流化床干燥实验

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1、流化床干燥实验一、 实验目的 了解流化床干燥器的基本流程及操作方法。 掌握流化床流化曲线的测定方法，测定流化床床层压降与气速的关系曲线。 测定物料含水量及床层温度随时间变化的关系曲线。 掌握物料干燥速率曲线测定方法，测定干燥速率曲线，并确定临界含水量X及恒速阶段的传质系数kH及降速阶段的比例系数Kx。0二、基本原理1、流化曲线e鱼X勺謹出映世当气速较小时，操作过程处于固定床阶段（AB段），床层基本静止不动，气 体只能从床层空隙中流过，压降与流速成正比，斜率约为 1（在双对数坐标系中）。 当气速逐渐增加（进入 BC 段），床层压降将减小，颗粒逐渐被气体带走，此时， 便进入了气流输送阶段。D点处流

2、速即被称为带出速度（u ）。在流化状态下降低气速，压降与气速关系线将沿图中的DC线返回至C点。 若气速继续降低，曲线将无法按CBA继续变化，而是沿CA变化。C点处流速被 称为起始流化速度（u丿。在生产操作中，气速应介于起始流化速度与带出速度之间，此时床层压降保 持恒定，这是流化床的重要特点。据此，可以通过测定床层压降来判断床层流化 的优劣。2、干燥特性曲线 将湿物料置于一定的干燥条件下，测定被干燥物料的质量和温度随时间变化 的关系，可得到物料含水量（X）与时间（t ）的关系曲线及物料温度（G）与时 间（t）的关系曲线。物料含水量与时间关系曲线的斜率即为干燥速率（u）。将 干燥速率对物料含水量作

3、图。物料含水量産kg水+虺7；绝干物料干燥过程可分为以下三个阶段。(1) 物料预热阶段(AB段) 在开始干燥时，有一较短的预热阶段，空气中部分热量用来加热物料，物料含水量随时间变化不大。(2) 恒速干燥阶段(BC段)由于物料表面存在自由水分，物料表面温度等于空气的湿球温度，传入的热量 只用来蒸发物料表面表面的水分，物料含水量随时间成比例减少，干燥速率恒定 且最大。(3) 降速干燥阶段(CDE段)物料含水量减少到某一临界含水量( X )，由于物料内部水分的扩散慢于物料 表面的蒸发，不足以维持物料表面保持湿润，而形成干区，干燥速率开始降低， 物料温度逐渐上升。物料含水量越小，干燥速率越慢，直至达到

4、平衡含水量( X*) 而终止。干燥速率为单位时间在单位面积上汽化的水分量，用微分式表示为：dWu 二Adi式中u干燥速率，kg水/ (m2.s)；A干燥表面积，m2；dT相应的干燥时间，S; dW汽化的水分量，kg。图中的横坐标 X 为对应于某干燥速率下的物料平均含水量。2式中X某一干燥速率下湿物料的平均含水量；X、X A T时间间隔内开始和终了时的含水量，kg水/kg绝干物料。i i+1X _ G - GiGci式中 G 第 i 时刻取出的湿物料的质量， kg；SiG 第 i 时刻取出的物料的绝干质量， kg。ci干燥速率曲线只能通过实验测定，因为干燥速率不仅取决于空气的性质和操作 条件，而

5、且还受物料性质结构及含水量的影响。本实验装置为间歇操作的沸腾床 干燥器，可测定达到一定干燥要求所需的时间，为工业上连续操作的流化床干燥 器提供相应的设计参数。三、装置及流程1 风机； 2、湿球温度水筒； 3、湿球温度计； 4、干球温度计； 5、空气加湿器；6、空气流速调节阀； 7、放净口； 8、取样口； 9、不锈钢筒体； 10、玻璃筒体11、气固分离器；12、加料口； 13、旋风分离器；14、孔板流量计（d0=20mm）四、操作要点1、流化床实验 调节空气流量，测定不同空气流量下床层压降。2、干燥实验(1)床身预热阶段启动风机及加热器，将空气控制在某一流量下(孔板流量计压差为一定值,kpa 左

6、右)，控制加热器表面温度(80100C )或空气温度(5070C )稳定。(2)加水 在加水口加入适量水，使物料润湿。( 3)测定干燥速率曲线 取样，用取样管取样，每隔23min 次，取出的样品放入小器皿中，并记上 编号和取样时间，待分析用。共做810组数据，做完后，关闭加热器和风机电 源。 记录数据，在每次取样的同时，要记录床层温度、空气干球、湿球温度、流量 和床层压降等。3、结果分析(1)烘箱分析法将每次取出的样品在电子天平上称量910g，放入烘箱内烘干，烘箱温度设定 为 120 度， 1h 后取出，在电子天平上称取其质量，此质量即可视为样品的绝干 物料质量。4、注意事项 取样时，取样管推

7、拉要快，管槽口要用布覆盖，以免物料喷出。 湿球温度计补水筒液面不得超过警示值。五、数据处理(示例)表1.干燥实验相关数据记录表序号空球质量 /g湿空质量 /g干空质量 /g湿球温度 /C干球温度 /C床身温度 /C加热温控 /C床层压降/kPa孔板压降 /kPa111.9827.8321.74210.7520.8817.6833.943.541.965.80.963.60313.3328.8025.4834.844.240.567.40.953.61412.7528.2525.0435.244.346.268.00.743.65511.0721.4118.9135.844.749.268.30

8、.773.66613.2224.2721.8136.745.550.969.00.663.70712.0922.6420.4637.346.152.769.70.633.71812.6925.5423.6237.847.054.670.50.573.72912.2223.3121.6038.247.256.470.80.543.77以第一组数据计算含水率 X=( G -G ) /G =( 27.83-21.74) /(21.74-11.98)=0.6240湿 干干平均含水率=( X1+X2) /2=( 0.6240+0.4618) /2=0.5429干燥速率 u=(X-X2)/(1.5*At

9、) = (0.6240-0.4618)/(1.5*4)=0.027g m-2 min-1相关计算结果如下表表2.干燥实验相关计算结果表含水量X平均含 水量干燥速率u0.62400.46180.54290.0270.27330.36750.0310.26120.26720.0020.31890.2900-0.0100.28640.30260.0050.26050.27340.0040.17570.21810.0140.18230.1790-0.001表3.流化实验相关计算结果表序号床层压降/kPa孔板压降/kPa空气压力/kPa体积流量Vs/m3 h-1空气流速u10.543.772.953.6

10、41.898320.513.412.650.811.798130.433.042.347.761.690040.492.652.044.351.569250.442.261.740.691.440060.461.941.537.471.326070.431.661.234.451.219080.431.351.030.811.090290.421.060.827.040.9567100.380.810.623.380.8274以第一组数据为例V26.2Apo.54u 二 s 二S兀 d 2 4代入相关数据可得，u=1.7981 m/s六、实验结论及误差分析.2000.40000.00000.10000.30000.50000.60000.70000干燥曲线10 2060C50床403003040时间t /min含水量 床层温度20100. 40000. 30000. 2000(U-IHUI 电、荼附疑墮H-0. 50000. 1000-*-*，/7，/卜0. 000 0. 005 0. 010 0. 015 0. 020 0. 025 0. 030 0. 035X/ （kg水/kg干燥种子）床层压降与流速关系流速/m/s