流化床干燥实验流化床和洞道干燥实验报告Word文件下载.docx
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该段物料水分不断汽化,含水率不断下降。
但由于这一阶段去除的是物料表面附着的非结合水分,水分去除的机理与纯水的相同,故在恒定干燥条件下,物料表面始终保持为湿球温度tW,传质推动力保持不变,因而干燥速率也不变。
于是,在图2中,BC段为水平线。
只要物料表面保持足够湿润,物料的干燥过程中总处于恒速阶段。
而该段的干燥速率大小取决于物料表面水分的汽化速率,亦即决定于物料外部的空气干燥条件,故该阶段又称为表面汽化控制阶段。
降速干燥阶段随着干燥过程的进行,物料内部水分移动到表面的速度赶不上表面水分的气化速率,物料表面局部出现“干区”,尽管这时物料其余表面的平衡蒸汽压仍与纯水的饱和蒸汽压相同,但以物料全部外表面计算的干燥速率因“干区”的出现而降低,此时物料中的的含水率称为临界含水率,用Xc表示,对应图2中的C点,称为临界点。
过C点以后,干燥速率逐渐降低至D点,C至D阶段称为降速第一阶段。
干燥到点D时,物料全部表面都成为干区,汽化面逐渐向物料内部移动,汽化所需的热量必须通过已被干燥的固体层才能传递到汽化面;
从物料中汽化的水分也必须通过这一干燥层才能传递到空气主流中。
干燥速率因热、质传递的途径加长而下降。
此外,在点D以后,物料中的非结合水分已被除尽。
接下去所汽化的是各种形式的结合水,因而,平衡蒸汽压将逐渐下降,传质推动力减小,干燥速率也随之较快降低,直至到达点E时,速率降为零。
这一阶段称为降速第二阶段。
降速阶段干燥速率曲线的形状随物料内部的结构而异,不一定都呈现前面所述的曲线CDE形状。
与恒速阶段相比,降速阶段从物料中除去的水分量相对少许多,但所需的干燥时间却长得多。
总之,降速阶段的干燥速率取决与物料本身结构、形状和尺寸,而与干燥介质状况关系不大,故降速阶段又称物料内部迁移控制阶段。
三、实验装置
3.1流化床干燥装置图
图3流化床干燥实验装置流程图
1-加料斗;
2-床层(可视部分);
3-床层测温点;
4-取样口;
5-出加热器热风测温点;
6-风加热器;
7-转子流量计;
8-风机;
9-排灰口;
10-旋风分离器;
11-风机出口测点(双金属温度计);
12-床层出口气体温度测点(双金属温度计)。
3.2洞道干燥装置图
本装置流程如图4所示。
空气由鼓风机送入电加热器,经加热后流入干燥室,加热干燥室料盘中的湿物料后,经排出管道通入大气中。
随着干燥过程的进行,物料失去的水分量由称重传感器转化为电信号,并由智能数显仪表记录下来(或通过固定间隔时间,读取该时刻的湿物料重量)。
图4干燥装置流程图
1-风机;
2-管道;
3-进风口;
4-加热器;
5-厢式干燥器;
6-气流均布器;
7-称重传感器;
8-湿毛毡;
9-玻璃视镜门;
10,11,12-蝶阀;
13-风机入口温度计。
四、实验步骤与注意事项
4.1.流化床干燥实验步骤
(1)开启风机。
(2)打开仪表控制柜电源开关,加热器通电加热,床层进口温度要求恒定在70~80℃左右。
(3)将准备好的红豆加入流化床进行实验。
(4)每隔3-5min取5~10克样品进行质量分析,同时记录床层温度。
(5)烘箱分析法:
将每次取出的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120度,1h后取出,在电子天平上称取其质量,此质量即可视为样品的绝干物料质量。
(6)关闭加热电源。
(7)关闭风机,切断总电源,清理实验设备。
4.2.洞道干燥实验步骤
(1)放置托盘,开启总电源,开启风机电源。
(2)打开仪表电源开关,加热器通电加热,旋转加热按钮至适当加热电压。
在U型湿漏斗中加入一定水量,并关注干球温度,干燥室温度(干球温度)要求达到恒定温度(例如75℃)。
(3)将待干燥物料加入一定量的水并使其润湿均匀,注意水量不能过多或过少。
(4)当干燥室温度恒定在70℃时,将湿毛毡十分小心地放置于称重传感器上。
(5)记录时间和脱水量,每分钟记录一次重量数据;
(6)等待干燥物料恒重时,即为实验终了时,关闭仪表电源,注意保护称重传感器,非常小心地取下干燥物料。
4.3.注意事项
必须先开风机,后开加热器,否则加热管可能会被烧坏,破坏实验装置。
五、原始数据的记录
5.1流化床原始数据
序号
干燥时间/min
空铝盒的质量m1/g
样品总质量(含铝盒)m2/g
3小时后样品绝干物料总质量(含铝盒)m3/g
3.5个小时后样品绝干物料总质量(含铝盒)m4/g
瞬间干基含水量
Kg水/Kg绝干料
误差分析
1
20.393
21.292
20.951
0.61
误差大
2
16.556
17.808
17.233
0.85
3
17.492
18.782
18.285
0.63
4
17.18
18.719
18.165
18.164
0.56
5
16.233
17.232
16.933
16.932
0.43
6
8
17.451
18.346
17.984
17.983
0.68
7
13
16.787
17.876
17.561
17.558
0.41
20
17.392
18.131
17.927
17.925
0.39
9
30
15.688
16.582
16.390
0.27
10
45
13.349
14.158
14.023
0.20
11
65
15.975
16.721
16.621
16.619
0.16
5.2洞道干燥原始数据
时间/min
质量g
30.4
30.1
29.7
29.4
29.1
28.8
28.5
28.2
28.0
27.7
12
14
15
16
17
18
19
27.5
27.3
27.1
26.8
26.6
26.4
26.3
26.1
25.9
25.8
21
22
23
24
25
26
27
28
29
25.6
25.5
25.3
25.2
25.1
25.0
24.9
24.8
24.7
24.6
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
24.4
24.3
24.2
24.1
24.0
23.9
23.7
23.6
23.5
23.4
42
44
46
48
50
52
54
56
58
60
23.2
23.0
22.9
22.7
22.5
22.4
22.2
22.0
21.9
21.7
70
75
80
85
21.4
21.1
20.8
20.6
20.3
PS:
空框时质量为:
—3.2(负值)放入豆后:
30.6
六、数据处理与分析
6.1流化床干燥实验
6.1.1绘制干燥曲线(失水量-时间关系曲线)
如图5恒定干燥条件下红豆的干燥曲线
6.1.2根据干燥曲线作干燥速率曲线。
由于实验中难以得到准确的干燥面积,故重新定义干燥速率:
在单位时间内汽化的水分质量,并令A=—Gc,则干燥速率表达式可表示为:
kg/s
从而可以简化干燥速率的计算,直接由干燥曲线求出各点斜率,即可标绘出图2所示的干燥速率曲线。
如图6恒定条件下的干燥速率曲线
6.1.3由图6可知,物料的临界干基湿含量为:
6.1.4分析讨论
(1)恒速干燥阶段
在该阶段,物料内部的水分能及时扩散到物料表面,使物料表面完全润湿。
此外,在整个恒速干燥阶段中,湿物料内部的水分向表面扩散的速率必须能够与水分自物料表面汽化的速率相适应,以使物料表面始终维持润湿状态。
恒速干燥阶段的干燥速率大小取决于物料表面水分的汽化速率,亦即取决于物料外部的干燥条件,所以恒速干燥阶段又称为表面汽化控制阶段。
提高空气的温度、降低空气的湿度或提高空气的流速,均能提高恒速干燥阶段的干燥速率。
(2)降速干燥阶段
当物料含水量降至临界含水量以下时,即进入降速干燥阶段。
在降速干燥阶段中,干燥速率的大小主要取决于物料本身的结构、形状和尺寸,而与外部干燥条件关系不大,所以降速干燥阶段又称为物料内部扩散控制阶段。
(3)临界含水量
物料的临界含水量是恒速干燥阶段和降速干燥阶段的分界点,它是干燥器设计中的重要参数。
临界含水量Xc越大,则转入降速阶段越早,完成相同的干燥任务所需的干燥时间越长。
临界含水量因物料的性质、厚度和恒速阶段干燥速率的不同而异,通常吸水性物料的临界含水量比非吸水性物料的大;
同一物料,恒速阶段干燥速率越大,则临界含水量越高;
物料越厚,则临界含水量越大。
临界含水量通常由实验测定。
(4)流化床干燥器
流化床干燥器的主要优点是颗粒与热干燥介质在沸腾状态下进行充分混合与分散,气膜阻力小,且气固接触面积大,故干燥速率很大;
由于流化床内温度均一并能自由调节,故可得到均匀的干燥产品;
物料在床层中的停留时间可任意调节,故对难干燥或要求干燥产品湿含量的物料特别适用;
结构简单,造价低廉,没有高速转动部件,维修费用低。
其缺点是物料的形状和粒度有限制。
(5)压降的变换
当气速较小时,操
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