流化床干燥实验(1)

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1、实验名称：流化床干燥实验实验目的：1、了解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及恒速阶段的传质系数KH及降速阶段的比例系数Kx。实验仪器：电子测量仪、烘箱、流化床实验设备一套实验原理：1、流化曲线在试验中，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下气体流速u/m/su0床层压降△p/kPaumf流

2、化曲线BCAA’DE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，压降与气流成正比，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点出的流速即被称为带出速度（

3、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。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（umf）。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（τ）的关系曲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。干燥过程可分以下三个阶段。时间τ物料含水量/kg水/kg绝干物料物料含水量、物料温度与时间的关系物料温度/℃ABBACCE图-1物料含水量

4、X/kg水/kg绝干物料干燥速率u/kg水/m2/h干燥速率曲线DEX*XoCBA图-2（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（Xo）,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

5、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汽化的水分量，用微分式表示为式中，u——干燥速率，kg水/(m2s)A——干燥表面积，m2dτ——相应的干燥时间，sdW——汽化的水分量，kg图2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

6、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，而其还受物料性质结构及含水量的影响。实验流程图：图1、流化床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=20mm10、风机11、湿球温度水筒本装置的所有设备，除床身筒体一部分采用高温硬质玻璃外，其余军用不锈钢制造。床身筒体部分由不锈钢段（直径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2

7、50mm）。不锈钢筒体上设有物料取样器、放净口和温度计接口等，分别用于取样、放净和测温。床身顶部气固分离段设有加料口和测压口，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，其与人工智能仪表、固态继电器等，实现空气介质的温度控制。空气加热装置底部设有测量空气干球温度和湿球温度的接口，以测定空气的干、湿球温度。实验步骤：1、干燥实验（1）、实验开始前的准备a、将电子天平开启，并处于待用状态。b、打开烘箱电源，并将盛绿豆的小器皿按1~9的序号编号，称量各

8、自的重量，记录下来。c、打开实验设备总电源，启动风机，使风机在50HZ下运转，同时打开手动控制按钮，调节加热器电源电压，使筒体内温度达到65℃左右。d、关掉风机，将浸湿的绿豆导入到筒体内，在打开风机使其在50HZ下运转，开始干燥实验。（2）、开始实验及数据采集a、4分钟后通过取样管从筒体中取小器皿的绿豆，称量重量，并记下此时的床身