文档介绍：流化床干燥实验
摘要
这个实验先通过测定流化后,干燥器内环境及物料的含水量计算含水率,干燥速率等,进而画出干燥速率与物料含水量关系图。再通过调节气速,使干燥器从固定状态到流化状态变化,做出路画曲线。通过以上曲线,我们可以研究干燥器的一些性质。
一、目的及任务
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。
二、基本原理
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(如下图)。
图1 流化曲线
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,气体只能从床层空隙中流过,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CD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)。
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判断床层流化的优劣。
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)的关系曲线及物料温度(θ)与时间(τ)的关系曲线见下图。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,图2 物料含水量、物料温度与时间的关系
即为干燥速率曲线见下图。干燥过程可分以下三个阶段。
图3 干燥速率曲线
物料预热阶段(AB段)
在开始干燥时,在一较短的预热阶段,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(BCD段)
物料含水量减少到某一临界含水量(X0),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,k***/(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;
、——时间间隔内开始和终了时的含水量,k***/kg绝干物料