实验八流化床干燥实验

实验八流化床干燥实验 流化床干燥实验 一、实验目的: 1、了解掌握连续流化床干燥方法; 2、估算体积传热系数和热效率。 二、基本原理: 1)对流传热系数的计算 Q3 ,, (/?) (1)WmV,,Vtm 气体向固体物料传热的后果是引起物料升温Q1和水分蒸发Q2。其传热速率为: QQQ,， w() (2)12 QGcGcx,,,()(() (3),,,,)=(，c) w1221221cmcmw QWIIWr,,('')-() (4))=((，cc,,) w101vLvmw 式中: Q1一湿含量为X2的物料从θ1升温到θ2所需要的传热速率 Q一蒸发(kg,s)水所需的传热速率。 2 Cm2一出干燥器物料的湿比热?(KJ,kg绝干料??) I’—θm温度下水蒸气的焓，KJ,kg V I’一θ1温度下液态水的焓，KJ,kg L ,2,VDh流化床干燥器有效容积 4 脱水速率由物料衡算求出: ww12()(1)()WGXXGw,,,,,c121111,,ww12 GG,ww011112 (1)() (5),,,w111,,,ww112 式中: Gc一绝干料速率kg,s G1一实际加料速率kg,s W，W2一分别为进出口湿基含水量，kg水/kg物料: 1 1 X，X2一分别为进出口干基含水量， kg水/kg绝干物料， 1 G，G，一分别加料初重与余重，kg 0111 Δ1一为加料时间 s 2、热效率η计算 Q干燥过程中蒸发水分所消耗的热量蒸 ,,，100% (6)Q向干燥提供热量入 Q=W(2490+1.88t—4.187θ) (w) (7) 蒸21 Q入由热量衡算求出: Q=Q+Q=UI+UI (8) 入pDpDDD 式中:U、I一表示电压电流 P、D一表示预热器和干燥器 )+Gc(I’—I’) (W) (9) Q=L(I—I出0212 —QQ入出 ,,，100%Q入 三、装置与流程 设备流程图见图1,电路示意图见2。 图1 流态化干澡操作实验流程示意图 1-风机(旋涡泵): 2-旁路阀(空气流量调节阀); 3-温度计(测气体进流量计前的温度); 4-压差计(测流量); 5-孔板流量计:6-空气预热器(电加热器): 7-空气进口温度计; 8-放空阀:9-进气阀:10-出料接收瓶; 11-出料温度计:12-分布板(80不锈钢丝网)?;13-流化床干燥器?(玻璃制品，表面镀以透明导电膜); 14-透明膜电极引线:15-粉尘接收瓶;1 6-旋风分离器:17-干燥器出口温度计;18-取干燥器内剩科插口; 1 9-带搅拌器的直流电机(进固料用): 20、21-原料(湿固料)瓶;22-压差计;23-干燥器内剩料接收瓶; 2 主要技术参数: 1、流化床干燥器 (玻璃制品，用透明膜加热新技术保温，调电压控温) 流化床层直径D:Φ80×2毫米(内径76毫米) 床层有效流化高度h:80毫米(固料出口)， 总高度:530毫米 流化床气流分布器:80目不锈钢丝网(二层) 2、物料 变色硅胶:0.8—1.6毫米粒径， 绝干料比热Cs=0.783KJ,kg??(t=57?)(查无机盐工业手册) 每次实验用是:500-600克(加水量30-40毫升) 3、空气流量测定 用自制孔板琉量计，材质—铜板:孔径—17.0毫米。C=0.67 0 R V,0.02128 (10)0, R一流量计示值mHO 2 3ρ一气体密度 kg,m 实际气体体积流量随操作的压强和温度而变化，测量时需作校正。具体方法见实验七 四、操作要点 1、从准备好的湿料(适中工业天平称10g)中取出多于10g的物科，拿去用快速水份测定仪测进干燥器的物科湿度W。 1 2、打开放空阀8和旁路阀3，关闭干燥器进气阀9，启动风机(按开关16,见图2)调节流量到指定读数 接通预热器电源，将其电压逐渐升高到120V左右，加热空气。在进气阀尚未打开前，将湿物料倒入料瓶，准备好出料接收瓶，当干燥器的气体进口温度接近60?时，打开进气阀9，关闭放空阀8，调节阀2使流量计读数恢复至规定值。同时向干燥器通电，保温电压大小以在预热阶段维持干燥器出口温度接近于进口温度为准。基本稳定时，记录有关数据，包括干、湿球湿度计的值。启动直流电机，调速到指定值，开始进料，同时按下秒表，记录进料时间，并观察固粒的流化情况。 3、加料后注意维持进口温度t不变，保温电压不变，气体流量计读数不变。 1 4、操作到有固料从出料口连续溢流时，再按一下秒表，记录出料时间。 3 5、连续操作30分钟左右。此期间，每隔一定时间(例如5分钟)记录一次有关数据，包括固料出口温度θ。数据处理时，取操作基本稳定后的几次记录的平均值。 2 6、关闭直流电机旋钮，停止加料，同时停秒(表记录加料时间和出料时间，打开放空阀，关闭进气阀，切断加热和保温电源。 7、将干燥器的出口物料称量和测取含水量W2(方法同W1).放下加料器内剩的湿料，称量，确定实际加科量和出料量。并用旋涡气泵吸气取出干燥器内剩料、称量。吸出方法:停风机，将余料接收瓶23接到风机入口，其吸管24插入干燥器上口18内，全开旁路阀2，开风机抽净余料后的拔出。 五、注意事项 1、干燥器外壁带电，操作时严防触电，平时玻璃表面应保持干净。 2、实验前一定要弄清楚应记录的数据，要掌握快速水份测定仪的用法，正确测取固料进、出料含水量的数值。 3、实验中风机旁路阀2一定不能全关。放空阀8实验前后应全开，实验中应全关。 、直流电机电压不能超过12V，控制(3—12V)。保温电压一定要缓慢升压。 4 5、注意节约使用硅胶，并严格控制加水量，绝不能过大，小于0.5毫米粒径的硅胶也可用来做为被干燥的物料。只是干燥过程中旋风分离器不易将细粉粒分离干净而被空气带出。 六、实验现象记录 当气速较小时，操作过程处于固定床阶段，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。当气速逐渐增加，床层开始膨胀，孔隙率增大，压降与气速的关系将不再成正比。当气速继续增大，进入流化阶段，固体颗粒随气体流动而悬浮运动，随着气速的增加，床层高度逐渐增加，但床层压降基本上保持不变。 实验数据列表 4 项 目 干燥器内径 / mm D1 -1-1 绝干硅胶比热 / kJ?kg??CS 加料管内初始物料量 / g C01 C加料管内剩余物料量 / g 11 干燥器出口料量 / g C02 干燥器内剩余料量 / g C22 加料时间 / s ,1 出料时间 / s ,2 -1进干燥器物料的含水量/ kg(水)?kg(湿物料) w1 -1出干燥器物料的含水量/ kg(水)?kg(湿物料) w2 项 目 进料前 进料后 开始出料后(每隔5分钟记录一次) 流量压差计水柱读数R / mm 大气干球温度/ ? t风机吸入口 t大气湿球温度/ ? W干燥器空气进口温度/ ? t1 干燥器空气出口温度t/ ? 2 t进流量计前空气温度/ ? 0 ,干燥器进口物料温度/ ? 1 ,干燥器出口物料温度 /? 2 流化床层压差水柱读数/ mmHO 2 h流化床层平均高度/ mm U预热器加热电压 / V P 5 ,/ A 预热器加热电流 IP 干燥器保温电压 / V UD 干燥器保温电流 / A I D V加料电机电压 / V 2、数据处理结果列表 项 目 项 目 输出物料折算质量/ g -1流量计处空气焓值/ kJ?kg I0 -1-1进料速率/ kg?s 干燥器进口处焓值/ kJ?kg GI11 -1进料干基含水量 干燥器出口处焓值/ kJ?kg XI12 ,-1出料干基含水量 X物料进口处焓值/ kJ?kg I21 ,-1-1绝干进料速率/ kg?s GI物料出口处焓值/ kJ?kg C2 -1脱水速率/ kg?s W 输出的热量 Q/ W 出 3/ m 干燥器有效容积V 输入的热量 Q/ W 入 3-1V,t流量计处流量/ m?h 传热推动力/ ? 0m 空气向物料提供的热量/ W QV进干燥器时的空气流量/ 进 3-1m?h -3-1H,流量计处空气湿度 对流传热系数/ W?m?? 0V QH干燥器进口处空气湿度 热损失/ % 1损 QH干燥器出口处空气湿度 蒸发水分所消耗的热量/ W 2蒸 -1/ % 热效率,绝干气流量/ kg?s L 6 七、思考题 1、比较流化床干燥与桐道式气流干燥的优缺点及适用场合; 答:流化床的优点:床层温度均匀，便于调节和维持所需的温度;颗粒之间传热速率高，且流化床与传热壁面间有较高的传热速率。 7