北京化工大学流化干燥实验报告

1、北京化工大学化工原理实验告实验名称：流化干燥实验班级：姓名：学号：同组成员：实验日期：、实验目的1、测定流化床中小麦的流化曲线2、测定湿小麦的干燥曲线和干燥速率曲线、实验原理固体流化是利用介质流体的流动将固体颗粒悬浮起来，从而使固体具有流体的表观特 征，同时使固体在传热、传质、混合、反应以及输送等方面有强化作用的操作。干燥是将热 量传递给湿物料，汽化并除去其中湿组份的单元操作。本实验将固体流化与对流干燥结合起来，强化了干燥效果，可使小麦含水率x,在相对短的时间内降到平衡值X*附近，如图6-3,干燥过程中是否出现恒速段受物料含水量和营气携带水能力等影响。不同空气流量下的流化床压阵如图1所示图1、

2、流化曲线（双对数坐标系）CD段）。在实际操作中，气速应介 BC中间水平段）。0.51000 1.25,m/ su= A _ ,20.7854 0.12当气速小于初始流化气速 Umf时，物料处于静止状态（上行过程如AB段），当气速大于颗粒沉降速度lit时，物料被气体带出流化床干燥器（如 于两者之间，此时床层压阵相对恒定，干燥效果较好（如空气流速由孔板流量计测定：2V 0.62 0.7854 0.022 p板p孔板孔板压降，kPa干燥曲线（如图2）和干燥速率曲线（如图 3）受物料性质、全气性质、设备操作等因 素影响，常用的确定方法有：1、湿物料取样法：通过取样测定每个时间点的湿小麦的干基含水率X和

3、物料表面温度（床层温度）确定干燥曲线X。和0 t ,再根据1千克干小麦的表面积值 （A/G干）等,确定干燥速率曲线 NAX。时间T图2、干燥曲线V H一.甩赛.1Xc含水率X图3、干燥速率曲线时刻湿小麦的含水量测量值：X iG海 G千人-（作含水量x寸间。关系的平滑曲线）G干i时刻的含水量修正值：Xi取X，平滑曲线上，i时刻对应的纵坐标值i时刻到i+1时刻的平均含水量:X=Xi+1+Xi2i时刻到i+1时刻的平均干燥速率:NaX2kg /m gsA/G干1000g Xi+1 Xi 2 1TT，ggm s1.52、湿空气分析法：测量每个时间点进、出干燥器的全气湿度，以及空气流量，通过全 气中的水

4、分衡算和初始条件即可确定被干物料的干燥速率曲线，物料表面温度9直接测量。i时刻干燥器的进口空气湿度：H1 0.622-p&- p总1 110000Pa ,kg/kgPh.,1p 7K 汽,1M,i= 1gps,1iexp 73.6497258.2Ti7.30371n 14.1653 10 6Tl2 ,Pa器 的 出 口空106000Pa ,kg/kgP水汽,2H20.622p总,2Ph.,2p7K 汽,272582P7K汽2= 2022exp 73.649 7.30371n T24.1653 10 6T22 ,PaT2i时刻空气质量流量：20.5qm，气 0.62 0.7854 0.022 p

5、孔板 1000 1.251000, g/si时刻空气带走水量：qm小qm,气H2 H1 H2,0 H1,0 ,g/si时刻干燥速率：NA qm至，ggm 2s 1 （以绝干物料表面积为基准）1.5 G干/1000式中1.5表示每千克绝干物料的表面积为1.5m2。i时刻每秒累积带走水量：G水qm,1 l qm,2 l Lqm,i l,gi时刻含水率：Xi G一Gt （G总水、G干需实验开始时测定，g）G干3、干燥速率除了实验测定外，也可按传热、传质速率估算（或反向验证kH、a）:21Na % Hw H t tw ,kggm s rwt 干燥器进口的空气温度（按t1计），C；H一干燥器进口的空气湿

6、度（按H计），kg/kg; 干燥器内的空气与湿物料表面间的对流给热系数，kW?m2C-1 ；tw一一干燥器入口空气的湿球温度，C；H干燥器入口湿球温度 tw下的饱和湿度，kg/kg ;rw一一水在温度tw下的汽化潜热，kJ/kg ;kH以H为推动力的传质系数，kg?m2s-1。确定2*关系后,根据下式可以计算间歇干燥过程的时间:0d0 （微分式:NA1 dXA/GcTc可根据实验结果拟合燥器的热量衡算（下标 1NAX关系式，积分求出干燥时间T , 代表进口， 2代表出口）：对比真实时间修改模型。干qm,1gI1Gcgcpm,1g 1 Q补 qm,2gI2 GcgCpm,2 g 2 Q失可根据上

7、式计算干燥器的热量损失及热效率等。三、实验流程,H.,日W3.2(-流化干燥实验带控制点工艺流程1、风机 2、预热器3、流量调节阀4、取样器5、流化床干燥器6、加料口7、旋风分离器8、孔板流量计（do=20mm）TI01 出口空气温度，C； 4 I02 出口相对湿度；TIC03 进口空气温度，C；。I04 进口相对湿度；A PI05 床层压降，kPa；A PI06 孔板 压降，kPa;TI07 床层温度 ，C； PI08 一一空气压力，kPa； TIC09 加热器壁温，C。四、实验操作（湿全气分析法）1、启动风机变频器、加热器，调节阀开到最大预热设备，推拉取样器清空残料；2、运行软件点开始计时

8、，600秒后查看报表，流程画面输入 H2,0、Hi,。；3、擦干湿小麦表面水分，称取 500克作为被干物料，另取 10克测含水率X0；4、点击软件画面“停止计时”，关闭加热器、变频器，拔出取样器，进料口加湿小麦；5、关进料口，点击“开始计时”，记录开始时间，同时启动变频器、加热器，查看软件“趋势曲线”；6、干燥1500秒后，取出物料，点“停止计时”，称重干燥后小麦，从中取约10克测含水率x原始数据另存为 Excel文件，选15组相关数据作图；7、关加热器、变频器，包括刚才取出物料共加入800克小麦，测流化曲线；8、只开风机，找到起始流化点孔板压降和床层压浆，初步记入表2第6点；9、从小到大改变

9、气量，床层固定态做5个点，临界态1个点，流化态4个点;10、实验结束后，取出干燥器内小麦，清理实验台面和地面上的麦粒，关变频器等。注意事项：1、实验过程中取样器处于“拔出”状态；2、烘箱内有125C,取、放物料测含水率要戴手套，烘1h以上认为到绝干；3、本次实验有4套装置，一半同学先做，另一半后做，实验讲解只有开始前一次。五、实验数据处理1.干燥速率曲线(1 )实验数据记录及计算表1、干燥及速率曲线测定实验条件数据表H2,0kg水/kg干气H,0kg水/kg干气样品(g)干基含水量X0开始时间干燥后 (g)干基含 水量X。G干(g)G总水(g)0.009000.00720500.051.67%

10、15时53分27秒394.416.07%339.8160.2表2干燥及速率曲线测定实验数据表时间T出口温 度 t 21c出口相 对湿度$ 2进口温 度 11/ C进口相 对湿度$ 1床层温 度。/ C孔板压降A p 孔/kPa带走水 量qm,水/g累积水 量G水/g含水率X干燥速率/gm2 s-1140.817.848.77.028.70.10.00470.0047.15%0.016132.265.561.06.629.74.00.18589.0644.48%0.367131.966.960.86.630.24.00.189110.7543.98%0.379131.767.160.46.631

11、.04.00.187714.3442.93%0.3712132.061.960.06.632.64.00.166618.9641.57%0.3314132.854.660.16.634.34.00.138521.8740.71%0.2716134.046.560.06.636.13.90.109224.1140.05%0.2120137.235.760.16.740.43.90.081227.5739.03%0.1630142.424.860.16.347.33.90.066534.1437.10%0.1350145.919.860.06.150.63.90.060545.6133.72%0.

12、1270147.117.960.16.051.73.90.053155.9730.68%0.1090148.016.360.15.752.43.90.049265.3927.90%0.10110148.617.660.17.053.03.90.043973.9125.40%0.09130149.315.460.06.153.54.00.042581.8823.05%0.08150149.714.860.16.153.94.00.037589.0520.94%0.07以第一组数据为例进行计算：394.4g394.4g “八 c干物料质量：G干=-339.8g1 X 1 16.07%湿物料总含水量

13、： G总水 样品质量 G干500 339.8 160.2 g含水率：X。总水 G水160.2 0.00 100% 47.15%G 干339.8干燥速率： N A qm, 0.0047 0.01g gm 2gs1.5 G 干/1000 1.5 339.81000(2)干燥速率曲线描绘根据表2中的数据描绘出物料含水量和时间的关系曲线、物料温度和时间的关系曲线、 干燥速率曲线如下：度温层床55 一Oft50含水率X45床层温度()40353025(s)L 50%l 45%l 40%l 25%-20%0.400.000.350.300.250.200.150.100.05一一干燥速率干燥速率曲线) s

14、m g 率 速20%25%30%35%40%45%50%含水率X2.流化曲线实验数据记录及计算表3、干燥及速率曲线测定实验数据表(A p孔Q=0.07kPa)序号孔板压降A p 孔/kPa孔板压降 矫正值Ap孔/kPa空气流速u 气/m - s-1床层压降A p/kPa10.100.030.170.1420.300.230.480.3330.480.410.640.4940.680.610.770.6650.880.810.890.8261.060.990.990.8771.711.641.270.8782.352.281.500.8793.022.951.700.86103.623.551.

15、870.85以第一组数据为例进行计算：孔板压降矫正值：p孔p孔出L,o 0.10 0.07 0.03kPa2,0.5V 0.62 0.7854 0.022 p孔 1000 .25空气流速：u气 2A0.7854 0.120.62 0.7854 0.0222 0.03 1000 .25=20.7854 0.120.17mgs干燥速率曲线描绘根据表3的数据描绘出流化曲线(双对数坐标系)如下:流化曲线恒晅晅晦蛔画晅!:工代一十二二二二二三三:三m)卢uii里!|闫!汪川|可| 谒市笥痣话萨丽王i 比U ! gm 上!”!卿同幽忸配“丽询阖HI姿三Irltliill,lliIrllli晅晅蚓仁七七-!

16、-:士1:二”二198765 4 3 9 0006000C占0,降压层床1空气流速u (m s-1)0.1六、实验结果分析.干燥速率曲线与理论曲线比较，可以发现恒速干燥阶段不明显，分析可能原因是：(1)从原始数据中选出的 15个点，对恒速干燥阶段的体现不明显；(2)向干燥器中加入小麦时，有部分小麦散落到地面或滞留在进口中未恰当进入干燥 器，导致含水量和干料重量出现较大误差，进而加大系统误差；(3)风机风速较小，无法满足形成稳定持续的恒速干燥阶段的需要。.流化曲线和理论符合的较好，当气速较小时，操作过程处于固定床阶段， 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。 当气速逐渐增

17、加，床层开始膨胀，孔隙率增大，压降与气速的关系将不再成正比。当气速继续增大，进入流化阶段，固体 颗粒随气体流动而悬浮运动，随着气速的增加，床层高度逐渐增加，但床层压降基本上保持不变，如曲线的后半段，接近一条水平直线。但是和理论曲线相比，任然可以发现在固定床阶段和流化床阶段的交界处没有理论上应 该有的小突起，分析原因是实验所取的10个点对其体现不明显。七、思考题1、本实验所得的流化床压降与气速曲线有何特征?答：当气速较小时，操作过程处于固定床阶段，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。 当气速继续增大，进入流化阶段，固体颗粒随气体流动而悬 浮运动，随着气速的增加，床层高

18、度逐渐增加，但床层压降基本上保持不变，如曲线的后半 段，成一条水平直线。2、流化床操作中，存在腾涌和沟流两种不正常现象，如何利用床层压降对其进行判断？怎样避免他们的发生？答：腾涌时，床层压降不平稳，压力表不断摆动；沟流是床层压降稳定，只是数值比正 常情况下低。流流是由于流体分布板设计或安装上存在问题，应从设计上避免出现沟流，腾涌是由于流化床内径较小而床高于床比径比较大时，气体在上升过程中易聚集继而增大，当气体占据整个床体截面时发生腾涌，故在设计流化床时高径比不宜过大。3、为什么同一湿度的空气，温度较高有利于干燥操作的进行？答：由 国，当温度较高时，水的饱和蒸汽压PS大，而空气的绝度湿度 H没有变PS化，即水的分压PV没有发生变化，所以空气的相对湿度增加，从而有利于干燥的进行。4、本装置在加热器入口处安装有干、湿球温度计，假设干燥过程为绝热增湿过程，如何求得干