流体床干燥实验报告.doc

实验名称：流体床干燥实验 实验目的 ① 了解流体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，测定流化床的床层压降与流速的关系曲线。 ③ 测定物料的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，并确定临界含水量及恒速阶段的传质系数及降速阶段的比例系数。 实验器材 流体床干燥实验装置 实验原理 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（见图-1） 图-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。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点处的流速被称为起始流化速度（）。 在生产操作中，气速应介于起始流化速度与带来速度之间，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。 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（见图-2）。物料含水量与时间的关系曲线的斜率即为干燥速率（）。将干燥速率对物料含水量作图即为干燥速率曲线（见图-3）。干燥过程可分成以下阶段。 图-2物料含水量、物料温度与时间的关系 图-3 干燥速率曲线? （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，物料汗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的水分，物料含水量随时间成比例减少，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（），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，直达到平衡含水量（）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为 式中 ——干燥速率，kg水/（m2·s）； A——干燥表面积，m2；?? ——相应的干燥时间，s； ——汽化水分量，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 ?????、——时间间隔内开始和终了时的含水量，kg水/ kg绝干物料 式中 ——第时刻取出的湿物料的质量，kg； ——第时刻取出的物料的绝干质量，kg。 干燥速率曲线只能通过试验测定，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。本试验装置为间歇操作的沸腾床干燥器，可测定到达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。 实验装置 沸腾干燥实验装装置流程如图-4所示。 图-4 沸腾干燥实验装置流程示意图 1、空气加热器 2、放净口 3、不锈钢筒体 4、取样口 5、玻璃筒体 6、气固分离段 7、加料口 8、旋风分离器 9、孔板流量计d0=20mm 10、风 机 11、湿球温度水筒 本装置主要包括三部分：流化床干燥设备、调节仪表和控制系统。下面分别加以说明： 本装置的所有设备，除床身筒体一部分采用高温硬质玻璃外，其余均采用不锈钢制造，因此耐用、美观，图1为本装置的流程图。 床身筒体部分由不锈钢段（内径100mm，高100mm）和高温硬质玻璃段（内径100mm，高400mm）组成，顶部有气固分离段（内径150mm，高250mm）。不锈钢段筒体上设有物料取样器、温度计等，分别用于取样、放净和测温。床身顶部气固分离段设有加料、测压，分别用于物料加料和测压。 空气加热装置由加热器和控制器组成，加热器为不锈钢盘管式加热器，加热管外壁设有1mm铠装热电偶，它与人工智能仪表、固态继电器等，实现空气介质的温度控制。同时，计算机可实现对仪表的控制。 空气加热装置底部设有空气介质