實(shí)驗(yàn)十一流化床干燥操作實(shí)驗(yàn)

1、 實(shí)驗(yàn)十一 流化床干燥操作實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)十一 流化床干燥操作實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、熟悉單級(jí)流化床干燥連續(xù)操作的方法。 2、了解流化床干燥操作中一些重要數(shù)據(jù)的測(cè)定方法。 3、學(xué)習(xí)固體物料含水量的測(cè)定方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1、了解單級(jí)流化床干燥裝置的流程和連續(xù)操作的方法。 2、以硅膠(或其它粒狀物料)為原料，進(jìn)行連續(xù)流化床干燥操作，并測(cè)定該操作條件下的下列重要數(shù)據(jù)： a、氣體通過(guò)流化床的壓強(qiáng)降。 b、床層的平均體積對(duì)流傳熱系數(shù)XV，和平均體積干燥速率UV0。 C、整個(gè)干燥器的平均體積干燥速率UV0。 d、干燥系統(tǒng)的熱損失百分?jǐn)?shù)QL（）。 e、干燥系統(tǒng)的熱效率。三、實(shí)驗(yàn)原理 流化床干燥是將熱空氣與固體濕物料

2、直接接觸，并使固體顆料在床層內(nèi)處于流化狀態(tài)下同時(shí)進(jìn)行傳熱、傳質(zhì)、物料中蒸發(fā)的水分由空氣帶走的操作。 與傳統(tǒng)的對(duì)流干燥器相比，流化床干燥器具有體積傳熱系數(shù)高aV=103104W/(m3·)，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低的優(yōu)點(diǎn)。與氣流干燥器相比，流化床干燥器具有氣體阻力較低，物料磨損較低，氣固分離較易、熱效率較高。(對(duì)非結(jié)合水的干燥為6080，對(duì)結(jié)合水的干操為3050)，物料在干燥器中的停留時(shí)間和干燥產(chǎn)品的含水量比較容易控制等優(yōu)點(diǎn)。 與各項(xiàng)測(cè)定內(nèi)容有關(guān)的計(jì)算方法如下: (一)濕空氣狀態(tài)參數(shù)的計(jì)算 1、大氣的溫度H大氣的求法 用于、濕球溫度濕度計(jì)讀取大氣的干球溫度t大氣和相對(duì)濕度大氣，則大氣的濕度

3、 （1） 式中: 為t大氣溫度下水的飽和蒸氣壓，KPa；P為大氣的莊強(qiáng)，近似取值101.33KPa. 也可從濕空氣的H-I圖上查出，由大氣的干、濕球溫度(t大氣、tW大氣)，先在濕空氣的H一I圖上定出濕空氣的狀態(tài)點(diǎn)、后讀出濕空氣的濕度。 2、從鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)口到預(yù)熱器進(jìn)口再到于操器進(jìn)口、空氣的濕度值不變，即: (2) (下標(biāo)0表示預(yù)熱器進(jìn)口，下標(biāo)1、2分別表示干燥器的進(jìn)、出口)。 3、干燥器進(jìn)口處濕空氣的比容vHI ,m3濕空氣/k絕干空氣g （3） 式中：t1為干燥器進(jìn)口處空氣的溫度。 4、濕空氣焓值的計(jì)算： （4）式中: I-濕空氣的烙，KJ/kg絕干空氣。 CH-濕空氣的比熱，KJ/(kg絕干

4、空氣，)。 t-濕空氣的溫度，。 H-濕空氣的濕度,kg水/kg絕干空氣。 R0-0水的氣化熱，其值約為2490KJ/kg. (二)濕物料的焓 絕干料 (5)式中: Cm-濕物料的比熱，KJ/(kg絕干料，) CS-絕于物料的比熱，KJ/(kg·) Cw-水的比熱,KJ/(kg, ) X濕物料的干基含水量，kg水/kg絕于料。 Q-物料的溫度，。(三)氣、固流量的計(jì)算1、進(jìn)干燥器濕空氣的體積流量 （6）式中： v20-常壓，20C時(shí)流量計(jì)處濕空氣的體積流量，m3/h，用U形管壓差計(jì)的讀數(shù)，從流量標(biāo)曲線上查出。 t流-流量計(jì)處空氣的溫度。 t1-進(jìn)干燥器濕空氣的溫度。 2、絕干空氣的流

5、量 ，kg絕干空氣/S (7) 3、絕干物料質(zhì)量流量的求法 方法一是用固體出料的速率和含水量來(lái)計(jì)算， ,kg絕干料/S (8)式中: 2-從開(kāi)始出料到停止進(jìn)出料的時(shí)間,S W2 -在2時(shí)間內(nèi)收集的固體出料量，kg。 W2-固體出料的濕基含水量，kg水/kg濕物料。 方法二:是用固體進(jìn)料的速率和含水量來(lái)計(jì)算:(假設(shè)從開(kāi)始加料到停止進(jìn)出料，進(jìn)料的速率變)。 kg絕于物料/S (9)式中: W01、W02-分別為加料瓶?jī)?nèi)的開(kāi)始物料量和剩余物料量，kg。 1-從開(kāi)始加料到停止進(jìn)出料的時(shí)間，即加料時(shí)間S。 W1-進(jìn)料的濕基含水量、kg水/kg濕物料。 (四)預(yù)熱器和于燥器的熱量傳入速率。 預(yù)熱器QP=I

6、PUPX1000,kw （ 10a) 干燥器QD=IDUDXI000,kw （10b)式中: UP、UD-分別為預(yù)熱器加熱電壓和干燥器保溫電壓V。 IP、ID-分別為預(yù)熱器加熱電流和干燥器保溫電流A。 (五)水分蒸發(fā)率w的計(jì)算: 考慮到H1、H2、W=L(H2一H1)的誤差比較大，推薦用下式來(lái)計(jì)算w值。 (11) (六)床層的平均體積對(duì)流傳熱系數(shù)而和平均體積干燥速率Uv 1、床層的平均體積對(duì)流傳熱系數(shù) (12) 假設(shè)物料升溫和水分蒸發(fā)所需要的熱量完全由氣體供給，則氣體向固體物料的對(duì)流傳熱速率Q為: ，kw (13) (14) (15)式中: Q1-濕含量為X2的物料從1升溫到2所需要的傳熱速率

7、kw。 Q2-Wkg/S水由1下液態(tài)水變?yōu)閙下的水蒸汽所需要傳熱速 率,kw。1、2分別為進(jìn)、出干燥器的物料溫度，. Cm2-出干燥器物料的濕比熱，Cm2=CS+CWX2，KJ/(kg絕干物料，)。 IVm溫度下水蒸汽的焓，KJ/kg。 -1溫度下液態(tài)水的焓，KJ/kg。 V-床層體積，m3。V=A·h，A、h分別為流化床層的橫截面積m2和高度m。 -空氣與物料間的對(duì)數(shù)平均溫度差。 (16) 2、床層的平均體積干燥速率。 kg水/(m2·s) (17) (七)整個(gè)干燥器的平均體積干燥速率。 kg水/(m3·s) (18)式中: V0-整個(gè)干燥器的體積,m3。 (八

8、)干燥系統(tǒng)的熱效率，通常被定義為: (19)式中: -被蒸發(fā)的Wkg/S水從1液態(tài)水變?yōu)閠2水蒸汽所需的全部熱量。 因?yàn)楦稍锵到y(tǒng)的熱效率(又稱干燥操作的熱效率)主要決定于干燥器的性能，故通常亦稱干燥器的熱效率。 物料升溫所帶走的熱量Q1(見(jiàn)式14)愈大，愈小、 氣體升溫所帶走的熱量Q氣=LCH0(t2-t0)愈大,愈小。 式種，t0、t2分為進(jìn)預(yù)熱器和出于燥器空氣的溫度；CH0為濕度為H0的濕空氣的濕比熱，CH0=1.01+1.88Ho,KJ/(kg絕干氣·)。 干燥系統(tǒng)的勢(shì)損失QL愈大,愈小。 (九)干燥系統(tǒng)的熱損失百分?jǐn)?shù)QL(%)的計(jì)算。 由預(yù)熱器的氣體進(jìn)口到干燥器的氣體出口的整

9、個(gè)干燥系統(tǒng)的熱量衡算式為: (20) 所以干操系統(tǒng)的熱損失百分?jǐn)?shù) (21)式中:I0、I2分別為進(jìn)預(yù)熱器和出干燥器濕空氣的焓。計(jì)算方法見(jiàn)式(4) 求I2時(shí)所需的濕空氣濕度H2可用干燥器的水分的物料衡算式L(H2-H1)=W來(lái)計(jì)算。四、實(shí)驗(yàn)裝置1、 實(shí)驗(yàn)裝置工藝流程圖:工藝裝置流程圖見(jiàn)下頁(yè)2、裝置的主要技術(shù)參數(shù)，(1) 流化床干燥器，(用透明膜加熱新技術(shù)保溫)，流化床層直徑D：80X2mm(內(nèi)徑76mm)，床層有效流化高度h:80mm(固料出口)，總高度，530mm，氣流分布器;80目不銹鋼絲網(wǎng)二層。(2)物料:變色硅膠:0.81.6mm粒徑，絕干料比Cs=0.783KJ/kg·(t=

10、57)。 (3)空氣流量測(cè)定: 采用孔板流量計(jì)，實(shí)際的氣體體積流量隨操作的壓強(qiáng)和溫度而變化，測(cè)量時(shí)需按原理(6)式作校正，其壓差與流量關(guān)系如下:空氣溫度t=3O。 流量計(jì)算式: 孔板壓差mmH2O41536681051548544校正值Vhm3/h510152025302216 3、主要設(shè)備(1) 旋渦式氣泵、加料電機(jī)、流化床干燥器、加熱器、旋風(fēng)分離器。 (2)空氣濕度計(jì)、溫度計(jì)等。原料瓶干燥器風(fēng)塵接受器旋風(fēng)分離直流電機(jī)(3)快速水份測(cè)定儀。出料換熱器加熱器空氣進(jìn)口壓差計(jì)風(fēng)機(jī)壓差計(jì)五、實(shí)驗(yàn)操作參數(shù)(參考值)空氣流量計(jì)讀數(shù)mmH2O進(jìn)口溫度100左右 視硫化程度而定60左右硅膠加水量加料速度50

11、0600克物料中加2540mmH2O直流電機(jī)電壓<10V六、實(shí)驗(yàn)方法及步驟 1、實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備: (1)調(diào)好快速水份測(cè)定儀;篩分好硅膠，并緩慢加入適量水，攪拌均勻,在工業(yè)天平上稱好所用重量，備用。 (2)將風(fēng)機(jī)流量調(diào)節(jié)閥2打開(kāi);放空閥8打開(kāi)，進(jìn)氣閥9關(guān)閉。(見(jiàn)流程示意圖)。 (3)向干、濕球濕度計(jì)的水槽內(nèi)灌水、使?jié)袂驕囟扔?jì)處于正常狀況，并記錄流程上所有溫度計(jì)的溫度值。 (4)準(zhǔn)備秒表一塊。 2、實(shí)驗(yàn)操作: (1)從準(zhǔn)備的濕料中取出多于10g的物料，用快速水份測(cè)定儀測(cè)進(jìn)干燥器的物料濕度W1。 (2)啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，調(diào)節(jié)流量到指定讀數(shù)，加熱預(yù)熱器逐漸升高加熱電壓，在干燥器的氣體進(jìn)口溫度接近50時(shí)，打開(kāi)

12、進(jìn)氣閥，關(guān)閉放空閥。同時(shí)向干燥器通電，保溫電壓大小以在預(yù)熱階段維持干燥器出口溫度接近于進(jìn)口溫度為準(zhǔn)。 (3)啟動(dòng)風(fēng)機(jī)后，在進(jìn)氣閥尚未打開(kāi)之前，將濕物料倒入料瓶，準(zhǔn)備好出料接收瓶。 (4)待空氣進(jìn)口溫度(60)和出口溫度基本穩(wěn)定時(shí)，記錄有關(guān)數(shù)據(jù),包括干、濕球濕度計(jì)的值。啟動(dòng)直流電機(jī)，調(diào)速到指定值，開(kāi)始進(jìn)料，同時(shí)按下秒表，記錄進(jìn)料時(shí)間，并觀察顆粒的流化情況。 (5)加料后注意維持進(jìn)口溫度t1不變，保溫電壓不變，氣體流量計(jì)讀數(shù)不變。 (6)當(dāng)有固料從出料口連續(xù)溢流后,待被干固料埋沒(méi)出料溫度計(jì)11(見(jiàn)附圖)的感溫球時(shí)，再按下秒表，記錄出料時(shí)間。 (7)調(diào)節(jié)出料瓶10上夾子的開(kāi)度，盡量保持出料界面在溫度

13、計(jì)11的感溫球處。連續(xù)操作30分鐘左右，此期間，每隔一定時(shí)間,(如5分鐘)記錄一次有關(guān)數(shù)據(jù)（包括固料出口溫度2），數(shù)據(jù)處理時(shí)，取操作基本穩(wěn)定后的幾次記錄的平均值。(8)關(guān)閉直流電機(jī)旋鈕，停止加料，同時(shí)停秒表記錄加料時(shí)間和出料時(shí)間，打開(kāi)放空閥，關(guān)閉進(jìn)氣閥，切斷加熱和保溫電源。 (9)將干燥器的出口物料稱量并測(cè)取濕度W2(方法同W1)，放出加料器內(nèi)剩余的濕料、稱量，確定實(shí)際加料量和出料量。并用旋渦氣泵吸氣方法取出于燥器內(nèi)剩余物料，稱量。(停風(fēng)機(jī)將氣泵的吸氣口與剩余料接收瓶用軟管連接好，將吸管24放入干燥器上口18內(nèi)，打開(kāi)氣泵旁路閥2，啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，即可將干燥器內(nèi)物料抽干凈)。 (10)停風(fēng)機(jī)，一切復(fù)原

14、。七、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) （1）干燥器外壁帶電，操作時(shí)嚴(yán)防觸電，平時(shí)玻璃表面應(yīng)保持干凈。 （2）實(shí)驗(yàn)前一定要弄清楚應(yīng)記錄好的數(shù)據(jù)。(特別注意，出料時(shí)間是從固料埋沒(méi)感溫球時(shí)開(kāi)始記時(shí)間的，所以由感溫球至出料接收瓶上調(diào)節(jié)夾之間管內(nèi)的固料不應(yīng)計(jì)入出料量?jī)?nèi)，應(yīng)并入為干燥器內(nèi)剩料1)，正確掌握快速水份測(cè)定儀的方法。 (3)實(shí)驗(yàn)中風(fēng)機(jī)旁路閥一定不能全關(guān)；放空閥，實(shí)驗(yàn)前后應(yīng)全開(kāi)，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)全關(guān)。 (4)直流電機(jī)電壓不能超過(guò)12V，保溫電壓一定要緩慢開(kāi)壓。 (5)硅膠加水量要嚴(yán)格控制，決不能過(guò)大。 八、報(bào)告內(nèi)容 1、根據(jù)已學(xué)過(guò)的化工原理知識(shí)和所看到的單級(jí)流化床的操作現(xiàn)象，進(jìn)行邏輯判斷，簡(jiǎn)單地回答以下三個(gè)問(wèn)題:a、 將流

15、化床干燥器的操作氣速，逐漸增大至很大，或逐漸減小至很小，會(huì)產(chǎn)生什么精況? b、 就本實(shí)驗(yàn)裝置而言，應(yīng)將出料管內(nèi)物料的頂端面始終保持在出料溫度計(jì)感溫球處的前下，逐漸增大進(jìn)料速率，會(huì)導(dǎo)致什么后果? C、物料在單級(jí)連續(xù)流化床干燥器內(nèi)停留時(shí)間的分布有什么特點(diǎn)?多級(jí)連續(xù)流化床干燥器的產(chǎn)生是否與此有關(guān)?為什么? 2、用流化干燥連續(xù)操作基本上達(dá)到穩(wěn)定之后的一組數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算實(shí)驗(yàn)內(nèi)容部分所列出的dV、UV、UV0、QL()和。九、思考題 1、在本實(shí)驗(yàn)中，如何使物科出口溫度2測(cè)得比較精確些? 2、流化床干燥操作適用于哪些情況?3、干燥操作的耗能量很大，熱效率是個(gè)十分重要的指標(biāo)。試討論提高干燥系統(tǒng)熱效率的具體措施。附錄: 流化床干燥實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)表:干燥器內(nèi)徑Di= mm絕干硅膠的比熱CS=0.783kj/（kg·）(在57下)；加料管內(nèi)的初始物料量W01= g;加料管內(nèi)的剩余物料量W02= g;加料時(shí)間1= s;出料時(shí)間2= s;在出料時(shí)間內(nèi)得到的干燥產(chǎn)品量W2= g;進(jìn)干燥器物料的含水量W