水/kg絕于料。 Q-物料的溫度，。(三)氣、固流量的計算1、進干燥器濕空氣的體積流量 （6）式中： v20-常壓，20C時流量計處濕空氣的體積流量，m3/h，用U形管壓差計的讀數(shù)，從流量標曲線上查出。 t流-流量計處空氣的溫度。 t1-進干燥器濕空氣的溫度。 2、絕干空氣的流

5、量 ，kg絕干空氣/S (7) 3、絕干物料質(zhì)量流量的求法 方法一是用固體出料的速率和含水量來計算， ,kg絕干料/S (8)式中: 2-從開始出料到停止進出料的時間,S W2 -在2時間內(nèi)收集的固體出料量，kg。 W2-固體出料的濕基含水量，kg水/kg濕物料。 方法二:是用固體進料的速率和含水量來計算:(假設(shè)從開始加料到停止進出料，進料的速率變)。 kg絕于物料/S (9)式中: W01、W02-分別為加料瓶內(nèi)的開始物料量和剩余物料量，kg。 1-從開始加料到停止進出料的時間，即加料時間S。 W1-進料的濕基含水量、kg水/kg濕物料。 (四)預(yù)熱器和于燥器的熱量傳入速率。 預(yù)熱器QP=I

6、PUPX1000,kw （ 10a) 干燥器QD=IDUDXI000,kw （10b)式中: UP、UD-分別為預(yù)熱器加熱電壓和干燥器保溫電壓V。 IP、ID-分別為預(yù)熱器加熱電流和干燥器保溫電流A。 (五)水分蒸發(fā)率w的計算: 考慮到H1、H2、W=L(H2一H1)的誤差比較大，推薦用下式來計算w值。 (11) (六)床層的平均體積對流傳熱系數(shù)而和平均體積干燥速率Uv 1、床層的平均體積對流傳熱系數(shù) (12) 假設(shè)物料升溫和水分蒸發(fā)所需要的熱量完全由氣體供給，則氣體向固體物料的對流傳熱速率Q為: ，kw (13) (14) (15)式中: Q1-濕含量為X2的物料從1升溫到2所需要的傳熱速率

7、kw。 Q2-Wkg/S水由1下液態(tài)水變?yōu)閙下的水蒸汽所需要傳熱速 率,kw。1、2分別為進、出干燥器的物料溫度，. Cm2-出干燥器物料的濕比熱，Cm2=CS+CWX2，KJ/(kg絕干物料，)。 IVm溫度下水蒸汽的焓，KJ/kg。 -1溫度下液態(tài)水的焓，KJ/kg。 V-床層體積，m3。V=A·h，A、h分別為流化床層的橫截面積m2和高度m。 -空氣與物料間的對數(shù)平均溫度差。 (16) 2、床層的平均體積干燥速率。 kg水/(m2·s) (17) (七)整個干燥器的平均體積干燥速率。 kg水/(m3·s) (18)式中: V0-整個干燥器的體積,m3。 (八

8、)干燥系統(tǒng)的熱效率，通常被定義為: (19)式中: -被蒸發(fā)的Wkg/S水從1液態(tài)水變?yōu)閠2水蒸汽所需的全部熱量。 因為干燥系統(tǒng)的熱效率(又稱干燥操作的熱效率)主要決定于干燥器的性能，故通常亦稱干燥器的熱效率。 物料升溫所帶走的熱量Q1(見式14)愈大，愈小、 氣體升溫所帶走的熱量Q氣=LCH0(t2-t0)愈大,愈小。 式種，t0、t2分為進預(yù)熱器和出于燥器空氣的溫度；CH0為濕度為H0的濕空氣的濕比熱，CH0=1.01+1.88Ho,KJ/(kg絕干氣·)。 干燥系統(tǒng)的勢損失QL愈大,愈小。 (九)干燥系統(tǒng)的熱損失百分數(shù)QL(%)的計算。 由預(yù)熱器的氣體進口到干燥器的氣體出口的整

9、個干燥系統(tǒng)的熱量衡算式為: (20) 所以干操系統(tǒng)的熱損失百分數(shù) (21)式中:I0、I2分別為進預(yù)熱器和出干燥器濕空氣的焓。計算方法見式(4) 求I2時所需的濕空氣濕度H2可用干燥器的水分的物料衡算式L(H2-H1)=W來計算。四、實驗裝置1、 實驗裝置工藝流程圖:工藝裝置流程圖見下頁2、裝置的主要技術(shù)參數(shù)，(1) 流化床干燥器，(用透明膜加熱新技術(shù)保溫)，流化床層直徑D：80X2mm(內(nèi)徑76mm)，床層有效流化高度h:80mm(固料出口)，總高度，530mm，氣流分布器;80目不銹鋼絲網(wǎng)二層。(2)物料:變色硅膠:0.81.6mm粒徑，絕干料比Cs=0.783KJ/kg·(t=

10、57)。 (3)空氣流量測定: 采用孔板流量計，實際的氣體體積流量隨操作的壓強和溫度而變化，測量時需按原理(6)式作校正，其壓差與流量關(guān)系如下:空氣溫度t=3O。 流量計算式: 孔板壓差mmH2O41536681051548544校正值Vhm3/h510152025302216 3、主要設(shè)備(1) 旋渦式氣泵、加料電機、流化床干燥器、加熱器、旋風分離器。 (2)空氣濕度計、溫度計等。原料瓶干燥器風塵接受器旋風分離直流電機(3)快速水份測定儀。出料換熱器加熱器空氣進口壓差計風機壓差計五、實驗操作參數(shù)(參考值)空氣流量計讀數(shù)mmH2O進口溫度100左右 視硫化程度而定60左右硅膠加水量加料速度50

11、0600克物料中加2540mmH2O直流電機電壓<10V六、實驗方法及步驟 1、實驗前準備: (1)調(diào)好快速水份測定儀;篩分好硅膠，并緩慢加入適量水，攪拌均勻,在工業(yè)天平上稱好所用重量，備用。 (2)將風機流量調(diào)節(jié)閥2打開;放空閥8打開，進氣閥9關(guān)閉。(見流程示意圖)。 (3)向干、濕球濕度計的水槽內(nèi)灌水、使?jié)袂驕囟扔嬏幱谡顩r，并記錄流程上所有溫度計的溫度值。 (4)準備秒表一塊。 2、實驗操作: (1)從準備的濕料中取出多于10g的物料，用快速水份測定儀測進干燥器的物料濕度W1。 (2)啟動風機，調(diào)節(jié)流量到指定讀數(shù)，加熱預(yù)熱器逐漸升高加熱電壓，在干燥器的氣體進口溫度接近50時，打開

12、進氣閥，關(guān)閉放空閥。同時向干燥器通電，保溫電壓大小以在預(yù)熱階段維持干燥器出口溫度接近于進口溫度為準。 (3)啟動風機后，在進氣閥尚未打開之前，將濕物料倒入料瓶，準備好出料接收瓶。 (4)待空氣進口溫度(60)和出口溫度基本穩(wěn)定時，記錄有關(guān)數(shù)據(jù),包括干、濕球濕度計的值。啟動直流電機，調(diào)速到指定值，開始進料，同時按下秒表，記錄進料時間，并觀察顆粒的流化情況。 (5)加料后注意維持進口溫度t1不變，保溫電壓不變，氣體流量計讀數(shù)不變。 (6)當有固料從出料口連續(xù)溢流后,待被干固料埋沒出料溫度計11(見附圖)的感溫球時，再按下秒表，記錄出料時間。 (7)調(diào)節(jié)出料瓶10上夾子的開度，盡量保持出料界面在溫度

13、計11的感溫球處。連續(xù)操作30分鐘左右，此期間，每隔一定時間,(如5分鐘)記錄一次有關(guān)數(shù)據(jù)（包括固料出口溫度2），數(shù)據(jù)處理時，取操作基本穩(wěn)定后的幾次記錄的平均值。(8)關(guān)閉直流電機旋鈕，停止加料，同時停秒表記錄加料時間和出料時間，打開放空閥，關(guān)閉進氣閥，切斷加熱和保溫電源。 (9)將干燥器的出口物料稱量并測取濕度W2(方法同W1)，放出加料器內(nèi)剩余的濕料、稱量，確定實際加料量和出料量。并用旋渦氣泵吸氣方法取出于燥器內(nèi)剩余物料，稱量。(停風機將氣泵的吸氣口與剩余料接收瓶用軟管連接好，將吸管24放入干燥器上口18內(nèi)，打開氣泵旁路閥2，啟動風機，即可將干燥器內(nèi)物料抽干凈)。 (10)停風機，一切復(fù)原

14、。七、實驗注意事項 （1）干燥器外壁帶電，操作時嚴防觸電，平時玻璃表面應(yīng)保持干凈。 （2）實驗前一定要弄清楚應(yīng)記錄好的數(shù)據(jù)。(特別注意，出料時間是從固料埋沒感溫球時開始記時間的，所以由感溫球至出料接收瓶上調(diào)節(jié)夾之間管內(nèi)的固料不應(yīng)計入出料量內(nèi)，應(yīng)并入為干燥器內(nèi)剩料1)，正確掌握快速水份測定儀的方法。 (3)實驗中風機旁路閥一定不能全關(guān)；放空閥，實驗前后應(yīng)全開，實驗中應(yīng)全關(guān)。 (4)直流電機電壓不能超過12V，保溫電壓一定要緩慢開壓。 (5)硅膠加水量要嚴格控制，決不能過大。 八、報告內(nèi)容 1、根據(jù)已學(xué)過的化工原理知識和所看到的單級流化床的操作現(xiàn)象，進行邏輯判斷，簡單地回答以下三個問題:a、 將流

15、化床干燥器的操作氣速，逐漸增大至很大，或逐漸減小至很小，會產(chǎn)生什么精況? b、 就本實驗裝置而言，應(yīng)將出料管內(nèi)物料的頂端面始終保持在出料溫度計感溫球處的前下，逐漸增大進料速率，會導(dǎo)致什么后果? C、物料在單級連續(xù)流化床干燥器內(nèi)停留時間的分布有什么特點?多級連續(xù)流化床干燥器的產(chǎn)生是否與此有關(guān)?為什么? 2、用流化干燥連續(xù)操作基本上達到穩(wěn)定之后的一組數(shù)據(jù)來計算實驗內(nèi)容部分所列出的dV、UV、UV0、QL()和。九、思考題 1、在本實驗中，如何使物科出口溫度2測得比較精確些? 2、流化床干燥操作適用于哪些情況?3、干燥操作的耗能量很大，熱效率是個十分重要的指標。試討論提高干燥系統(tǒng)熱效率的具體措施。附錄: 流化床干燥實驗原始數(shù)據(jù)表:干燥器內(nèi)徑Di= mm絕干硅膠的比熱CS=0.783kj/（kg·）(在57下)；加料管內(nèi)的初始物料量W01= g;加料管內(nèi)的剩余物料量W02= g;加料時間1= s;出料時間2= s;在出料時間內(nèi)得到的干燥產(chǎn)品量W2= g;進干燥器物料的含水量W