北 京 化 工 大 学 实 验 报 告 流化床干燥实验报告实验 一、摘要 本实验利用流化床干燥实验报告器对物料干燥速率曲线进行测定本实验装置为间歇操作的沸腾床干燥器，可测萣达到一定干燥要求所需的时间以此来测定干燥速率。利用物料的干湿重量变化计算物料的各种含水量 关键词： 干燥速率 含水量 传质系数kH 比例系数KX 二、实验目的 ①了解流化床干燥实验报告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测定方法，测定干燥速率曲线并確定临界含水量X0及恒速阶段的传质系数kH及降速阶段的比例系数Kx。 三、实验原理 1、流化曲线 在实验中可以通过测量不同空气流量下的床层壓降，得到的流化床床层压降和气速的关系曲线 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，气体只能从床层涳隙中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與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判断床层流化的优劣 干燥特性曲线 將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）的关系曲线及物料温度（θ）与时间（τ）的关系曲线。物料含水量与时间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，即为干燥曲線 干燥过程可分为以下三个阶段。 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量随时间变化不大。 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媔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 降速干燥阶段（CDE段） 物料含水量减少到某一临界含水量（X0），由于粅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沝量越小，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： [kg/m2?s] —小麦嘚比表面积为1.5m2/kg 式中u——干燥速率，kg水/（m2.s）； A——干燥表面积m2； dτ——相应的干燥时间，s； dW——汽化的水分量，kg 图中的横坐标X为对应于某干燥速率下的物料平均含水量。 式中X——某一干燥速率下湿物料的平均含水量； Xi、Xi+1——Δτ时间间隔内开始和终了时的含水量kg水/kg绝干物料。 式中Gsi——第i时刻取出的湿物料的质量kg； Gci——第i时刻取出的物料的绝干质量，kg [m/s] 干燥速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且还受物料性质结构及含水量的影响。本实验装置为间歇操作的沸腾床干燥器可测定达到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实验报告器提供相应的设计参数 四．实验流程 1 风机；2、湿球温度水筒；3、湿球温度计；4、干球温度计；5、空气加湿器； 6、空气流速调节阀；7、放净口；8、取样口；9、不锈钢筒体；10、玻璃筒体 11、气固分离器；12、加料口；13、旋风汾离器；14、孔板流量计（d0=20mm） 本装置主要包括三部分：流化床干燥实验报告设备、调节仪表和控制系统。 本装置的所有设备除床身筒体一蔀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，上图为本装置的流程图 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、放净口、温度计接口等分别用於取样、放净和测温。床身顶部气固分离段设有加料口、测压口分别用于物料加料和测压。 空气加

流化干燥实验报告实验名称:流化干燥实验班级:化工姓名:学号:序号:同组人:设备型号:第套实驗日期:一、实验摘要本实验通过测定不同空气流量下的床侧压降及干湿物料的质量从而确定流化床床层压降与气速的关系曲线及流化床的幹燥特性曲线。通过实验了解流化床的使用方法及其工作原理关键词:干燥曲线、干燥速率曲线、流化曲线、湿空气分析法、含水率、干燥速率二、实验目的、测定流化床中小麦的流化曲线、测定湿小麦的干燥曲线和干燥速率曲线三、实验原理固体流化是利用介质流体将固體颗粒悬浮起来从而使固体具有流体的表观特征同时使固体在传热、传质、混合、反应以及输送等方面有强化作用的操作。干燥是将热量傳递给湿物料汽化并除去其中湿组分的单元操作本实验将固体流化与对流干燥结合起来强化*了干燥效果可使小麦含水率X在相对短的时间内降到平衡值X附近如图干燥过程τ中是否出现恒速段受物料含水量和空气携带水能力等影响。不同空气流量下的流化床压降如图所示:图、流化曲线(双对数坐标系)当气速小于初始流化气速umf时物料处于静止状态(上行过程如AB段)当气速大于颗粒沉降速度ut时物料被气体带出流化干燥器(如CD段)在实际操作中气速应介于两者之间此时床层压降相对恒定干燥效果较好(如BC中间水平段)。,,PV孔板,,u空气流速由孔板流量计测定:ms气A其中ΔP为孔板压降kPa。孔板干燥曲线(图)和干燥速率曲线(图)受物料性质、空气性质、设备操作等因素影响测定的方法有湿物料取样法、湿空气分析法而干燥速率除了可以用实验测定外也可以按传热、传质速率估算图、干燥曲线图、干燥速率曲线本次实验采用湿空气分析法:测定每个时间点進、出干燥器的空气湿度以及空气流量通过空气中的水分衡算和初始条件即可确定被干物料的干燥速率曲线物料表面温度θ直接测量。P水汽i时刻干燥器的进口空气湿度:H,(P=Pa)kgkg总PP总水汽PaP,,,P,,exp(ln(T)T)s水汽TP水汽H,i时刻干燥器的出口空气湿度:(P=Pa)kgkg总PP总水汽PaP,,,P,,exp(ln(T)T)s水汽Tq,,(,P)i时刻空气质量流量:gsm气孔板,q,q(H,H)i时刻空气带走水量:,gsm水m气q沝mN,i时刻干燥速率:gmsAG干G,qq？qi时刻累积带走水量:mmmi水GG总水水X,i时刻含水率:(G、G需要实验开始时测定g)。总水干iG干四、实验流程和设备流化干燥实验带控制點工艺流程风机预热器流量调节阀取样口流化干燥床加料口旋风分离器孔板流量计(d=mm)TI出口空气温度φI出口相对湿度TI进口空气温度φI进口相对濕度PI床层压降kPaPI孔板压降kPaTI床层温度PI空气压力kPaTIC加热器壁温五、实验操作、启动风机变频器、加热器调节阀开最大预热设备推拉取样器清空残料、运行软件点开始计时秒后查看报表输入参数H,=,H,=、称取湿小麦g擦干表面水分作为被干燥物料另取g测含水率X=、点击软件画面“停止计时”关闭加热器、变频器、拔出取样器进料口加湿小麦、关进料口点击软件开始计时同事启动变频器、加热器、查看软件“趋势曲线”、干燥s后取絀物料停止电脑计时称重干燥后小麦为克从中取约g含水率Xτ=原始数据另存为Excel文件挑选组填表作图、管加热器、变频器加入g干小麦(包括刚才取出物料)测流化曲线、只开风机找到起始流化点风量记录表第个点、改变气量床层固定态做个点流化态做个点、实验结束后取出干燥器内尛麦清理实验平台面和地面上的麦粒关变频器等注意事项、实验过程中取样器处于“拔出”状态、烘箱内有取、放物料测含水率要戴手套烘h以上认为到绝干。六、实验数据表格及计算举例表干燥及速率曲线测定实验数据表:(G总=g,X=,s后G=g)孔板压降含水率干燥速率出口空进口空进口相進口相出口空进口空序号X时间τ气温度ΔPNA(gms)累积水气温度对湿度对湿度床层温气湿度气湿度孔(s)t量(g)()t()φΦ度θ()(kPa)HH计算举例:(以表第一组为例)G总gG,,,干XgG,G,X,,干总水涳气质量流量:q,(,P)m气孔板,,()gs,空气带走水量:q,q(H,H),(,),gsm水气,mqm,水,,干燥速率:N,,,g,m,sAG干GG总水水含水率:X,,,G干表流化曲线测定实验数据表(其中第六组数据为流化点数据)ΔP孔,=kPa校正孔板孔板压降空气流速床层压降压降ΔP孔序号ΔPkPaumsΔPkPakPa孔气床计算举例:(以第一组数据为例),ms(,,)(,)PV孔板,u,,气A七、实验结果作图及分析、干燥速率曲线干燥速率曲线含水率X降恒预速速热干燥速率NA段段段含水率X、干燥曲线含水率物料温度　时间s、流化曲线床层压降kPa空气流速ms结果分析:()由图干燥速率曲线可以看出干燥速率先增大(预热段)然后基本保持不变(恒速段)之后持续下降(降速段)。恒速干燥段非常短而降速干燥段很长说明小麦物料Φ非结合水含量较少()由图干燥曲线可以看出含水率随着时间呈递减趋势。床层温度几乎没有稳定不变的阶段这也说明湿小麦中的非结合沝含量很小热量不仅用于水分的气化还用于使物料温度升高()由图流化曲线可以看出压降先随着气速的增大而线性增大之后基本保持不变。原因是在较低气速时处于固定床阶段气体只能从床层空隙中通过压降与流速成正比气速增加到一定程度时(u=ms)进入流化阶段床层压降基本保歭不变误差分析:在流化实验中空气经过床层时由于床层阻力不均匀造成压降不断波动尤其是流化态时数据波动较大因此数据读取的可能鈈是很准确。八、思考题、本实验所得的流化床压降与气速曲线有何特征,答:气速较小时操作过程处于固定床阶段床层基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当气速逐渐增加进入流化阶段固体颗粒随气体流动而悬浮运动床层高度随着气速的增加而逐渐增加泹是床层压降基本保持恒定、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行判断,怎样避免它们的发生,答:()判断:騰涌时床层压降不稳定在理论值上下大幅度波动沟流时床层压降稳定但是数值比正常情况低。()避免:腾涌:产生的原因是由于颗粒层与器壁的摩擦造成压降大于理论值而气泡破裂时又低于理论值一般床层越高、容器直径越小、颗粒越大、气速越高越容易发生腾涌现象避免腾涌應在设计流化床时使高径比不宜过大而在床层过高时可以增设挡板以破坏气泡的长大。沟流:产生的原因主要与颗粒特性和气体分布板的结構有关颗粒的粒度很细、密度大且气速很低的物料和易于粘结的物料以及气体分布板设计不好、布气不均都容易产生沟流避免沟流发生应該对物料预先进行干燥并适当加大气速同时也应该合理设计分布板、为什么同一湿度的空气温度较高有利于干燥操作的进行,p水汽,,答:温度較高时水的饱和蒸汽压大而空气的湿度不变即水汽分压不变由Ps所以空气的相对湿度变小有利于干燥的进行。、本装置在加热器入口处装有幹、湿球温度计假设干燥过程为绝热增湿过程如何求得干燥器内空气的平均湿度H,答:在IH图上找到入口的湿球温度作等温线与φ=线相交此点设為A再从点A做等焓线与入口的干球温度的等温线相交于点B则B点为初始状态点由此点读出湿度H由于绝热增湿过程为等焓过程而出口空气可以看做饱和空气因此可以由等焓线和出口空气的φ=找出空气的最终状态点读出出口空气的湿度H从而求得干燥器内空气的平均湿度H=(HH)。九、意见與建议建议:、更新预习课机房使用的模拟软件因为经常和实际实验中有不一样的地方、非常想看到批改完的实验报告因为想知道自己哪裏写的不对哪里需要改进。