干燥实验报告的.doc

实验题目：流化床干燥实验 实验时间：2012.05.23 姓名：沈延顺 同组人：覃成鹏、臧婉婷、王俊烨 实验报告摘要： 本实验利用流化床干燥器间歇干燥泡水小麦进行干燥曲线，干燥速率曲线测定。使用电子托盘天平测量干湿状态下物料重量，使用电烤箱干燥物料1小时，视为自由水含量为零的绝干物料。 实验目的及任务 1.了解流化床干燥器的基本流程及操作方式。 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。 七、实验基本原理 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压降，得到流化床床层压降与气速的关系曲线（下图）。 当气速较小时，操作过程处于固定床阶段（AB段），床层基本不动，压降与流速成正比，斜率约为1。当气速逐渐增加（进入BC段），床层开始膨胀，压降与气速关系不再成比例。当气速逐渐增大，进入流化阶段（CD段），固体颗粒随气体流动而悬浮运动，随气速增加床层高度逐渐增加，但床层压降基本保持不变。当气速增大到某一值（D点），床层压降减小，颗粒逐渐被气体带走，此时便进入气流输送阶段。D点处流速即为带出速度。在流化状态下降低气速，压降与气速关系将沿图中DC线返回至C点。若气速继续降低，曲线沿CA’变化。C点处流速被称为起始流化速度。 2、干燥特性曲线 将湿物料置于一定干燥条件下，测定被干燥物料的质量和温度随时间变化的关系，可见物料含水量（X）与时间（t）的关系曲线及物料温度（θ）与时间（t）的关系曲线（如下图左）。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，及干燥速率曲线（如下图右）。 干燥过程分为以下三个阶段： （1）物料预热阶段（AB段）：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。 （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湿球温度，传入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），由于物料内部水分扩散慢于物料表面蒸发，不足以维持物料表面湿润，而形成干区，干燥速率开始降低，物料速度逐渐上升，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/（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+1Δτ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。 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器提供相应的设计参数。 八、实验装置 流化床干燥实验装置如下图： 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-气固分离段；12-加料口；13-旋风分离器；14-孔板流量计。 本装置主要包括三部分：流化床干燥设备、调节仪表和控制系统。 本装置的所有设备，除床身筒体一部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，图1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、温度计等，分别用于取样、放净和测温。床身顶部气固分离段设有加料、测压，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，它与人工智能仪表、固态继电器等，实现空气介质的温度控制。同时，计算机可实现对仪表的控制。 空气加热装置底部设有空气介质的干球温度和湿球温度接口，以测定空气的干、湿球温度。 本装置空气流量采用孔板流量计计量，其流量Vs可以通过 本实验装置的旋风分离器，可以除去干燥物料的粉尘。