干燥實(shí)驗(yàn)報(bào)告

北京化工大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告 課程名稱：干燥實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)日期：2012-5班級(jí)：化工0906姓名：郭智博同組人：常成維尉博然黃金祖學(xué)號(hào)：200911175干燥實(shí)驗(yàn)一、摘要本實(shí)驗(yàn)在了解沸騰流化床干燥器的基本流程及操作方法的基礎(chǔ)上，通過(guò)沸騰流化床干燥器的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)定干燥速率曲線，物料含水量、床層溫度與時(shí)間的關(guān)系曲線，流化床壓降與氣速曲線。干燥實(shí)驗(yàn)中通過(guò)計(jì)算含水率、平均含水率、干燥速率來(lái)測(cè)定干燥速率曲線和含水量、床層溫度與時(shí)間的關(guān)系曲線；流化床實(shí)驗(yàn)中通過(guò)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)狀況下空氣體積、使用狀態(tài)下空氣體積、空氣流速來(lái)測(cè)定流化床壓降與氣速曲線。二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解流化床干燥器的基本流程及操作方法。2、掌握流化床流化曲線的測(cè)定方法，測(cè)定流化床床層壓降與氣速的關(guān)系曲線。3、測(cè)定物料含水量及床層溫度時(shí)間變化的關(guān)系曲線。4、掌握物料干燥速率曲線的測(cè)定方法，測(cè)定干燥速率曲線，并確定臨界含水量X0及恒速階段的傳質(zhì)系數(shù)kH及降速階段的比例系數(shù)KX。三、實(shí)驗(yàn)原理1、流化曲線在實(shí)驗(yàn)中，可以通過(guò)測(cè)量不同空氣流量下的床層壓降，得到流化床床層壓降與氣速的關(guān)系曲線（如圖）。當(dāng)氣速較小時(shí)，操作過(guò)程處于固定床階段（AB段），床層基本靜止不動(dòng)，氣體只能從床層空隙中流過(guò)，壓降與流速成正比，斜率約為1（在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中）。當(dāng)氣速逐漸增加（進(jìn)入BC段），床層開(kāi)始膨脹，空隙率增大，壓降與氣速的關(guān)系將不再成比例。當(dāng)氣速繼續(xù)增大，進(jìn)入流化階段（CD段），固體顆粒隨氣體流動(dòng)而懸浮運(yùn)動(dòng)，隨著氣速的增加，床層高度逐漸增加，但床層壓降基本保持不變，等于單位面積的床層凈重。當(dāng)氣速增大至某一值后（D點(diǎn)），床層壓降將減小，顆粒逐漸被氣體帶走，此時(shí)，便進(jìn)入了氣流輸送階段。D點(diǎn)處的流速即被稱為帶出速度(u0)。在流化狀態(tài)下降低氣速，壓降與氣速的關(guān)系線將沿圖中的DC線返回至C點(diǎn)。若氣速繼續(xù)降低，曲線將無(wú)法按CBA繼續(xù)變化，而是沿CA’變化。C點(diǎn)處的流速被稱為起始流化速度(umf)。在生產(chǎn)操作過(guò)程中，氣速應(yīng)介于起始流化速度與帶出速度之間，此時(shí)床層壓降保持恒定，這是流化床的重要特點(diǎn)。據(jù)此，可以通過(guò)測(cè)定床層壓降來(lái)判斷床層流化的優(yōu)劣。2、干燥特性曲線將濕物料置于一定的干燥條件下，測(cè)定被干燥物料的質(zhì)量和溫度隨時(shí)間變化的關(guān)系，可得到物料含水量（X）與時(shí)間（τ）的關(guān)系曲線及物料溫度（θ）與時(shí)間（τ）的關(guān)系曲線（見(jiàn)下圖）。物料含水量與時(shí)間關(guān)系曲線的斜率即為干燥速率（u）。將干燥速率對(duì)物料含水量作圖，即為干燥速率曲線（見(jiàn)下下圖）。干燥過(guò)程可分以下三個(gè)階段。七、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及作圖分析雙曲線坐標(biāo)下△p——u圖八、思考題1、本實(shí)驗(yàn)所得的流化床壓降與氣速曲線有何特征？答：當(dāng)氣速較小時(shí)，壓降與流速成正比。當(dāng)氣速逐漸增加，床層開(kāi)始膨脹，空隙率增大，壓降與氣速的關(guān)系將不再成比例。當(dāng)氣速繼續(xù)增大，進(jìn)入流化階段，固體顆粒隨氣體流動(dòng)而懸浮運(yùn)動(dòng)，隨著氣速的增加，床層高度逐漸增加，但床層壓降基本保持不變，等于單位面積的床層凈重。當(dāng)氣速增大至某一值后，床層壓降將減小，顆粒逐漸被氣體帶走，此時(shí)，便進(jìn)入了氣流輸送階段。2、為什么同一濕度的空氣，溫度較高有利于干燥操作的進(jìn)行？答：因?yàn)闇囟容^高，所對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽壓也較高，而濕度相同，即水汽分壓相同，這樣就使得在較高的溫度下，空氣的相對(duì)濕度較小。故傳質(zhì)推動(dòng)力較大，有利于干燥操作的進(jìn)行。同時(shí)，同一濕度的空氣，溫度較高者單位質(zhì)量所攜帶的熱量多，可使干燥過(guò)程所需的空氣用量減少，同時(shí)廢氣帶走的熱量相應(yīng)減少，熱效率也會(huì)提高。3、本裝置在加熱器入口處裝有干、濕球溫度計(jì)，假設(shè)干燥過(guò)程為絕熱增濕過(guò)程，如何求得干燥器內(nèi)空氣的平均濕度H。答：由加熱器入口處測(cè)得的干、濕球溫度可在空氣的焓濕圖上找到初始的狀態(tài)點(diǎn)，并確定焓值，因?yàn)榻^熱增濕過(guò)程是等焓過(guò)程，可由等焓線求得干燥器內(nèi)空氣的平均濕度。4、干燥開(kāi)始10分鐘時(shí)，計(jì)算進(jìn)、出干燥器的濕空氣的性能參數(shù)（假設(shè)濕空氣進(jìn)出干燥器為絕熱增濕過(guò)程），要求使用公式計(jì)算和I-H圖兩種方法。方法110min時(shí)ttwp水汽HφI進(jìn)口濕空氣7041.2℃2.07kpa0.013kg/kg干氣6.64%104.91kJ/kg干氣出口濕空氣54.4℃41.2℃3.46kpa0.022kg/kg干氣31.5%104.91kJ/kg干氣方法210min時(shí)ttwp水汽HφI進(jìn)口濕空氣7041.2℃2kPa0.013kg/kg干氣6%101kJ/kg干氣出口濕空氣54.4℃41.2℃3.4kPa0.022kg/kg干氣32%101kJ/kg干氣認(rèn)為實(shí)驗(yàn)所測(cè)干濕球溫度為干燥器出口濕空氣的狀態(tài)。方法1說(shuō)明：由于認(rèn)為該干燥屬于等焓增濕過(guò)程，則空氣的濕球溫度不變，為31.5℃則以進(jìn)口空氣計(jì)算為例：tw=41.2℃時(shí)，飽和蒸汽壓Ps=7.868kparw=2420.37kJ/kg則Hw=0.622Ps/(P-Ps)=0.622×4.624/(101.325－4.624)=0.030kg水汽/kg干氣H=Hw－(t－tw)·1.09/rw=0.030－(70－31.5)·1.09/2420.37=0.013kg水汽/kg干氣由H=0.622P水汽/(P-P水汽)得：P水汽=HP/(H+0.622)=2.07kpa70℃時(shí)飽和蒸汽壓Ps=31.157kpaφ=P水汽/Ps1=2.07/31.157=6.64%I1=（1.01＋1.88H）t＋2500H=（1.01＋1.88×0.013）70＋2500×0.013=104.91kJ/kg干氣方法2說(shuō)明：=1\*GB3①確定出口濕空氣的狀態(tài)參數(shù)：在焓濕圖上,找到t=tW的線與φ=100%的線的