化工原理流化床干燥实验报告Word文档下载推荐.doc
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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
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
式中u----干燥速率,kg水/(m^2s)
A----干燥表面积,m^2
dτ---相应的干燥时间,s
Dw----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
式中-----某一干燥速率下湿物料的平均含水量;
-----△τ时间间隔内开始和终了时的含水量,kg水/kg绝干物料
式中-----第i时刻取出的湿物料的质量,kg
-----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。
五、实验流程
图一、沸腾干燥实验装置和流程
1.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
11.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
①将电子天平开启,使处于待用状态
②将烘箱开启备用
③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,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
①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。
②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
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9-10g,利用快速水分测定仪进行分析
②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120℃,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
①取样时,取样管推拉要快,管槽口用布覆盖,以免物料喷出。
②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
干燥速率
3
51.21561
0.382422803
0.006315
0.344911591
0.075022423
0.066
6
51.45493
0.30740038
0.007905
0.284830254
0.045140252
0.031724
9
51.13563
0.262260128
0.007035
0.232147506
0.060225244
0.04756
12
51.37527
0.202034884
0.01032
0.179412504
0.04524476
0.024357
15
51.29549
0.156790123
0.01215
0.151760293
0.010059661
0.0046
18
51.69331
0.146730463
0.009405
0.132629536
0.028201852
0.016659
21
51.5345
0.11852861
0.01101
0.114070376
0.008916469
0.004499
24
0.109612142
0.008895
0.099137466
0.020949351
0.013084
27
0.088662791
干球温度
湿球温度
物料温度
床层压降
孔板压降
湿样质量
干样质量
皮重
55.2
38.4
44
0.61
3.46
13.39
11.78
7.57
56
39.4
47.8
0.62
3.49
16.9
15.28
10.01
56.8
40.6
52.2
0.6
3.45
16.55
15.32
10.63
57.5
41.5
55.3
0.57
3.48
17.09
15.7
8.82
57.9
42.3
0.53
3.47
15.6
14.33
6.23
58.4
42.9
58.3
0.54
3.52
15.5
14.58
8.31
58.8
43.2
60.5
0.49
3.5
16.63
15.76
8.42
59.2
43.7
61.5
0.46
15.27
14.62
8.69
59.6
62.3
17.59
16.98
10.1
空气流速
0.2
0.26
10.98645267
0.388441724
0.28
0.33
13.17548553
0.465838107
0.39
0.41
15.75709593
0.55711463
0.45
18.78425268
0.66414408
0.76
22.59126922
0.798746587
1
0.47
26.2
0.926338418
1.22
29.1699443
1.03134504
1.49
32.49539918
1.148921246
1.92
37.26352668
1.317505204
2、示例计算
2.1干燥实验
含水量=(物料湿重—物料干重)/物料干重=(5.37-4.08)/4.08=0.316176
干燥速率=含水量变化×
3600/0.75/取样时间=0.07192868×
3600/0.75/235=1.46918161
2.2流化曲线实验数据
气速=26.8×
孔板压降^0.5×
4/3600/0.1/0.1/3.14=26.8×
0.2^0.5×
4/3600/0.1/0.1/3.14=0.424109142
3、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
①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。
②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。
③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)。
当气速逐渐增加(进入BC段),床层开始膨胀,空隙率开始增大,压降与气速的关系将不再成比例。
当气速不断增大,进入流化床阶段(CD段),固体颗粒随气体流动而悬浮运动,随着气速的增加,床层高度不断增加,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(u0)。
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'
C点处的流速被起为起始流化速度(umf)
(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?
怎样避免它们的发生?
:
流化床正常操作时的阻力波动较小,若发现床层阻力比正常值低,则说明发生了沟流现象;
若发现压降直线上升,然后又突然下降,则表明发生了腾涌现象。
避免腾涌:
增加床层直径或减小浓相区高度。
避免沟流:
减小颗粒粒度、避免密度大、易于粘结的颗粒,控制床径不要过大。
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?
因为干燥速率NA受温度影响严重,温度升高时,干燥速率就会增大,因此会节省时间,同时,温度较高时,相应的焓值会较高,带入的热量较多,所以温度高有利于干燥操作的进行。
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- 化工 原理 流化床 干燥 实验 报告