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1、北京化工大学实验报告流化床干燥实验、 摘要本实验通过对湿的小麦的干燥过程，要求掌握干燥的基本流程及流化床流化曲 线的定，流化床床层压降与气速的关系曲线，物料含水量及床层温度随时间的变化 关系，并确定临界含水量X0及恒速阶段的传值系数kH及降速阶段的比例系数KX。二、关键词：流化床干燥、物料干燥速率、物料含水量、流化床床层压降、临界含水量三、实验目的及任务1、熟悉流化床干燥器的基本流程及操作方法。2、掌握流化床流化曲线的测定方法，测定流化床床层压降与气速的关系曲线。3、测定物料含水量及床层温度随时间变化的关系曲线。4、掌握物料干燥速率曲线的测定方法，测定干燥速率曲线，并确定临界含水量X0及恒速阶
2、段的传值系数kH及降速阶段的比例系数KX四、实验原理1. 流化曲线在实验中，可以通过测量不同空气流量下的床层压降，得到流化床床层压降与气速的关 系曲线。（如图一）颂气速u/m.宜当气速较小时，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（在对数坐标系中）。当气速逐渐增加（进 入BC段），床层开始膨胀，空隙率增大，压降与气速的关系将不再成比例。当气速继续增大，进入流化阶段（CD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，但床层压降基本保持不变，等于单位面积的床层净重。当气 速增大至某一值后（D点），床层压
3、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点处的流速即被称为带出速度。在流化状态下降低气速，压降与气速的关系线将沿图中的DC线返回至C点当气速继 续降低，曲线无法按CBA继续变化，而是沿CA变化。C点处的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（T）的关系曲线及物料温度（。）与时间（T）的关系曲线。 物料含水量与时间关系曲
4、线的斜率即为干燥速率（u）。将干燥速率对物料含水量作图，即为 干燥速率曲线，干燥过程可分为以下三阶段。时间IF燥Illi线速&蝶/Kml干率水虹物料含星（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湿球的温度，传 入的热量只用来蒸发物料表面的水分，物料含水量随时间成比例减小， 干燥速率恒定且最大.（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
5、 燥速率开始降低，物料温度开始上升。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气化的水分量，用微分式表示dWu =Ad式中u干燥速率,kg水/（m2s）A干燥表面积，m2dT -相应的干燥时间，sDw-气化的水分量，kg.图3中的横坐标X为对应于某干燥速率下的物料平均含水量私XI,2式中X某一干燥速率下湿物料的平均含水量;。Xj,X.+1 At时间间隔内开始和终了时的含水量，kg水/kg绝干物料G工Gci式中 G 第i时刻取出的湿物料的质量,kg气第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
6、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。五、实验流程图一、沸腾干燥实验装置和流程I. 风机2.湿球温度水桶3 .湿球温度计4 .干球温度计 5.空气加热器6.空气流量调节阀7.放净口 8.取样口9.不锈钢筒体10.玻璃筒体II. 气固分离段12.加料口 13.旋风分离器14.孔板流量计六、实验操作1. 干燥实验(1) 实验开始前 将电子天平开启，使处于待用状态 将烘箱开启备用 准备好被干燥物料(麦子)(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
7、，控制表面加热器温度，或空气 温度稳定，打开进料口，将待干燥物徐徐倒入，关闭进料口.(3) 测定干燥速率曲线 取样，用取样管推入拉出取样，每隔3min 一次，取出样品放入小器皿中， 编上编号并记录取样时间，称量取出样品重量，然后放入烘箱烘烤40min，再次 称量样品重量，如此取样8-10次，并记录。做完后，关闭加热器和风机电源。 数据记录，每次取样同时，要记录床层温度，空气干球、湿球温度，流量和 床层压降等。2. 流化床实验加入固体物料至玻璃段底部，调节空气流量，测定不同流量下的床层压降。3. 结果分析 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9-10g,利用快速水分测定仪进行分
8、 析 烘箱分析法每次取出样品，在电子天平上称量9-10g，放入烘箱内烘干，烘箱温度设定 为120C，1h后取出，在电子天平上称取其重量，此质量即可视为绝干物 料质量。4. 注意事项 取样时，取样管推拉要快，管槽口用布覆盖，以免物料喷出。 湿球温度计补水筒液面不得超过警示值。七、数据记录与处理 1、原始数据记录时间空气流量物料含水量干燥面积Xi平均含水量气化的水分量干351.215610.3824228030.0063150.3824228030.3449115910.0750224230651.454930.307400380.0079050.307400380.2848302540.0451
9、402520.951.135630.2622601280.0070350.2622601280.2321475060.0602252440.1251.375270.2020348840.010320.2020348840.1794125040.045244760.1551.295490.1567901230.012150.1567901230.1517602930.01005966101851.693310.1467304630.0094050.1467304630.1326295360.0282018520.2151.53450.118528610.011010.118528610.1140
10、703760.0089164690.2451.454930.1096121420.0088950.1096121420.0991374660.0209493510.2751.693310.0886627910.010320.088662791干球温度湿球温场料、7曰度 床err降 孔板压 湿样质度物料温度床层压降中降攵量干样质量皮重55.238.4440.613.4613.3911.787.575639.447.80.623.4916.915.2810.0156.840.652.20.63.4516.5515.3210.6357.541.555.30.573.4817.0915.78.8257
11、.942.357.90.533.4715.614.336.2358.442.958.30.543.5215.514.588.3158.843.260.50.493.516.6315.768.4259.243.761.50.463.4915.2714.628.6959.64462.30.463.5217.59孔板压降 床层压空气流量空气流速降0.20.2610.986452670.3884417240.280.3313.175485530.4658381070.390.4115.757095930.557114630.540.4518.784252680.664144080.760.4522.5
12、91269220.79874658710.4726.20.9263384181.220.4529.16994431.031345041.490.4532.495399181.1489212461.920.4537.263526681.3175052042、示例计算2. 1干燥实验含水量=(物料湿重一物料干重)/物料干重=(5.37-4.08)/4.08=0.31617616.9810.1干燥速率=含水量变化 X 3600/0.75/取 样时间=0.07192868X3600/0.75/235=1.469181612. 2流化曲线实验数据气速=26.8 X 孔板压降人0.5 X 4/3600/0
13、.1/0.1/3.14=26.8 X 0.2A0.5 X4/3600/0.1/0.1/3.14=0.4241091423、绘图3.1流化床的压降与气速曲线3.2干燥速率曲线3.3物料含水量、物料温度与时间的关系图形分析 有图流化床的压降与气速曲线可知床层温度随时间增加而降低，且温度变化率逐渐变 慢；含水率随时间增加而降低，且含水量变化率逐渐变慢。 由图3.2为干燥速率对物料含水量的曲线。本次试验结果只有降速干燥阶段，预热与恒 速阶段未显示出来，如图可以看出，物料含水率越小，干燥速率越慢，直至平衡含水 量。 本次试验不存在预热与恒速阶段，原因可能与所选取的干燥物料本身性质有关。八、结果分析及思考
14、题讨论1、误差分析（1）.从顶部侧边进料口加入湿小麦时，没把取样器并旋转清空里面多余物料拨干净，造成 实验误差。（2）调节空气阀门不准确，造成孔板压降值不精确，使实验有误差。（3）取样时忘记清空取样器内残余小麦，造成取样误差。（4）在记录床层压降、孔板压降时读取数据不够准确，造成实验误差。（5）小麦要吹起时记录的孔板压降不够准确。2、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：分为三个阶段：固定床阶段；流化床阶段；气流输送阶段，与理论图曲线基本相符。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 （在双对数坐标中）。当气速逐渐
