北京化工大學(xué)流化干燥實(shí)驗(yàn)報(bào)告2015(共13頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上北 京 化 工 大 學(xué)化 工 原 理 實(shí) 驗(yàn) 告：實(shí)驗(yàn)日期實(shí)驗(yàn)名稱班級(jí)姓名學(xué)號(hào)同組成員實(shí)驗(yàn)日期流化干燥實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)日期一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、測定流化床中小麥的流化曲線2、測定濕小麥的干燥曲線和干燥速率曲線二、實(shí)驗(yàn)原理固體流化是利用介質(zhì)流體的流動(dòng)將固體顆粒懸浮起來，從而使固體具有流體的表觀特征，同時(shí)使固體在傳熱、傳質(zhì)、混合、反應(yīng)以及輸送等方面有強(qiáng)化作用的操作。干燥是將熱量傳遞給濕物料，汽化并除去其中濕組份的單元操作。本實(shí)驗(yàn)將固體流化與對(duì)流干燥結(jié)合起來，強(qiáng)化了干燥效果，可使小麥含水率x，在相對(duì)短的時(shí)間內(nèi)降到平衡值X附近，如圖6-3,干燥過程中是否出現(xiàn)恒速段受物料含水量和營氣攜帶水能

2、力等影響。不同空氣流量下的流化床壓陣如圖1所示圖1、 流化曲線（雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系）當(dāng)氣速小于初始流化氣速umf時(shí)，物料處于靜止?fàn)顟B(tài)（上行過程如AB段），當(dāng)氣速大于顆粒沉降速度lit時(shí)，物料被氣體帶出流化床干燥器（如CD段）。在實(shí)際操作中，氣速應(yīng)介于兩者之間，此時(shí)床層壓陣相對(duì)恒定，干燥效果較好（如BC中間水平段）?？諝饬魉儆煽装辶髁坑?jì)測定：干燥曲線（如圖2）和干燥速率曲線（如圖3）受物料性質(zhì)、全氣性質(zhì)、設(shè)備操作等因素影響，常用的確定方法有：1、濕物料取樣法：通過取樣測定每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的濕小麥的干基含水率X和物料表面溫度（床層溫度），確定干燥曲線X和，再根據(jù)1千克干小麥的表面積值（A/G干）等，確定干燥速

3、率曲線NAX。圖2、 干燥曲線圖3、 干燥速率曲線i時(shí)刻濕小麥的含水量測量值：（作含水量X時(shí)間關(guān)系的平滑曲線）i時(shí)刻的含水量修正值：取X平滑曲線上，i時(shí)刻對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)值i時(shí)刻到i+1時(shí)刻的平均含水量：i時(shí)刻到i+1時(shí)刻的平均干燥速率：2、濕空氣分析法：測量每個(gè)時(shí)間點(diǎn)進(jìn)、出干燥器的全氣濕度，以及空氣流量，通過全氣中的水分衡算和初始條件即可確定被干物料的干燥速率曲線，物料表面溫度直接測量。i時(shí)刻干燥器的進(jìn)口空氣濕度： i時(shí)刻干燥器的出口空氣濕度： i時(shí)刻空氣質(zhì)量流量：i時(shí)刻空氣帶走水量：i時(shí)刻干燥速率：（以絕干物料表面積為基準(zhǔn)）式中1.5表示每千克絕干物料的表面積為1.5m2。i時(shí)刻每秒累積帶走水

4、量：i時(shí)刻含水率：（G總水、G干需實(shí)驗(yàn)開始時(shí)測定，g）3、干燥速率NA除了實(shí)驗(yàn)測定外，也可按傳熱、傳質(zhì)速率估算（或反向驗(yàn)證kH、）：t干燥器進(jìn)口的空氣溫度（按t1計(jì)），；H一一干燥器進(jìn)口的空氣濕度（按H1計(jì)），kg/kg;干燥器內(nèi)的空氣與濕物料表面間的對(duì)流給熱系數(shù)，kWm-2-1；tw一一干燥器入口空氣的濕球溫度，；Hw干燥器入口濕球溫度tw下的飽和濕度，kg/kg；rw一一水在溫度tw下的汽化潛熱，kJ/kg；kH以H為推動(dòng)力的傳質(zhì)系數(shù)，kgm-2s-1。確定NAX關(guān)系后，根據(jù)下式可以計(jì)算間歇干燥過程的時(shí)間： （微分式：）可根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果擬合NAX關(guān)系式，積分求出干燥時(shí)間，對(duì)比真實(shí)時(shí)間修改模型

5、。干燥器的熱量衡算（下標(biāo)1代表進(jìn)口，2代表出口）：可根據(jù)上式計(jì)算干燥器的熱量損失及熱效率等。 三、實(shí)驗(yàn)流程流化干燥實(shí)驗(yàn)帶控制點(diǎn)工藝流程1、風(fēng)機(jī)2、預(yù)熱器 3、流量調(diào)節(jié)閥4、取樣器5、流化床干燥器6、加料口7、旋風(fēng)分離器 8、孔板流量計(jì)（d0=20mm)TI01出口空氣溫度，；I02出口相對(duì)濕度；TIC03進(jìn)口空氣溫度，；I04進(jìn)口相對(duì)濕度；PI05床層壓降，kPa；PI06一一孔板壓降，kPa；TI07一一床層溫度 ，；PI08一一空氣壓力，kPa；TIC09加熱器壁溫，。四、實(shí)驗(yàn)操作（濕全氣分析法）1、啟動(dòng)風(fēng)機(jī)變頻器、加熱器，調(diào)節(jié)閥開到最大預(yù)熱設(shè)備，推拉取樣器清空殘料；2、運(yùn)行軟件點(diǎn)開始計(jì)時(shí)

6、，600秒后查看報(bào)表，流程畫面輸入H2,0、H1,0；3、擦干濕小麥表面水分，稱取500克作為被干物料，另取10克測含水率X0；4、點(diǎn)擊軟件畫面“停止計(jì)時(shí)”，關(guān)閉加熱器、變頻器，拔出取樣器，進(jìn)料口加濕小麥；5、關(guān)進(jìn)料口，點(diǎn)擊“開始計(jì)時(shí)”，記錄開始時(shí)間，同時(shí)啟動(dòng)變頻器、加熱器，查看軟件“趨勢曲線”；6、干燥1500秒后，取出物料，點(diǎn)“停止計(jì)時(shí)”，稱重干燥后小麥，從中取約10克測含水率x，原始數(shù)據(jù)另存為Excel文件，選15組相關(guān)數(shù)據(jù)作圖；7、關(guān)加熱器、變頻器，包括剛才取出物料共加入800克小麥，測流化曲線；8、只開風(fēng)機(jī)，找到起始流化點(diǎn)孔板壓降和床層壓漿，初步記入表2第6點(diǎn)；9、從小到大改變氣量，

7、床層固定態(tài)做5個(gè)點(diǎn)，臨界態(tài)1個(gè)點(diǎn)，流化態(tài)4個(gè)點(diǎn)；10、實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，取出干燥器內(nèi)小麥，清理實(shí)驗(yàn)臺(tái)面和地面上的麥粒，關(guān)變頻器等。注意事項(xiàng)：1、實(shí)驗(yàn)過程中取樣器處于“拔出”狀態(tài)；2、烘箱內(nèi)有125，取、放物料測含水率要戴手套，烘1h以上認(rèn)為到絕干；3、本次實(shí)驗(yàn)有4套裝置，一半同學(xué)先做，另一半后做，實(shí)驗(yàn)講解只有開始前一次。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理1. 干燥速率曲線（1） 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及計(jì)算表1、 干燥及速率曲線測定實(shí)驗(yàn)條件數(shù)據(jù)表H2,0kg水/kg干氣H1,0kg水/kg干氣樣品（g）干基含水量X0開始時(shí)間干燥后（g）干基含水量XG干（g）G總水（g）0.009000.00720500.051.67%15時(shí)5

8、3分27秒394.416.07%339.8160.2表2 干燥及速率曲線測定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表時(shí)間出口溫度t2/出口相對(duì)濕度2進(jìn)口溫度t1/進(jìn)口相對(duì)濕度1床層溫度/孔板壓降p孔/kPa帶走水量qm,水/g累積水量G水/g含水率X干燥速率/g·m-2·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%0.379131.767.160.46.631.04.00.187714.3

9、442.93%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%0.1270147.117.960

10、.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以第一組數(shù)據(jù)為例進(jìn)行計(jì)算：干物料質(zhì)量： 濕物料總含水量： 含水率： 干燥速率： （2） 干燥速率曲線描繪根據(jù)表2中的數(shù)據(jù)描繪出物料含水量和時(shí)間的關(guān)系曲線、物料溫

11、度和時(shí)間的關(guān)系曲線、干燥速率曲線如下：2. 流化曲線（1） 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及計(jì)算表3、 干燥及速率曲線測定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表（p孔,0=0.07kPa）序號(hào)孔板壓降p孔/kPa孔板壓降矯正值p孔/kPa空氣流速u氣/m·s-1床層壓降p/kPa10.100.030.170.1420.300.230.480.3330.480.410.640.4940.680.610.770.6650.880.810.890.8261.060.990.990.8771.711.641.270.8782.352.281.500.8793.022.951.700.86103.623.551.870.85以第一組數(shù)據(jù)為

12、例進(jìn)行計(jì)算：孔板壓降矯正值： 空氣流速： （2） 干燥速率曲線描繪根據(jù)表3的數(shù)據(jù)描繪出流化曲線（雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系）如下：六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析1干燥速率曲線與理論曲線比較，可以發(fā)現(xiàn)恒速干燥階段不明顯，分析可能原因是：（1）從原始數(shù)據(jù)中選出的15個(gè)點(diǎn)，對(duì)恒速干燥階段的體現(xiàn)不明顯；（2）向干燥器中加入小麥時(shí)，有部分小麥散落到地面或滯留在進(jìn)口中未恰當(dāng)進(jìn)入干燥器，導(dǎo)致含水量和干料重量出現(xiàn)較大誤差，進(jìn)而加大系統(tǒng)誤差；（3）風(fēng)機(jī)風(fēng)速較小，無法滿足形成穩(wěn)定持續(xù)的恒速干燥階段的需要。2. 流化曲線和理論符合的較好， 當(dāng)氣速較小時(shí)，操作過程處于固定床階段，床層基本靜止不動(dòng)，氣體只能從床層空隙中流過，壓降與流速成正比。當(dāng)氣

13、速逐漸增加，床層開始膨脹，孔隙率增大，壓降與氣速的關(guān)系將不再成正比。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，但床層壓降基本上保持不變，如曲線的后半段，接近一條水平直線。但是和理論曲線相比，任然可以發(fā)現(xiàn)在固定床階段和流化床階段的交界處沒有理論上應(yīng)該有的小突起，分析原因是實(shí)驗(yàn)所取的10個(gè)點(diǎn)對(duì)其體現(xiàn)不明顯。七、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)，操作過程處于固定床階段，床層基本靜止不動(dòng)，氣體只能從床層空隙中流過，壓降與流速成正比。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

14、度逐漸增加，但床層壓降基本上保持不變，如曲線的后半段，成一條水平直線。2、 流化床操作中，存在騰涌和溝流兩種不正常現(xiàn)象，如何利用床層壓降對(duì)其進(jìn)行判斷？怎樣避免他們的發(fā)生？答：騰涌時(shí)，床層壓降不平穩(wěn)，壓力表不斷擺動(dòng)；溝流是床層壓降穩(wěn)定，只是數(shù)值比正常情況下低。溝流是由于流體分布板設(shè)計(jì)或安裝上存在問題，應(yīng)從設(shè)計(jì)上避免出現(xiàn)溝流，騰涌是由于流化床內(nèi)徑較小而床高于床比徑比較大時(shí)，氣體在上升過程中易聚集繼而增大，當(dāng)氣體占據(jù)整個(gè)床體截面時(shí)發(fā)生騰涌，故在設(shè)計(jì)流化床時(shí)高徑比不宜過大。3、 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：由，當(dāng)溫度較高時(shí)，水的飽和蒸汽壓大，而空氣的絕度濕度沒有變化，即水的分壓沒有發(fā)生變化，所以空氣的相對(duì)濕度增加，從而有利于干燥的進(jìn)行。4、 本裝置在加熱器入口處安裝有干、濕球溫度計(jì)，假設(shè)干燥過程為絕熱增濕過程，如何求得干燥器內(nèi)空氣的平均濕度？答：有入口干、濕球溫度可以求得進(jìn)口空氣濕度由于干燥器內(nèi)物料存在非結(jié)合水，且