1、流化床干燥操作實驗裝置說明書天津大學化工學院化工基礎實驗中心2月目錄實驗設備的特點設備的主要技術數據實驗設備的基本情況實驗方法及步驟實驗裝置注意事項附錄實驗設備的特點本實驗屬操作型實驗。其主要目的是讓學生了解和掌握濕物料連續流化干 燥的方法及干燥操作中物料、熱量衡算和體積對流傳熱系數（。v）的估算方法。 同時也可證明流化干燥的明顯優點之一是氣-固間對流傳熱效果好（a v大）。主體設備全透明。用透明膜加熱新技術保溫設備 實驗過程中可清晰地觀 察顆粒的流化狀況。選用變色硅膠作物料 使干燥情況更直觀、形象。裝置小型化，選用新型旋渦氣泵，能耗低、噪聲小，且便于學生動手操 作。設備的主要技術數據 流化床

2、干燥器（玻璃制品，用透明膜加熱新技術保通流化床層直徑D:80X2毫米（內徑76毫米）床層有效流化高度h:80毫米（固料出口）總高度：530毫米流化床氣流分布器：80目不銹鋼絲網（二層）物料變色硅膠：1.0 1.6毫米粒徑絕干料比熱Cs = 0.783kJ/kgC （t = 57C）（查無機鹽工業手冊）每次實驗用量:400-500克（加水量30-40毫升）空氣流量測定用自制孔板流量計，材質一銅板；孔徑一17.0毫米。實際的氣體體積流量隨操作的壓強和溫度而變化測量時需作校正。具體 方法:流量計處的體積流量V0:Vo = C0A0g（官）（m3/s）C 0 一孔板流量計的流量系數，C 0 =0.67

3、;P 空氣在10時的密度，kg/ms;P1 - P2 一流量計處壓差，Pa;10 一流量計處的溫度，C。若設備的氣體進口溫度與流量計處的氣體溫度差別較大兩處的體積流 量是不同的（例如流化床干燥器），此時體積流量需用狀態方程作校正（對空氣在 常壓下操作時一般見理想氣體狀態方程）。例如:流化床干燥器，氣體的進口溫度 為t1,則體積流量V1為：V = v 2” + 1（ms / h）1273 +1機電設備1 .風機一旋渦式氣泵（規格詳見說明書）該風機能兩用，即作鼓風和抽氣均可。本實驗中正常操作時作鼓風機用， 一旦操作結束，為取出干燥器內剩余物料就將此風機作為抽氣機用。具體方法是 停風機，將氣泵的吸氣

4、口與剩余料接收瓶（見流程示意圖23標箭頭處的接口） 用軟管連接好，將吸管24（見流程圖一，下同）放入干燥器上口 18內；打開 氣泵旁路閥2;啟動風機（按風機開關16,見附圖二）即可將干燥器內物料抽 干凈。用畢，將氣泵吸氣口上軟管拔出，即可。加料電機為直流調速電機，最大電壓為12V,使用中一般控制在312V即 可。預熱器：電阻絲加熱，用調壓器調電壓來控制溫度。干燥器保溫：干燥器（玻璃制品）外表面上鍍以導電膜代替電阻絲，可通電 加熱，用調壓器調電壓控溫。濕度測定空氣濕度：只測實驗時的室內空氣濕度。用干、濕球濕度計測取。干燥 器出口空氣濕度由物料脫水量衡算得到。物料濕度測定：用快速水份測定儀，使用方

5、法見說明書。體積對流傳熱系數七的計算方法物料和熱量衡算及體積對流傳熱系數av的計算方法參見化工原理干燥章節 和附錄中實驗數據處理的計算過程。（七）實驗操作參數（參考值）空氣流量計壓差WkPa2kPa左右視流化程度而定進口溫度C60左右硅膠顆粒直徑mm0.81.6毫米水量mlH）500 600克物料中加25 40毫升水加料速度直流電機電壓不大于 12V實驗設備的基本情況實驗設備流程示意圖：見附錄一。實驗裝置加料、加熱、保溫電器電路圖：見附錄二。實驗方法及步驟實驗前準備、檢查工作按流程示意圖檢查設備，容器及儀表是否齊全、完好。按快速水份測定儀說明書要求，調好水份儀冷熱零點，待用。將硅膠篩分好所需粒

6、徑，并緩慢加入適量水，攪拌均勻，在工業天平上稱 好所用重量，備用。風機流量調節閥2打開，放空閥8打開，進氣閥9關閉（見流程示意圖）。向干、濕球濕度計的水槽內灌水，使濕球溫度計處于正常狀況。準備秒表一塊（或用手表計時）。記錄流程上所有溫度計的溫度值。實驗操作從準備好的濕料中取出多于10g（克）的物料，拿去用快速水份測定儀測進 干燥器的物料濕度七啟動風機，調節流量到指定讀數。接通預熱器電源 將其電壓逐漸升高到 100V左右，加熱空氣。當干燥器的氣體進口溫度接近60 C時，打開進氣閥9,關 閉放空閥8,調節閥2使流量計讀數恢復至規定值。同時向干燥器通電 保溫電 壓大小以在予熱階段維持干燥器出口溫度接

7、近于進口溫度為準。啟動風機后，在進氣閥尚未打開前，將濕物料倒入料瓶，準備好出料接收 瓶。待空氣進口溫度（60 C）和出口溫度基本穩定時，記錄有關數據，包括干、 濕球濕度計的值。啟動直流電機，調速到指定值，開始進料。同時按下秒表， 記錄進料時間，并觀察固粒的流化情況。加料后注意維持進口溫度t1不變、保溫電壓不變、氣體流量計讀數不變。操作到有固料從出料口連續溢流時，再按一下秒表，記錄出料時間。連續操作30分鐘左右。此期間,每隔一定時間（例如5分鐘）記錄一次有關 數據，包括固料出口溫度七。數據處理時，取操作基本穩定后的幾次記錄的平均 值。關閉直流電機旋鈕，停止加料，同時停秒表記錄加料時間和出料時間，

8、打 開放空閥，關閉進氣閥，切斷加熱和保溫電源。將干燥器的出口物料稱量和測取濕度w2（方法同w1）。放下加料器內剩的濕 料，稱量，確定實際加料量和出料量。并用旋渦氣泵吸氣方法取出干燥器內剩料、 稱量。1。.停風機，一切復原（包括將所有固料都放在一個容器內）。五實驗裝置注意事項干燥器外壁帶電，操作時嚴防觸電，平時玻璃表面應保持干凈。實驗前一定要弄清楚應記錄的數據要掌握快速水份測定儀的用法，正確 測取固料進、出料濕含量的數值。實驗中風機旁路閥一定不能全關。放空閥實驗前后應全開，實驗中應全關。加料直流電機電壓不能超過12V。保溫電壓一定要緩慢升壓。注意節約使用硅膠，并嚴格控制加水量，絕不能過大，小于0

9、.5毫米粒徑 的硅膠也可用來做為被干燥的物料 只是干燥過程中旋風分離器不易將細粉粒分 離干凈而被空氣帶出。本實驗設備，管路均未嚴格保溫，主要目的是觀察流化床干燥的全過程, 因此熱損失很大。六.附錄附錄一：流程示意圖附錄二:干燥裝置電路圖附錄三：實驗數據及計算過程流化床干燥操作實驗原始數據記錄表干燥器內徑D=76mm絕干硅膠比熱Cs-0.783kJ/kgC加料管內初始物料量G0i=49g加料管內剩余物料量G1=117g干燥器出口料量和干燥器內剩余料量共計 G2=254.9g加料時間 j30分=1800秒出料時間 2=20分45秒=1245秒進干燥器物料的含水量wj0.2235kg水/kg濕物料（

10、快速水份測定儀讀數）出干燥器物料的含水量w2=0.09k0g水/kg濕物料（快速水份測定儀讀麴名稱進料前進料后開始出料后（每隔5分鐘記錄一次）流量壓差計讀數（kPa）1.431.431.431.431.431.43風機 吸入口大氣干球溫度t0C252525252525大氣濕球溫度twC18.518.518.518.518.518.5相對濕度e46%46%46%46%46%46%干燥器進口溫度t1c67.867.867.867.867.867.8干燥器出口溫度t2c52.252.552.252.152.952.3進流量計前空氣溫度t0c37.537.537.537.537.537.5干燥器進口物

11、料溫度91C252525252525干燥器出口物料溫度92C31.334.241.843.444.144.1流化床層壓差mmH2O61714141414流化床層平均高度h mm04080808080預熱器加熱電壓顯示值V102102102102102102預熱器電阻Rp Q33.833.833.8 33.833.833.8干燥器保溫電壓顯示值V868686868686干燥器保溫電阻Rd Q156156156156156156加料電機電壓 V07.867.867.867.867.86數據整理 1.物料量計算:輸入=實際加料量 Gi=GiGii = 668.8 352.0=316.8(g)進料速率

12、G =i = 36 = 0.176x 10-3 ( kg/s)進料速率CAt18001絕干料Gc=Gi(1wi)=0.176X 10-3 X (1 0.2235) =0.136X 10-3(kg / s)以干基為基準的濕含量X=工1 - w0.2235X0.2235X = 0.287i 1 - 0.2235X = 0.090 = 0.09892 1 - 0.090脫水速率 W=Gc(X1X2)=0.176X 10-3 (0.2870.0989)=0.0331X 10-3 (kg/ s)熱量衡算輸入 Q 入=Qp+QD=Up2/Rp+Ud2/Rd其中 預熱器實際加熱電壓Up=102(V)干燥器實

13、際保溫電壓Ud=86(V)Q 入二1022/33.8 +862/156.1=307.8+47.3=355.2(W)輸出 Q =L(I I)+G (I I )(W)出20 C 21空氣質量流量L(kg / s)計算：流量計讀數P1-P2=1.43(kPa),流量計處溫度為37.8C,流量計處的體積如 下：.2，、Vq = C0A0 i-(P1-P2)(m3 / s)C0 =0.67,A0=n/4Xd02=2.269 X 10-412 , 空氣在 37.8C 時的密度為1.139kg/m3V = 0.67 x 2.269 x 10-4 xx 1330 = 73.5 x 10-4(m3 /s) =

14、26.4(m3 /h) o1.139由此得流量計處體積流量V=26.4(m3/ h)而實際操作中，干燥器進口溫度為67.6 C,因此根據狀態方程得273 + 67.6V進=26.4 x 273378 = 28.9( m3/h)H = H = 0.622 x 砰 =0.622 x .46 x 2267.9 = 0.0064701P 中 Ps101325 - 0.46 x 2267.9(由t0=25C,tw=18.5C得相對濕度6=46%,查得25C時空氣的飽和蒸汽壓 Ps=2267.9Pa)干燥器進口處空氣濕比容t + 273Vh = (0.772 +1.244H) x 273273+678=(

15、0.772 +1.244 x 0.00647) x - = 0.973(m3 / kg)絕干氣流量 L = M = 一289一 = 8.25 x 10-3 ( kg/s)Vh0.973 x 3600干燥器出口空氣濕度 H = + H = 0.0331 x 10-3 + 0.00647 = 0.01042 L 18.25 x 10-3空氣焓值I (kJ/kg)計算：干燥器出口處 I =(1.01+1.88H)Xt +2490H 2222=(1.01 + 1.88X0.0104) X52.2 + 2490X0.0104= 81.01(kJ/kg)干燥器進口處 I =(1.01+1.88H)t+24

16、90H1111=(1.01+1.88X0.00647) X67.8 + 2490X0.00647= 85.41 (kJ / kg)流量計處 I =(1.01+1.88H)Xt +2490XH 0000=(1.01 + 1.88X0.00647)X37.8 + 2490X0.00647= 54.74(kJ/kg)物料焓值I計算：I=(Cs + XCw)X。物料進口處 I =(0.783 + 0.287X4.187)X25 = 49.6(kJ/kg) 1物料出口處 I =(0.783 + 0.0989X4.187)X44.1 = 52.79(kJ/kg)2 TOC o 1-5 h z 輸出：Q =

17、L(I -I)+G (I I )(W)出20 C 21Q 出=8.25X 10-3( 81.01-54.74) +0.1252X 10-3(52.79-49.6)= 241.8X10-3( KW) =242(W)熱量損失Q二入 出=355 242 = 32%損Q入355對流傳熱系數a y計算：a y = u 匕(W/m3C)m氣體向固體物料傳熱的后果是引起物料升溫和水分蒸發。其傳熱速率Q=Q1+Q2(W) TOC o 1-5 h z Q=GcC (0 - 0 )=Gc(C+CX) (。-。)(W)m2 21m w 22 1Q=W(I -I )=W(r +C 0 )-C 0 (W)V L0C V

18、 m W 1式中：Q】一濕含量為X2的物料從0】升溫到0 2所需要的傳熱速率。Q2W(kg/s)水在氣化所需的傳熱速率。匕一出干燥器物料的濕比熱(kJ / kg絕干料C)Iv0m溫度下水蒸氣的焓，kJ/kgIl01溫度下液態水的焓，kJ/kg0m=( 01+0 2) / 2=(25 + 37.8)/ 2 =31.4C(3=8.25X10-3X(0.783 + 4.187X0.0647)X( 37.8-25) +0.0331X 10-3X( 2490+1.88X31.4) 4.187X25= 192X10-3(KW)=192(W)流化床干燥器有效容積k = -D 2h = -x 0.0752 x 0.080 4 14= 0.353X 10-3(m3)氣相和固相之間推動力(1-(1-m) 一 *-氣)_ (67.8 31.4)-(52 - 314) _ 27.75 (。0-0ln -t