文档介绍：干燥实验
北京化工大学
实验报告课程名称: 化工原理实验实验日期: 班级: 化实0801 姓名: 马文燕同组人: 段杰章静学号:200811032
一、摘要
本实验以水和小麦为介质,使用流化床实验装置,在不同气速下测定床层压降的变化情况;在保证床层进入流化阶段的情况下进一步测定了一定条件下小麦的湿料和干料质量,从而算出小麦在不同时间的含水率,并绘制出小麦含水率、温度随时间的变化曲线以及干燥速率曲线,从曲线读出临界含水量,并根据实验结果算出恒速干燥阶段的传质系数Kh。关键词:小麦压降流化曲线含水率干燥速率
二、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。
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压降,得到的流化床床层压降与气速的关系曲线(见图1)。
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BC段),床层开始膨胀,空隙率增大,压降和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,随气速的增
加,床层高度逐渐增大,但床层压降基本保持不变,等于单位面积的床层净重。当气速增大到
某一值后(D点),床层压降将降低,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
(见图2)。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,即为干燥速率曲线(见图3)。
图2 物料含水量、物料温度与时间的关系图 3 干燥速率曲线
干燥过程可分为以下三个阶段。
(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的湿球温度,传入的热量只用来蒸
发物料表面表面的水分,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(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: u?
2dW Ad? 式中u——干燥速率,kg水/();
2 A——干燥表面积,m;
dτ——相应的干燥时间,s;
dW——汽化的水分量,kg。
图3 中的横坐标X为对应于某干燥速率下的物料平均含水量。 X?Xi?Xi?1 2
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。 Xi?Gsi?Gci Gci
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。
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、旋风分离器;