北 方 民 族 大 学 学生实验报告
院(部): 化学与化学工程
姓 名:汪远鹏学 号:******** 专 业: 过程装备与控制工程班 级:153 同组人员:田友 安世康 虎贵全
课程名称: 化工原理实验 实验名称: 流化床干燥实验 实验日期:2017.10.30批阅日期: 成 绩:教师签名:
北方民族大学教务处制
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实验名称:流化床干燥实验
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。
二、基本原理
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。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。
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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
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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?dW Ad?2
式中u——干燥速率,kg水/(m.s);
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A——干燥表面积,m;
dτ——相应的干燥时间,s; dW——汽化的水分量,kg。 .