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
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