1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上北京化工大學(xué)化工原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱：流化床干燥實(shí)驗(yàn)班級(jí)：環(huán)工1603姓名：顧極學(xué)號(hào)：同組人員：趙明新 張金蘭 黃藝實(shí)驗(yàn)日期：2019.5.20 干燥實(shí)驗(yàn)一、摘要本實(shí)驗(yàn)在了解沸騰流化床干燥器的基本流程及操作方法的基礎(chǔ)上，通過沸騰流化床干燥器的實(shí)驗(yàn)裝置測定干燥速率曲線，物料含水量、床層溫度與時(shí)間的關(guān)系曲線，流化床壓降與氣速曲線。干燥實(shí)驗(yàn)中通過計(jì)算含水率、平均含水率、干燥速率來測定干燥速率曲線和含水量、床層溫度與時(shí)間的關(guān)系曲線；流化床實(shí)驗(yàn)中通過計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)狀況下空氣體積、使用狀態(tài)下空氣體積、空氣流速來測定流化床壓降與氣速曲線。二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解流化床干燥器的基本流程及操作方

2、法。2、掌握流化床流化曲線的測定方法，測定流化床床層壓降與氣速的關(guān)系曲線。3、測定物料含水量及床層溫度時(shí)間變化的關(guān)系曲線。4、掌握物料干燥速率曲線的測定方法，測定干燥速率曲線，并確定臨界含水量X0及恒速階段的傳質(zhì)系數(shù)kH及降速階段的比例系數(shù)KX。三、實(shí)驗(yàn)原理1、流化曲線在實(shí)驗(yàn)中，可以通過測量不同空氣流量下的床層壓降，得到流化床床層壓降與氣速的關(guān)系曲線（如圖）。當(dāng)氣速較小時(shí)，操作過程處于固定床階段（AB段），床層基本靜止不動(dòng)，氣體只能從床層空隙中流過，壓降與流速成正比，斜率約為1（在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中）。當(dāng)氣速逐漸增加（進(jìn)入BC段），床層開始膨脹，空隙率增大，壓降與氣速的關(guān)系將不再成比例。當(dāng)氣速繼續(xù)

3、增大，進(jìn)入流化階段（CD段），固體顆粒隨氣體流動(dòng)而懸浮運(yùn)動(dòng)，隨著氣速的增加，床層高度逐漸增加，但床層壓降基本保持不變，等于單位面積的床層凈重。當(dāng)氣速增大至某一值后（D點(diǎn)），床層壓降將減小，顆粒逐漸被氣體帶走，此時(shí)，便進(jìn)入了氣流輸送階段。D點(diǎn)處的流速即被稱為帶出速度(u0)。在流化狀態(tài)下降低氣速，壓降與氣速的關(guān)系線將沿圖中的DC線返回至C點(diǎn)。若氣速繼續(xù)降低，曲線將無法按CBA繼續(xù)變化，而是沿CA變化。C點(diǎn)處的流速被稱為起始流化速度(umf)。在生產(chǎn)操作過程中，氣速應(yīng)介于起始流化速度與帶出速度之間，此時(shí)床層壓降保持恒定，這是流化床的重要特點(diǎn)。據(jù)此，可以通過測定床層壓降來判斷床層流化的優(yōu)劣。2、干燥

4、特性曲線將濕物料置于一定的干燥條件下，測定被干燥物料的質(zhì)量和溫度隨時(shí)間變化的關(guān)系，可得到物料含水量（X）與時(shí)間（）的關(guān)系曲線及物料溫度（）與時(shí)間（）的關(guān)系曲線（見下圖）。物料含水量與時(shí)間關(guān)系曲線的斜率即為干燥速率（u）。將干燥速率對(duì)物料含水量作圖，即為干燥速率曲線（見下下圖）。干燥過程可分以下三個(gè)階段。（1）物料預(yù)熱階段（AB段）在開始干燥時(shí)，有一較短的預(yù)熱階段，空氣中部分熱量用來加熱物料，物料含水量隨時(shí)間變化不大。（2）恒速干燥階段（BC段）由于物料表面存在自由水分，物料表面溫度等于空氣的濕球溫度，傳入的熱量只用來蒸發(fā)物料表面的水分，物料含水量隨時(shí)間成比例減少，干燥速率恒定且最大。（3）降速

5、干燥階段（CDE段）物料含水量減少到某一臨街含水量（X0），由于物料內(nèi)部水分的擴(kuò)散慢于物料表面的蒸發(fā)，不足以維持物料表面潤濕，而形成干區(qū)，干燥速率開始降低，物料溫度逐漸上升。物料含水量越小，干燥速率越慢，直至達(dá)到平衡含水量（X*）而終止。干燥速率為單位時(shí)間在單位面積上汽化的水分量，用微分式表示為式中u干燥速率，kg水/（m2s）； A干燥表面積，m2； d相應(yīng)的干燥時(shí)間，s；dW汽化的水分量，kg。圖中的橫坐標(biāo)X為對(duì)應(yīng)于某干燥速率下的物料平均含水量。式中某一干燥速率下濕物料的平均含水量； Xi,Xi+1時(shí)間間隔內(nèi)開始和終了是的含水量，kg水/kg絕干物料。式中Gsi第i時(shí)刻取出的濕物料的質(zhì)量，

6、kg； Gci第i時(shí)刻取出的物料的絕干質(zhì)量，kg。干燥速率曲線只能通過實(shí)驗(yàn)測定，因?yàn)楦稍锼俾什粌H取決于空氣的性質(zhì)和操作條件，而且還受物料性質(zhì)結(jié)構(gòu)及含水量的影響。本實(shí)驗(yàn)裝置為間歇操作的沸騰床干燥器，可測定達(dá)到一定干燥要求所需的時(shí)間，為工業(yè)上連續(xù)操作的流化床干燥器提供相應(yīng)的設(shè)計(jì)參數(shù)。四、操作步驟1、將450g小麥用水浸泡2-3小時(shí)后取出，瀝干表面水分。2、檢查濕球溫度及水罐液位，使其處于液位計(jì)高度1/2處。3、從加料口將450g小麥加入流化床中。4、啟動(dòng)風(fēng)機(jī)、空氣加熱器，空氣流量調(diào)至合適值，空氣溫度達(dá)到設(shè)定值。5、保持流量、溫度不變，間隔2-3分鐘取樣，每次取10克，將濕物料及托盤測重。6、裝入干

7、燥盒、烘箱，調(diào)節(jié)烘箱溫度125，烘烤一小時(shí)，稱干物料及托盤重量7、干燥實(shí)驗(yàn)過后，關(guān)閉加熱器，用剩余物料測定流化曲線，從小到大改變空氣流量10次，記錄數(shù)據(jù)。8、出料口排出物料，收集，關(guān)閉風(fēng)機(jī)，清理現(xiàn)場。五、實(shí)驗(yàn)設(shè)備圖1風(fēng)機(jī)；2濕球溫度水筒；3濕球溫度計(jì)；4干球溫度計(jì)；5空氣加熱器；6空氣流量調(diào)節(jié)閥 ；7放凈口 ；8取樣口 ；9不銹鋼筒體；10玻璃筒體；11氣固分離段；12加料口；13旋風(fēng)分離器；14孔板流量計(jì)6、 數(shù)據(jù)處理原始數(shù)據(jù)表序號(hào)時(shí)間/min物料溫度/孔板壓降 P孔板/Kpa空氣溫度/濕重/g干重/g盤重/g濕物料凈重Gsi /g干物料凈重Gci /g含水量X kg水/kg絕干物料1054

8、.8 3.360.0 13.42 11.30 6.36 7.06 4.94 0.4291 2354.3 3.360.0 17.74 15.73 10.62 7.12 5.11 0.3933 3655.6 3.360.0 13.55 11.71 6.52 7.03 5.19 0.3545 4956.1 3.360.0 16.65 14.65 8.60 8.05 6.05 0.3306 51256.5 3.360.1 17.25 15.55 9.83 7.42 5.72 0.2972 61556.3 3.360.1 15.60 14.10 8.76 6.84 5.34 0.2809 71857.1

9、 3.360.1 17.73 15.87 8.57 9.16 7.30 0.2548 82157.4 3.360.3 15.16 13.75 7.57 7.59 6.18 0.2282 92457.7 3.360.1 17.18 15.65 8.50 8.68 7.15 0.2140 102757.2 3.360.2 17.14 15.94 10.10 7.04 5.84 0.2055 113058.1 3.360.1 15.28 13.84 6.39 8.89 7.45 0.1933 123358.2 3.360.2 15.13 13.80 6.55 8.58 7.25 0.1834 133

10、658.4 3.360.2 16.92 15.29 7.16 9.76 8.13 0.2005 143958.6 3.360.3 16.51 15.32 7.51 9.00 7.81 0.1524 1、干燥速率曲線測定以第二組數(shù)據(jù)為例，計(jì)算過程如下：含水量：kg水/kg絕干物料作出時(shí)間、物理溫度、含水量關(guān)系圖像后在圖像中另取30個(gè)點(diǎn)并用excel求干燥速率。含水量-時(shí)間的擬合曲線公式為時(shí)間/min擬合含水量平均含水量含水量差值X 干燥速率時(shí)間/min擬合含水量平均含水量含水量差值X 干燥速率10.4147 0.4087 0.0119 0.477 160.25720.2528 0.0089 0.

11、356 20.4028 0.3969 0.0117 0.469 170.24830.2440 0.0087 0.348 30.3910 0.3853 0.0115 0.461 180.23960.2354 0.0085 0.340 40.3795 0.3739 0.0113 0.453 190.23110.2270 0.0083 0.332 50.3682 0.3626 0.0111 0.445 200.22280.2188 0.0081 0.324 60.3571 0.3516 0.0109 0.437 210.21470.2108 0.0079 0.316 70.3462 0.3408 0

12、.0107 0.429 220.20680.2030 0.0077 0.308 80.3354 0.3302 0.0105 0.421 230.19910.1954 0.0075 0.300 90.3249 0.3198 0.0103 0.413 240.19160.1880 0.0073 0.292 100.3146 0.3095 0.0101 0.405 250.18430.1808 0.0071 0.284 110.3045 0.2995 0.0099 0.397 260.17720.1738 0.0069 0.276 120.2946 0.2897 0.0097 0.389 270.1

13、7030.1670 0.0067 0.268 130.2848 0.2801 0.0095 0.381 280.16360.1604 0.0065 0.260 140.2753 0.2707 0.0093 0.373 290.15710.1540 0.0063 0.252 150.2660 0.2616 0.0088 0.352 300.1508以第二組數(shù)據(jù)為例:擬合含水量平均含水量含水量差值干燥速率： 將干燥速率對(duì)物料含水量作圖得到干燥速率曲線：2.流化曲線測定序號(hào)床層壓降 /Kpa孔板壓降 /Kpa空氣溫度/空氣流量/m3h-1空氣流速/ms-110.080.155.77. 0. 20.1

14、70.259.910. 0. 30.230.362.413. 0. 40.330.466.115. 0. 50.420.5693418. 0. 60.490.670.919. 0. 70.480.872.123. 0. 80.46173.126. 0. 90.441.475.831. 1. 100.441.976.437. 1. 110.472.476.442. 1. 120.492.975.146. 1. 130.483.273.249. 1. 140.483.57251. 1. 150.473.867.453. 1. 以第二組為例：孔板流量空氣流速以空氣流速為橫坐標(biāo)，床層壓降為縱坐標(biāo)在雙對(duì)

15、數(shù)坐標(biāo)系中畫出流化曲線七、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析由干燥曲線圖可以看出，隨著干燥的進(jìn)行，物料含水量不斷下降，而床層溫度不斷上升，且床層溫度上升幅度隨時(shí)間增加而減小。在開始干燥階段，物料含水量X隨著時(shí)間t的增加，而呈現(xiàn)遞減趨勢，隨后下降變慢。由于物料表面存在自由水分，物料表面溫度等于空氣的濕球溫度，傳入的熱量只用來燕發(fā)物料表面的水分，物料含水量隨時(shí)間成比例減少。由干燥速率曲線可以看出，隨著干燥過程的進(jìn)行，干燥速率減小。由流化曲線可以看出，隨著氣速的增大，壓降先線性增大，然后基本保持不變。這是由于在較低氣速時(shí)，操作過程處于固定床階段，氣體只能從床層空隙中通過，壓降與流速成正比。當(dāng)氣速增大到一定程度時(shí)，進(jìn)入流化階段，床層壓降基本保持不變。誤差分析：有效數(shù)據(jù)的取舍使干燥速率曲線的趨勢線的為1八、思考題1、本實(shí)驗(yàn)所得的流化床壓降與氣速曲線有何特征？答：1、在氣速較小階段，壓降與流速成正比，此過程處于固定床階段。2、氣速增大至0.70m/s后，進(jìn)入流化階段，小麥顆粒隨氣流而懸浮運(yùn)動(dòng)，隨著氣速的增大，床層高度逐漸增大，但床層壓降基本保持不變。3、本實(shí)驗(yàn)中，氣速并未增大至氣流輸送階段。2、流化床操作中，存在騰涌和溝流兩種不正常現(xiàn)象，如何利用床層壓降對(duì)其進(jìn)行判斷？