流化枯燥試驗報告

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北京化工大學(xué)化工原理實驗報告

試驗名稱：班級：姓名：學(xué)號：序號：同組人：設(shè)備型號：試驗日期：

流化枯燥試驗化工11

2023011第套2023-5-14

一、試驗摘要

本試驗通過測定不同空氣流量下的床側(cè)壓降及干濕物料的質(zhì)量，從而確定流化床床層壓降與氣速的關(guān)系曲線及流化床的枯燥特性曲線。通過試驗，了解流化床的使用方法及其工作原理。

計算舉例：（以表1第一組為例）

G干?G總1?X0?500?352.6g

1?0.418G總水?G干?X0?352.6?0.418?147.4g

0.5空氣質(zhì)量流量：qm,氣?0.62?0.7854?0.022?（?P）?1000孔板?1000?1.25

0.5?0.62?0.7854?0.022?（4.09?1000?1.25）?1000

?19.70g/s

（H2?H1)?19.70?(0.01354?0.00671)?0.1034g/s空氣帶走水量：qm,水?qm，氣?枯燥速率：NA?含水率：X?

qm,水1.5?G干??0.1034?0.00025g?m?2?s?1

1.5?352.6G總水-G水G干147.4-16.68?0。371

352.6

表2流化曲線測定試驗數(shù)據(jù)表

（其中第六組數(shù)據(jù)為流化點(diǎn)數(shù)據(jù)）

ΔP孔,0=0.01kPa校正孔板孔板壓降空氣流速床層壓降壓降ΔP孔序號ΔP孔/kPau氣/m.s-1ΔP床/kPa/kPa0.0910.10.30.110.2920.30.530.30.5830.590.760.50.7940.80.880.640.99510.990.721.2361.241.10.731.6471.651.270.692.582.511.570.683.5193.521.860.84.09104.12.010.7

計算舉例：（以第一組數(shù)據(jù)為例）

0.520.50.62?0.7854?0.022?（2?0.09?1000?1.25）（2?P孔板?1000?1.25）V0.62?0.7854?0.02??u氣??0.7854?0.12A0.7854?0.12?0.3m/s

七、試驗結(jié)果作圖及分析

1、枯燥速率曲線

枯燥速率曲線0.000300.00025含水率X枯燥速率NA0.000200.000150.000100.000050.000000.0000.0500.1000.1500.2000.250含水率X降速段恒速段預(yù)熱段0.3000.3500.400

2、3、

枯燥曲線

0.40580.355654物料溫度/℃0.30520.25500.20480.150202300600800100012023400160046-200時間/s流化曲線

1床層壓降kPa0.10.11空氣流速m/s10含水率

結(jié)果分析：

（1）由圖1枯燥速率曲線可以看出，枯燥速率先增大（預(yù)熱段），然后基本保持不變（恒速段），之后持續(xù)下降（降速段）。恒速枯燥段十分短而降速枯燥段很長，說明小麥物料中非結(jié)合水含量較少。

（2）由圖2枯燥曲線可以看出，含水率隨著時間呈遞減趨勢。床層溫度幾乎沒有穩(wěn)定不變的階段，這也說明濕小麥中的非結(jié)合水含量很小，熱量不僅用于水分的氣化還用于使物料溫度升高。

（3）由圖3流化曲線可以看出，壓降先隨著氣速的增大而線性增大，之后基本保持不變。原因是在較低氣速時，處于固定床階段，氣體只能從床層空隙中通過，壓降與流速成正比；氣速增加到一定程度時（u=1.1m/s），進(jìn)入流化階段，床層壓降基本保持不變。

誤差分析：

在流化試驗中，空氣經(jīng)過床層時，由于床層阻力不均勻造成壓降不斷波動，特別是流化態(tài)時數(shù)據(jù)波動較大，因此數(shù)據(jù)讀取的可能不是很確鑿。

八、思考題

1、本試驗所得的流化床壓降與氣速曲線有何特征？

答：氣速較小時，操作過程處于固定床階段，床層基本靜止不動，氣體只能從床層空隙中流過，壓降與流速成正比；當(dāng)氣速逐漸增加，進(jìn)入流化階段，固體顆粒隨氣體滾動而懸浮運(yùn)動，床層高度隨著氣速的增加而逐漸增加，但是床層壓降基本保持恒定。

2、流化床操作中，存在騰涌和溝流兩種不正?，F(xiàn)象，如何利用床層壓降對其進(jìn)行判斷？怎樣避免它們的發(fā)生？

答：（1）判斷：騰涌時床層壓降不穩(wěn)定，在理論值上下大幅度波動；

溝流時床層壓降穩(wěn)定，但是數(shù)值比正常狀況低。

（2）避免：騰涌：產(chǎn)生的原因是由于顆粒層與器壁的摩擦造成壓降大于理論值，而氣泡破碎時又低于理論值，一般床層越高、容器直徑越小、顆粒越大、氣速越高越簡單發(fā)生騰涌現(xiàn)象。避免騰涌應(yīng)在設(shè)計流化床時使高徑比不宜過大，而在床層過高時可以增設(shè)擋板以破壞氣泡的長大。

溝流：產(chǎn)生的原因主要與顆粒特性和氣體分布板的結(jié)構(gòu)有關(guān)，顆粒的粒度很細(xì)、密度大且氣速很低的物料和易于粘結(jié)的物料，以及氣體分布板設(shè)計不好、布?xì)獠痪己唵萎a(chǎn)生溝流，避免溝流發(fā)生應(yīng)當(dāng)對物料預(yù)先進(jìn)行枯燥并適當(dāng)加大氣速，同時也應(yīng)當(dāng)合理設(shè)計分布板。

3、為什么同一濕度的空氣，溫度較高有利于枯燥操作的進(jìn)行？

答：溫度較高時水的飽和蒸汽壓大，而空氣的濕度不變，即水汽分壓不變，由??所以空氣的相對濕度變小，有利于枯燥的進(jìn)行。

p水汽Ps，

4、本裝置在加熱器入口處裝有干、濕球溫度計，假設(shè)枯燥過程為絕熱增濕過程，如何求得枯燥器內(nèi)空氣的平均濕度H？

答：在I-H圖上找到入口的濕球溫度，作等溫線與φ=1線相交，此點(diǎn)設(shè)為A，再從點(diǎn)A做等焓線與入口的干球溫度的等溫線相交于點(diǎn)B，則B點(diǎn)為初始狀態(tài)點(diǎn)，由此點(diǎn)讀出濕度H1。由于絕熱增濕過程為等焓過程，而出口空氣可以看做飽和空氣，因此可以由等焓線和出口空氣的φ=1找出空氣的最終狀態(tài)點(diǎn)，讀出出口空氣的濕度H2，