《流化床干燥实验报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《流化床干燥实验报告.docx（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、北 方 民 族 大 学学生实验报告 院（部）： 化学与化学工程 姓 名： 汪远鹏 学 号： * 专 业： 过程装备与控制工程 班 级： 153 同组人员： 田友 安世康 虎贵全 课程名称： 化工原理实验 实验名称： 流化床干燥实验 实验日期： 2017.10.30 批阅日期： 成 绩： 教师签名： 北方民族大学教务处制实验名称：流化床干燥实验一、 目的及任务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X0及恒速阶段的传质系数k
2、H及降速阶段的比例系数Kx。二、基本原理1、流化曲线 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点处流速即被称为带出速度（u0）。 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（umf）。 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
3、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（）的关系曲线及物料温度（）与时间（）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图。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
4、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（X0），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： 式中u干燥速率，kg水/（m2.s）；A干燥表面积，m2；d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。 式中X某一干燥速率下湿物料的平均含水量；Xi、Xi+1时间间隔内开始和终了时的含水量，kg水/kg绝干物
5、料。 式中Gsi第i时刻取出的湿物料的质量，kg；Gci第i时刻取出的物料的绝干质量，kg。 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
6、验加入固体物料至玻璃段底部。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） 实验开始前将电子天平开启，并处于待用状态。将快速水分测定仪开启，并处于待用状态。准备一定量的被干燥物料（以绿豆为例），取0.5kg左右放入热水（6070）中泡2030min，取出，并用干毛巾吸干表面水分，待用。湿球温度计水筒中补水，但液面不得超过预警值。（2） 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，3kpa左右），控制加热器表面温度（80100）或空气温度（5070）稳定，打开进料口，将待干燥物料徐徐倒入，关闭进料口。（3） 测定干燥速率曲线取样，用取样管取样，
7、每隔23min一次，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） 快速水分测定仪分析法 将每次取出的样品在电子天平上称量910g，利用快速水分测定仪进行分析。（2） 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。电
8、子天平和快速水分测定仪要按说明操作。五、数据处理表1干燥实验相关计算结果表干燥表面积A=1.5m2时间/min湿料质量/g干燥后的质量/g床层温度/含水量Xi/kg水/kg绝干物料汽化水份量dW/kg干燥速率u/kg水/(m2s）05.73 3.65 20.70 0.5699 0.1380 0.0003068 56.30 4.40 37.40 0.4318 0.1377 0.0003060 107.26 5.61 46.30 0.2941 0.0702 0.0001561 157.38 6.03 49.00 0.2239 0.0392 0.0000871 207.57 6.39 51.10 0
9、.1847 0.0461 0.0001024 257.97 7.00 53.00 0.1386 0.0427 0.0000948 306.40 5.84 54.80 0.0959 0.0267 0.0000594 356.80 6.36 56.40 0.0692 以第一组数据计算：含水量Xi=Gsi-GciGci=5.73-3.653.65水/kg绝干物料=0.5699kg水/kg绝干物料汽化水份量dW=（0.5699-0.4318）kg=0.1380kg干燥速率u=dWAd=0.13801.5560 kg水/(m2s）=0.0003068 kg水/(m2s）图1干燥速率-物料含水量关系图由图
10、可得，平衡含水量X0约为0.43kg水/kg绝干物料图2 物料含水量、物料温度与时间关系表2流化实验相关计算结果表Vs=26.2P0.54,d=100mm序号孔板压降/kPa床层压降/kPa体积流量Vs/m3/h空气流速u m/s13.79 0.51 53.80 1.904 23.40 0.53 50.73 1.795 33.01 0.52 47.50 1.681 42.63 0.53 44.16 1.563 52.26 0.52 40.69 1.440 61.96 0.51 37.68 1.333 71.63 0.52 34.11 1.207 81.33 0.50 30.56 1.081 9
11、1.06 0.49 27.04 0.957 100.85 0.43 24.00 0.849 以第一组数据为例代入相关数据可得:u=1.904 m/s图3流化床P-u关系六、实验结论及分析图1干燥速率-物料含水量关系图图2 物料含水量、物料温度与时间关系图3流化床P-u关系实验结果分析1. 由图1可以看出，随着干燥的进行(含水量减小的方向)，干燥速率先是增大（即为物料预热阶段），然后基本保持不变（恒速干燥阶段），最后持续下降（降速干燥阶段）。2由图2可看出，随着干燥的进行，物料含水量不断下降，而床层温度不断上升，且床层温度几乎没有稳定不变的阶段，说明热量不仅用于水分的汽化，还使得物料温度升高。3
12、. 由图3可看出，随着气速的增加，床层压降也随着增加。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。沟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、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，如何求得干燥器内空气的平均湿度H？答：有入口干、湿球温度可以求得进口空气湿度H1由于干燥器内物料存在非结合水，且气液接触充分，故出口空气可以看成饱和空气，绝热增湿过程为恒焓过程，再由恒焓条件与出口空气=100%即可求得出口空气湿度H2，从而求得干燥器内空气平均湿度H=0.5（H1+H2）
