干燥实验

化工原理实验绵阳师范学院化工原理实验室二○一四年十一月干燥实验（流化床）一实验目的二实验任务三实验原理四实验流程五操作要点六数据处理七报告要求实验十二流化床干燥实验绵阳师范学院化工原理实验室了解流化床干燥装置的基本结构、工艺流程和操作方法。学习测定物料在恒定干燥条件下干燥特性的实验方法。掌握根据实验干燥曲线求取干燥速率曲线以及恒速阶段干燥速率、临界含水量、平衡含水量的实验分析方法。实验研究干燥条件对于干燥过程特性的影响。一、实验目的二、实验任务利用实验室流化床干燥器，完成湿含量、干燥面积、绝干质量一定的绿豆在一定干燥条件下的干燥特性曲线的制作。任务要求在相同介质温度、相同介质流速下，测定恒定干燥速率曲线。干燥是利用热量去湿的一种方法，它不仅涉及到气、固两相间的传热与传质，而且涉及到湿分以气态或液态的形式自物料内部向表面传质的机理。由于物料的含水性质和物料形状的差异，水分传递速率的大小差别很大，概括起来，它受到物料及其含水性质，干燥介质的性质、流速，干燥介质与湿物料接触方式等各种因素的影响。目前对干燥机理的研究尚不够充分，干燥速度的数据还主要依靠实验。三、实验原理若将湿物料置于一定的干燥条件下，如一定的温度、湿度和气速的空气流中，测定被干燥物料的质量和温度随时间的变化关系，则得图1所示的曲线，即物料含水量—时间曲线和物料温度—时间曲线。干燥过程分为3个阶段：Ⅰ物料预热阶段,Ⅱ恒速干燥阶段,Ⅲ降速干燥阶段。图中AB段处于预热阶段，空气中部分热量用来加热物料，故物料含水量和温度均随时间变化不大。三、实验原理在随后的第Ⅱ阶段BC，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的水分，物料含水量随时间成比例减少，干燥速率恒定且较大。到了第Ⅲ阶段，物料中含水量减少到某一临界含水量时，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润湿，则物料表面将形成干区，干燥速率开始降低，含水量越小，速率越慢，干燥曲线CD逐渐达到平衡含水量而终止。*X三、实验原理在降速阶段，随着水分汽化量的减少，传入的显热较汽化带出的潜热为多，热空气中部分热量用于加热物料。物料温度开始上升，Ⅱ与Ⅲ交点处的含水量称为物料的临界含水量，在图1中物料含水量曲线对时间的斜率就是干燥速率，若干燥速率对物料含水量进行标绘可得图2所示的干燥速率曲线。0Xuu三、实验原理图1干燥曲线图2干燥速率曲线干燥速率曲线只能通过实验测得，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、结构及所含水分性质的影响。三、实验原理四、实验流程图11121039456871－加料斗；2－床层（可视部分）；3－床层测温点；4－出加热器热风测温点；5－风加热器；6－转子流量计；7－风机；8－U形压差计；9－取样口；10－排灰口；11－旋风分离器。（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）将准备好的绿豆加入流化床进行实验。（4）每隔4min取样5~10克左右分析或由压差传感器记录床层压差，同时记录床层温度。（5）待绿豆恒重或床层压差一定时，即为实验终了，关闭仪表电源。（6）关闭加热电源。（7）关闭风机，切断总电源，清理实验设备。五、实验步骤必须先开风机，后开加热器，否则加热管可能会被烧坏。六、注意事项七、实验报告1.绘制干燥曲线（失水量~时间关系曲线）；2.根据干燥曲线作干燥速率曲线；3.读取物料的临界湿含量；4.绘制床层温度随时间变化的关系曲线；5.对实验结果进行分析讨论。八、思考题1.什么是恒定干燥条件？本实验装置中采用了哪些措施来保持干燥过程在恒定干燥条件下进行？2.控制恒速干燥阶段速率的因素是什么？控制降速干燥阶段干燥速率的因素又是什么？3.为什么要先启动风机，再启动加热器？实验过程中床层温度是如何变化？为什么？如何判断实验已经结束？4.若加大热空气流量，干燥速率曲线有何变化？恒速干燥速率、临界湿含量又如何变化？为什么？Addwu九、实验数据处理uddw(kg/m2·s)式中：——干燥速率，kg/（m2·s）；A——干燥表面(m2)；——相应的干燥时间(s)；——汽化的水分量，kg。dxGdwCAxGAddxGAddwuCC式中：——湿物料中绝干物料的质量，kg；——湿物料含水量，kg水／kg绝干料。负号表示物料含水量随干燥时间的增加而减少。CGx)1()()1()(isisCCisCCisCGGGGGGGGGxGC、——分别为时间间隔内开始和终了时湿物料的质量[kg])(isG)1(isG横坐标为相应于某干燥速率下的物料的平均含水量。x122)1()(1CisisiiGGGxxxux以为纵坐标，某干燥速率下的湿物料的平均含水量为横坐标，即可绘出干燥速率曲线。六、实验数据处理