北京化工大学-流化干燥实验报告-2015

北 京 化 工 大 学 化 工 原 理 实 验 告

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实验名称 班级 姓名 学

号 同组成员 实验日期 流化干燥实验

一、实验目的

1、测定流化床中小麦的流化曲线

2、测定湿小麦的干燥曲线和干燥速率曲线

二、实验原理

固体流化是利用介质流体的流动将固体颗粒悬浮起来，从而使固体具有流体的表观特征，同时使固体在传热、传质、混合、反应以及输送等方面有强化作用的操作。干燥是将热量传递给湿物料，汽化并除去其中湿组份的单元操作。本实验将固体流化与对流干燥结合起来，强化了干燥效果，可使小麦含水率x，在相对短的时间内降到平衡值X＊附近，如图6-3,干燥过程中是否出现恒速段受物料含水量和营气携带水能力等影响。

不同空气流量下的流化床压阵如图1所示

图1、流化曲线（双对数坐标系）

当气速小于初始流化气速u mf时，物料处于静止状态（上行过程如AB段），当气速大于颗粒沉降速度lit时，物料被气体带出流化床干燥器（如CD段）。在实际操作中，气速应介于两者之间，此时床层压阵相对恒定，干燥效果较好（如BC中间水平段）。

空气流速由孔板流量计测定：

()

0.5

22

0.620.78540.0221000 1.25u =

,/0.78540.1p V m s A

⨯⨯⨯∆⨯÷=⨯孔板气

p kPa ∆孔板——孔板压降,

干燥曲线（如图2）和干燥速率曲线（如图3）受物料性质、全气性质、设备操作等因素影响，常用的确定方法有：

1、湿物料取样法：通过取样测定每个时间点的湿小麦的干基含水率X 和物料表面温度 （床层温度）θ，确定干燥曲线X~τ和θ~τ，再根据1千克干小麦的表面积值（A/G 干）等，确定干燥速率曲线N A ~X 。

图2、 干燥曲线

图3、 干燥速率曲线

i 时刻湿小麦的含水量测量值：X i G G G -=

干

湿干

（作含水量X~时间τ关系的平滑曲线）

i 时刻的含水量修正值：X i 取X~τ平滑曲线上，i 时刻对应的纵坐标值 i 时刻到i+1时刻的平均含水量：+1X +X X=2

i i

i 时刻到i+1时刻的平均干燥速率：

()

+12

211000X X N /,/ 1.5i i A X kg m s g m s A G ττ

-----∆==⨯∆⨯∆干

2、湿空气分析法：测量每个时间点进、出干燥器的全气湿度，以及空气流量，通过全气中的水分衡算和初始条件即可确定被干物料的干燥速率曲线，物料表面温度θ直接测量。

i 时刻干燥器的进口空气湿度： (),11,1

0.622

110000,/p H p

Pa kg kg p p ==-水汽总,1

总,1水汽

()621,1111,117258.2

=p exp 73.6497.3037ln 4.165310,s p T T Pa T ϕϕ-⎛⎫=--+⨯ ⎪⎝⎭

水汽

i 时刻干燥器的出口空气湿度： (),22,2

0.622

106000,/p H p

Pa kg kg p p ==-水汽总,2

总,2水汽

()622,2

222,227258.2=p exp 73.6497.3037ln 4.165310,s p T T Pa T ϕϕ-⎛⎫=--+⨯ ⎪⎝⎭

水汽 i 时刻空气质量流量：

()0.5

2,0.620.78540.0221000 1.251000,/m q p g s =⨯⨯⨯∆⨯⨯⨯气孔板 i 时刻空气带走水量：()

212,01,0,,,/m m q q H H H H g s ⎡⎤=⨯---⎣⎦水气

i 时刻干燥速率：,21,1.5/1000

m A q N g m s G --=

⨯水

干（以绝干物料表面积为基准）

式中1.5表示每千克绝干物料的表面积为1.5m 2。 i 时刻每秒累积带走水量：,1,2,,m m m i G q l q l q l g =⨯+⨯++⨯水

i 时刻含水率：i G G X G -=

干

总水干

（G 总水、G 干需实验开始时测定，g ）

3、干燥速率N A 除了实验测定外，也可按传热、传质速率估算（或反向验证k H 、α）：

()()21,A H w w w

N k H H t t kg

m s r α

--=-=

-

t ——干燥器进口的空气温度（按t 1计），℃； H 一一干燥器进口的空气湿度（按H 1计），kg/kg;

α——干燥器内的空气与湿物料表面间的对流给热系数，kW •m -2℃-1； t w 一一干燥器入口空气的湿球温度，℃；

H w ——干燥器入口湿球温度t w 下的饱和湿度，kg/kg ； r w 一一水在温度t w 下的汽化潜热，kJ/kg ； k H ——以H 为推动力的传质系数，kg •m -2s -1。

确定N A ~X 关系后，根据下式可以计算间歇干燥过程的时间：

X c

X A G dX d A

N ττ

τ=-⎰⎰

（微分式：1/A c dX N A G d τ

=-） 可根据实验结果拟合NA~X 关系式，积分求出干燥时间τ，对比真实时间修改模型。干燥器的热量衡算（下标1代表进口，2代表出口）：

m,11,11m,22,22c pm c pm q I G c Q q I G c Q θθ++=++补失

可根据上式计算干燥器的热量损失及热效率等。