化工原理流化床干燥实验报告.docx

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1、北 京 化 工 大 学实验报告一、 摘要流化床枯燥试验本试验通过对湿的小麦的枯燥过程，要求把握枯燥的根本流程及流化床流化曲线的定，流化床床层压降与气速的关系曲线，物料含水量及床层温度随时间的变化 关系，并确定临界含水量X0 及恒速阶段的传值系数kH及降速阶段的比例系数KX。二、关键词： 流化床枯燥、物料枯燥速率、物料含水量、流化床床层压降、临界含水量三、试验目的及任务1、生疏流化床枯燥器的根本流程及操作方法。2、把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、把握物料枯燥速率曲线的测定方法，测定枯燥速率曲线，并确定临界含水

2、量X0 及HX恒速阶段的传值系数k 及降速阶段的比例系数K四、试验原理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。如图一当气速较小时，操作过程处于固定床阶段AB 段，床层根本静止不动，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在对数坐标系中。当气速渐渐增加进入 BC 段，床层开头膨胀，空隙率增大，压降与气速的关系将不再成比例。当气速连续增大，进入流化阶段CD 段，固体颗粒随气体流淌而悬浮运动，随着气速的增加，床层高度渐渐增加，但床层压降根本保持不变，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，颗粒渐渐被气

3、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 点当气速连续降低，曲线无法按 CBA 连续变化，而是沿 CA”变化。C 点处的流速被称为起始流化速度umf在生产操作中，气速应介于起始流化速度与带出速度之间，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推断床层流化的优劣。2 枯燥特性曲线将湿物料置于肯定的枯燥条件下，测定被枯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。物料含水量与时间关系曲线的斜率即为枯燥速率u。将枯燥

4、速率对物料含水量作图，即为枯燥速率曲线，枯燥过程可分为以下三阶段。（1） 物料预热阶段AB 段在开头枯燥时,有一较短的预热阶段,空气中局部热量用来加热物料, 物料含水量随时间变化不大.（2） 恒速枯燥阶段BC 段由于物料外表存在自由水分,物料外表温度等于空气湿球的温度,传入的热量只用来蒸发物料外表的水分,物料含水量随时间成比例减小, 枯燥速率恒定且最大.（3） 降速枯燥阶段CDE 段物料含水量削减到某一临界含水量(X0)，由于物料内部水分的集中慢于物料外表的蒸发，缺乏以维持物料外表保持潮湿，而形成干区，枯燥速率开头降低，物料温度开头上升。物料含水量越小，枯燥速率越慢，直至到达平衡含水量X*而终

5、止。枯燥速率为单位时间在单位面积上气化的水重量，用微分式表示u = dWAdt式中 u枯燥速率,kg 水/m2sA枯燥外表积，m2d相应的枯燥时间，sDw气化的水重量，kg.图 3 中的横坐标X 为对应于某枯燥速率下的物料平均含水量X- XX =ii+12式中X某一枯燥速率下湿物料的平均含水量；。X , X- 时间间隔内开头和终了时的含水量，kg 水/kg 绝干物料ii+1X=G- GsiciiGci式中 G第 i 时刻取出的湿物料的质量,kgsiG第 i 时刻取出的物料的绝干质量，kgci枯燥速率曲线只能通过试验测定，由于枯燥速率不仅取决于空气的性质 和操作条件，而且还受物料性质构造及含水量

6、的影响。本试验装置为间歇操作的沸腾床枯燥器，可测定到达肯定枯燥要求所需的时间，为工业上连续操作的流化床枯燥器供给相应的设计参数。五、试验流程图一、沸腾枯燥试验装置和流程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空气流量调整阀 7放净口8取样口9不锈钢筒体 10玻璃筒体11. 气固分别段12加料口13旋风分别器14孔板流量计六、试验操作1. 枯燥试验（1） 试验开头前 将电子天平开启，使处于待用状态 将烘箱开启备用 预备好被枯燥物料麦子（2） 床身预热阶段启动风机及加热器，将空气掌握在某一流量下，掌握外表加热器温度，或空气温度稳定，翻开进料口，将待枯燥物缓缓倒入，关闭进料口.

7、(3)测定枯燥速率曲线取样，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， 编上编号并记录用样时间，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。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. 流化床试验参加固体物料至玻璃段底部，调整空气流量，测定不同流量下的床层压降。3. 结果分析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展分析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 1

8、20，1h 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. 留意事项取样时，取样管推拉要快，管槽口用布掩盖 ，以免物料喷出。湿球温度计补水筒液面不得超过警示值。七数据记录与处理时间空气流量物料含水量枯燥面积Xi平均含水量气化的水重量干351.215610.3824228030.0063150.3824228030.3449115910.0750224230651.454930.307400380.0079050.307400380.2848302540.0451402520.951.135630.2622601280.0070350.2622601280.2321475060

9、.0602252440.1251.375270.2023348840.010320.2023348840.1794125040.045244760.1551.295490.1567901230.012150.1567901230.1517602930.01005966101851.693310.1467304630.0094050.1467304630.1326295360.0282023520.2151.53450.118528610.011010.118528610.1140703760.0089164690.2451.454930.1096121420.0088950.109612142

10、0.0991374660.0209493510.2751.693310.0886627910.010320.0886627911、 原始数据记录度降量质量55.238.4440.613.4613.3911.787.57干球温度湿球温物料温度床层压降孔板压湿样质干样皮重5639.447.80.623.4916.915.2810.0156.840.652.20.63.4516.5515.3210.6357.541.555.30.573.4817.0915.78.8257.942.357.90.533.4715.614.336.2358.442.958.30.543.5215.514.588.315

11、8.843.260.50.493.516.6315.768.4259.243.761.50.463.4915.2714.628.6959.64462.30.463.5217.5916.9810.1孔板压降床层压空气流量空气流速降0.20.2610.986452670.3884417240.280.3313.175485530.4658381070.390.4115.757095930.557114630.540.4518.784252680.664144080.760.4522.591269220.79874658710.4726.20.9263384181.220.4529.16994431

12、.031345041.490.4532.495399181.1489212461.920.4537.263526681.3175052042、 例如计算21 枯燥试验含水量=物料湿重物料干重/物料干重=(5.37-4.08)/4.08=0.316176枯燥速率=含水量变化3600/0.75/取样时间=0.071928683600/0.75/235=1.4691816122 流化曲线试验数据气 速 =26.8 孔 板 压 降 0.5 4/3600/0.1/0.1/3.14=26.8 0.20.54/3600/0.1/0.1/3.14=0.4241091423、 绘图3.1 流化床的压降与气速曲线

13、0.50.450.40.350.30.250.20.150.10.050系列100.511.522.53.2 枯燥速率曲线0.070.060.050.04系列10.030.020.01000.050.10.150.20.250.30.350.40.453.3 物料含水量、物料温度与时间的关系0.450.40.350.30.25系列10.20.150.10.050051015202530图形分析 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，且温度变化率渐渐变慢；含水率随时间增加而降低，且含水量变化率渐渐变慢。 由图 3.2 为枯燥速率对物料含水量的曲线。本次试验结果只有降速枯燥阶段，

14、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，枯燥速率越慢，直至平衡含水量。 本次试验不存在预热与恒速阶段，缘由可能与所选取的枯燥物料本身性质有关。八、结果分析及思考题争论1、误差分析1.从顶部侧边进料口参加湿小麦时，没把取样器并旋转清空里面多余物料拨干净，造成试验误差。（2） 调整空气阀门不准确，造成孔板压降值不准确，使试验有误差。（3） 取样时遗忘清空取样器内剩余小麦，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，造成试验误差。(5)小麦要吹起时记录的孔板压降不够准确。2、思考题（1） 本试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

15、化床阶段；气流输送阶段，与理论图曲线根本相符。当气速较小时，操作过程处于固定床阶段AB 段床层根本静止不动，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。当气速渐渐增加进入 BC 段，床层开头膨胀，空隙率开头增大，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，固体颗粒随气体流淌而悬浮运动，随着气速的增加，床层高度不断增加，但床层压降根本保持不变，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，颗粒渐渐被气体带走，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

16、DC 线返回至C 点。当气速连续降低，曲线无法按CBA 连续变化，而是沿CA”变化。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展推断？ 怎样避开它们的发生？答：流化床正常操作时的阻力波动较小，假设觉察床层阻力比正常值低，则说明发生了沟流现象；假设觉察压降直线上升，然后又突然下降，则说明发生了腾涌现象。避开腾涌：增加床层直径或减小浓相区高度。避开沟流：减小颗粒粒度、避开密度大、易于粘结的颗粒，掌握床径不要过大。3.为什么同一湿度的空气，温度较高有利于枯燥操作的进展？答：由于枯燥速率NA 受温度影响严峻，温度上升时，枯燥速率就会增大，因此会节约时间， 同时，温度较高时，相应的焓值会较高，带入的热量较多，所以温度高有利于枯燥操作的进 行。