化工原理干燥實(shí)驗(yàn)報告
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，通過沸騰流化床干燥器的實(shí)驗(yàn)裝置測定干燥速率曲線，物料含水量、床層溫度與時間的關(guān)系曲線，流化床壓降與氣速曲線。
干燥實(shí)驗(yàn)中通過計(jì)算含水率、平均含水率、干燥速率來測定干燥速率曲線和含水量、床層溫度與時間的關(guān)系曲線；流化床實(shí)驗(yàn)中通過計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)狀況下空氣體積、使用狀態(tài)下空氣體積、空氣流速來測定流化床壓降與氣速曲線。
二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>
1、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定方法，測定流化床床層壓降與氣速的關(guān)系曲線。
3、測定物料含水量及床層溫度時間變化的關(guān)系曲線。
4、掌握物料干燥速率曲線的測定方法，測定干燥速率曲線，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，可以通過測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，操作過程處于固定床階段（AB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，斜率約為1（在雙對數(shù)坐標(biāo)系中）。當(dāng)氣速逐漸增加（進(jìn)入BC段），床層開始膨脹，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而懸浮運(yùn)動，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，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)操作過程中，氣速應(yīng)介于起始流化速度與帶出速度之間，此時床層壓降保持恒定，這是流化床的重要特點(diǎn)。據(jù)此，可以通過測定床層壓降來判斷床層流化的優(yōu)劣。
2、干燥特性曲線
將濕物料置于一定的干燥條件下，測定被那干燥物料的質(zhì)量和溫度隨時間變化的關(guān)系，可得到物料含水量（X）與時間（τ）的關(guān)系曲線及物料溫度（θ）與時間（τ）的'關(guān)系曲線（見下圖）。物料含水量與時間關(guān)系曲線的斜率即為干燥速率（u）。將干燥速率對物料含水量作圖，即為干燥速率曲線（見下下圖）。干燥過程可分以下三個階段。
（1）物料預(yù)熱階段（AB段）
在開始干燥時，有一較短的預(yù)熱階段，空氣中部分熱量用來加熱物料，物料含水量隨時間變化不大。
�。�2）恒速干燥階段（BC段）
由于物料表面存在自由水分，物料表面溫度等于空氣的濕球溫度，傳入的熱量只用來蒸發(fā)物料表面的水分，物料含水量隨時間成比例減少，干燥速率恒定且最大。
�。�3）降速干燥階段（CDE段）
物料含水量減少到某一臨街含水量（X0），由于物料內(nèi)部水分的擴(kuò)散慢于物料表面的蒸發(fā)，不足以維持物料表面潤濕，而形成干區(qū)，干燥速率開始降低，物料溫度逐漸上升。物料含水量越小，干燥速率越慢，直至達(dá)到平衡含水量（X*）而終止。
干燥速率為單位時間在單位面積上汽化的水分量，用微分式表示為式中u——干燥速率，kg水/（m2s）； A——干燥表面積，m2；
dτ——相應(yīng)的干燥時間，s； dW——汽化的水分量，kg。
圖中的橫坐標(biāo)X為對應(yīng)于某干燥速率下的物料平均含水量。
式中——某一干燥速率下濕物料的平均含水量；
Xi,Xi+1——△τ時間間隔內(nèi)開始和終了是的含水量，kg水/kg絕干物料。
式中Gsi——第i時刻取出的濕物料的質(zhì)量，kg；Gci——第i時刻取出的物料的絕干質(zhì)量，kg。
干燥速率曲線只能通過實(shí)驗(yàn)測定，因?yàn)楦稍锼俾什粌H取決于空氣的性質(zhì)和操作條件，而且還受物料性質(zhì)結(jié)構(gòu)及含水量的影響。本實(shí)驗(yàn)裝置為間歇操作的沸騰床干燥器，可測定達(dá)到一定干燥要求所需的時間，為工業(yè)上連續(xù)操作的流化床干燥器提供相應(yīng)的設(shè)計(jì)參數(shù)。
四、操作步驟
1、將450g小麥用水浸泡2-3小時后取出，瀝干表面水分。
2、檢查濕球溫度及水罐液位，使其處于液位計(jì)高度1/2處。
3、從加料口將450g小麥加入流化床中。
4、啟動風(fēng)機(jī)、空氣加熱器，空氣流量調(diào)至合適值，空氣溫度達(dá)到設(shè)定值。
5、保持流量、溫度不變，間隔2-3分鐘取樣，每次取10克，將濕物料及托盤測重。
6、裝入干燥盒、烘箱，調(diào)節(jié)烘箱溫度125℃，烘烤一小時，稱干物料及托盤重量
7、干燥實(shí)驗(yàn)過后，關(guān)閉加熱器，用剩余物料測定流化曲線，從小到大改變空氣流量10次，記錄數(shù)據(jù)。
8、出料口排出物料，收集，關(guān)閉風(fēng)機(jī)，清理現(xiàn)場。
五、實(shí)驗(yàn)設(shè)備圖
1—風(fēng)機(jī)；
2—濕球溫度水筒；
3—濕球溫度計(jì)；
4—干球溫度計(jì)；
5—空氣加熱器；
6—空氣流量調(diào)節(jié)閥 ；
7—放凈口 ；
8—取樣口 ；
9—不銹鋼筒體；
10—玻璃筒體；
11—?dú)夤谭蛛x段；
12—加料口；
13—旋風(fēng)分離器；
14—孔板流量計(jì)
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