【论文资料】化工原理实验报告 流化床干燥实验

【论文资料】化工原理实验 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 流化床干燥实验 化工原理实验报告 实验名称:流化床干燥实验 实验目的:1、了解流化床干燥器的基本 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 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的测定方法，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。 实验仪器: 电子测量仪、烘箱、流化床实验设备一套 实验原理: 1、 流化曲线 在试验中，可以通过测量不同空气流量下的床层压降，得到流化床床层压降与气速的关系曲 线如下 流化曲线 B C D E 床层压降?p /kPa A A’ umf u0 气体流速 u /m/s 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，压降与气流成正比，斜率约为1(在双对数坐标系中)。当气速逐渐增加(进入BC 段)，床层开始膨胀，空隙率增大，压降与气速的关系将不再成比例。 当气速继续增大，进入流化阶段(CD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，但床层压降基本保持不变，等于单位面积的床层净重。当气速增大至某 一值后(D点)，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 出的流速即被称为带出速度(u0)。 在流化状态下降低气速，压降与气速的关系线将沿图中的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点处的流速被称为起始流化速度(umf)。 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)的关系曲线的斜率即为干燥速率(u)。将干燥速率对物 料含水量作图，即为干燥速率曲线。干燥过程可分以下三个阶段。 物料含水量、物料温度与时间的关系 A B C 物料含水量/kg水/kg 绝干物料 E B C 物料温度/? A 时间 τ 图-1 干燥速率曲线 C B D A 干燥速率u/kg水/m2/h E X* Xo 物料含水量X/kg水/kg 绝干物 料 图-2 (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 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(Xo),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 dW u,Ad, 2式中，u——干燥速率，kg水/(ms) 2 A——干燥表面积，m dτ——相应的干燥时间，s dW——汽化的水分量，kg 图2中的横坐标X为对应于某干燥速率下的物料平均含水量。 X，Xii，1 X,2 式中，——某一干燥速率下湿物料的平均含水量; X 、——?τ时间间隔内开始和终了时的含水量，kg水/kg绝干物料 X Xii，1 G,Gsici X,iGci式中，——第i时刻取出的湿物料的质量，kg Gsi ——第i时刻取出的物料的绝干质量，kg Gci 干燥速率曲线只能通过实验测定，因为干燥速率不仅取决于空气的性质和操作条件， 而其还受物料性质结构及含水量的影响。 实验流程图: 图1、流化床干燥实验装置流程示意图 1、空气加热器 2、放净口 3、不锈钢筒体 4、取样口 5、玻璃筒体 6、气固分离段 7、加料口 8、旋风分离器 9、孔板流量计d=20mm 10、风 机 11、湿球温度水筒 0 本装置的所有设备，除床身筒体一部分采用高温硬质玻璃外，其余军用不锈钢制造。床身筒体部 分由不锈钢段(直径100mm，高100mm)和高温硬质玻璃段(内径100mm，高400mm)组成，顶 部有气固分离段(内径150mm，高250mm)。不锈钢筒体上设有物料取样器、放净口和温度计接口 等，分别用于取样、放净和测温。床身顶部气固分离段设有加料口和测压口，分别用于物料加料和 测压。 空气加热装置由加热器和控制器组成，加热器为不锈钢盘管式加热器，加热管外壁设有1mm铠 装热电偶，其与人工智能仪表、固态继电器等，实现空气介质的温度控制。空气加热装置底部设有 测量空气干球温度和湿球温度的接口，以测定空气的干、湿球温度。 实验步骤: 1、 干燥实验 (1)、实验开始前的准备 a、将电子天平开启，并处于待用状态。 b、打开烘箱电源，并将盛绿豆的小器皿按1~9的序号编号，称量各自的重量， 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 下来。 c、打开实验设备总电源，启动风机，使风机在50HZ下运转，同时打开手动控制按钮，调节加热器 电源电压，使筒体内温度达到65?左右。 d、关掉风机，将浸湿的绿豆导入到筒体内，在打开风机使其在50HZ下运转，开始干燥实验。 (2)、开始实验及数据采集 a、4分钟后通过取样管从筒体中取小器皿的绿豆，称量重量，并记下此时的床身温度、干球温度、 湿球温度、空气压力、孔板压降、床层压降。将称量后的样品放入烘箱内烘干。接下来按同种 方法每4分钟取一次数据。 b、数据取完以后，等样品烘干以后取出，称量重量，并记录下对应的重量。 2、流化床实验 a、风机在50HZ下运转，记录第一组数据，即空气压力、孔板压降、床层压降。接下来将风机每调 低5HZ记录一组数据，注意等数据稳定以后再记录。 b、实验完毕，将筒体内的绿豆清理出来，关掉加热器和风机电源。打扫实验室并离开。 实验数据及处理: 1、 流化床压降与气速关系图 0.542-32 根据公式Vs=26.2?P求出Vs, 由u=Vs/A求得u, A=3.14×0.05=7.85×10m 由以上公式求得各u值如数据表所示。根据数值可在双对数坐标系中描出关系图如下: 0.540.543Vs=26.2?P 取第一组数据计算，Vs=26.2×3.72=53.26 m/h u=Vs/A，取第一组数据计算，u=53.26×4/(3.14×3600×0.1×0.1)=1.88 m/s 频率/HZ 50.00 45.00 40.00 35.00 30.00 25.00 20.00 15.00 10.00 空气压力/Kpa 2.90 2.30 1.80 1.40 1.00 0.70 0.50 0.30 0.10 孔板压降/Kpa 3.72 3.02 2.38 1.83 1.34 0.91 0.59 0.36 0.20 床层压降/Kpa 0.51 0.48 0.45 0.43 0.42 0.36 0.24 0.15 0.09 3Vs/ m/h 53.26 47.59 41.85 36.31 30.69 24.90 19.70 15.09 10.99 u/m/h 6784.61 6062.27 5330.69 4625.46 3909.02 3171.86 2510.10 1922.36 1399.55 Lg(P*1000) 2.71 2.68 2.65 2.63 2.62 2.56 2.38 2.18 1.95 lgu 3.83 3.78 3.73 3.67 3.59 3.50 3.40 3.28 3.15 流化床床层压降与气速关系图 012345 3 2.5 2 1.5lgP 1 0.5 0流化床床层压降lg u与气速关系图 2、 求干燥速率和物料含水量关系、平衡含水量、恒速干燥阶段的传质系数KH (1)、干燥速率与含水量关系图的求取 Gsi= m2- m1 =20.46-11.05=9.41 g Gci= m3- m1 =17.28-11.05=6.23 g Xi=(Gsi - Gci)/ Gci =(9.41-6.23)/6.23=0.51 X=( Xi + Xi+1)/2=(0.51+0.23)=0.37 -2-1 d, u= Xi /(A* )=0.51?1.23?4?60,0.115 kg水ms 干燥速率与含水量相关数据表: 时间i/min 0.00 4.00 8.00 12.00 16.00 20.00 24.00 28.00 32.00 11.05 10.17 12.60 11.16 13.02 12.08 12.19 11.06 11.44 器皿质量m1/g 20.46 18.44 19.71 17.73 19.85 16.00 22.31 17.56 23.91 器皿+湿物料质量m2/g 17.28 16.90 18.30 16.49 18.48 15.12 21.00 16.58 22.80 器皿+绝干物料质量m3/g 湿物料质量Gsi /g 9.41 8.27 7.11 6.57 6.83 3.92 10.12 6.50 12.47 绝干物料质量Gci /g 6.23 6.73 5.70 5.33 5.46 3.04 8.81 5.52 11.36 含水量Xi 0.51 0.23 0.25 0.23 0.25 0.29 0.15 0.18 0.10 平均含水量X 0.37 0.24 0.24 0.24 0.27 0.22 0.16 0.14 -2-1 U / kg水mh 0.115 0.147 0.148 0.156 0.323 0.057 0.109 0.029 所得关系图如下: 干燥速率与含水量关系图 0.35 0.3 0.25 0.2干燥速率0.15与含水量 关系图0.1 0.05 0 00.10.20.30.4 (2)、处理流化床床层压降与气速的关系曲线、物料含水量及床层温度随时间变化的关系曲线的 数据，所得各数据如下表:取第一组数据处理 0.540.543 V1=26.2*?P=26.2*3.66=52.79 m/h 3 Vs =52.79*101.3*(273.15+42.4)/[(2.80+90)*293.15]=62.03 m/h u =4*62.03/(3600*3.14*0.01)=2.20 m/s 时间 min 0.00 4.00 8.00 12.00 16.00 20.00 24.00 28.00 床身温度? 42.40 46.40 49.90 51.80 53.70 55.40 57.40 59.30 干球温度? 54.80 55.30 55.90 56.20 56.90 57.20 57.60 57.80 湿球温度? 70.30 71.20 71.80 72.10 72.80 73.20 73.60 73.90 空气压力kPa 2.80 2.90 2.90 2.80 2.80 2.80 2.90 2.90 孔板压降kPa 3.66 3.68 3.70 3.64 3.65 3.67 3.69 3.71 床层压降kPa 0.81 0.73 0.68 0.66 0.60 0.53 0.49 0.45 3V1 m/h 52.79 52.95 53.10 52.64 52.72 52.87 53.03 53.18 3Vs m/h 62.03 62.94 63.81 63.69 64.16 64.68 65.20 65.76 U m/s 2.20 2.23 2.26 2.25 2.27 2.29 2.31 2.33 所得各关系图如下: 含水量与时间关系图 0.700 0.600 0.500 0.400含水量与时间关系 图0.300 0.200床层压降/kPa0.100 0.000 0.0010.0020.0030.00 时间m/min 床层温度与时间关系曲线 70 60 50 40床层温度与时间 关系曲线30 20 10 0 0102030 床层压降与气速关系图 1 0.8 0.6床层压降与气速 关系图0.4床层压降 0.2 0 2.152.22.252.32.35 气速u (3)、平衡含水量、恒速干燥阶段的传质系数KH。 由于实验中取样品时没有转动取样管使所取数据不准确，从而使所求速率出现太大的波动，无规律可循，所以无法有效显示出干燥速率与含水量的关系，也就无法读出临界含水量下的干燥速率。 利用另一组实验所得数据进行传质系数的求取，数据如下表: 时间i/min 0.000 4.000 8.000 12.000 16.000 20.000 24.000 28.000 32.000 12.080 12.660 13.690 13.380 15.460 13.310 11.750 12.850 12.540 器皿质量m1/g 21.700 22.610 22.240 22.790 23.000 22.890 19.530 20.820 20.530 器皿+湿物料质量m2/g 18.030 20.250 20.270 20.940 21.530 21.350 18.270 19.550 19.500 器皿+绝干物料质量m3/g 干球温度? 89.2 80.7 81.5 81.9 82.6 79.9 77.7 72.9 80.80 湿球温度? 32.7 33.3 33.3 32.9 33.2 33.2 33.2 33.3 33.14 湿物料质量Gsi /g 9.620 9.950 8.550 9.410 7.540 9.580 7.780 7.970 7.990 绝干物料质量Gci /g 5.950 7.590 6.580 7.560 6.070 8.040 6.520 6.700 6.960 含水量Xi 0.617 0.311 0.299 0.245 0.242 0.192 0.193 0.190 0.148 平均含水量X 0.464 0.305 0.272 0.243 0.217 0.192 0.191 0.169 -2-1 u / kg水mh 3.792 3.651 2.984 2.953 2.336 2.357 2.312 1.805 利用干燥速率与平均含水量作图如下: 干燥速率与含水量关系 4.000 3.500 3.000 2.500 2.000 1.500 1.000 干燥速率与含水量关系0.500 0.000 0.0000.1000.2000.3000.4000.500 -2-1 由上图可以读出临界含水量Xc=0.310，对应干燥速率u=3.65 kg水mho -2-1 看表知干燥速率u =3.65时，干球温度33.3 kg水mh?，湿球温度81.5?，查化工原理下册P237o 知对应的空气湿度H=0.015 kg水汽/kg空气 在t=81.5?时，查化工原理 上册 三年级上册必备古诗语文八年级上册教案下载人教社三年级上册数学 pdf四年级上册口算下载三年级数学教材上册pdf P264水的饱和蒸汽压表可知，此时Ps=50301.635 Pa，P=90 kPa 50301.635PS Hw=0.622=0.622=1.267 kg水汽/kg空气 90000,50301.635P,PS 3.65uo-2-1u 由公式 =k(Hw-H)求得传值系数k，k===2.915 kg空气mh oHHH1.267,0.015H,HW -2-1降速阶段的比例系数Kx=u/Xc=3.65/0.310=11.77 kg水mh o 实验结论及误差分析: 1、 系统误差，人为操作所造成的误差，读取数据时的随意性也可导致误差，在数据处理过程中有效值的取舍带来的误差等等。取豆子时没有将取样筒不停转动，使所取豆子不是即时干燥的，这给实验数据带来很大的误差，甚至得到错误的实验数据，如求得速度为负值对应的数据和波动特别大的数据。 -2-1Xc=0.310， =，比2、 实验结论。实验所得各关系图如上;求得临界含水量传值系数k6.104 kg空气mhH -2-1例系数Kx=11.77 kg水mh 3、 思考题: (1)、本实验所得的流化床压降与气速曲线有何特征, 随着流速的慢慢加大，流化床压降与之呈线性增大。当流速达到一定值时，流化床压降保持不变，速度继续增大到一定值，压降又开始随流速的增大而增大。 (2)、流化床操作中，存在腾涌和沟流两种不正常现象，如何利用床层压降对其进行判断,怎样避免它们的发生, 如果床内出现腾涌，压降有大幅度的起伏波动;如果床内发生的是沟流，存在局部未流化的死床，此时床层压降必小于床层重量与空床截面积的比值。避免产生腾涌与沟流的方法一般有一下几种:增加分布板阻力;采用内部构件;采用小直径、宽分布的颗粒;采用细颗粒、高气速流化床。 (3)、为什么同一湿度的空气，温度较高有利于干燥操作的进行, 流化床层干燥属于对流干燥，是一热、质反向传递过程。物料表面温度低于气流温度，气体传热给固体。气流中的水汽分压低于固体表面水的分压，水被汽化并进入气相，湿物料内部的水 分以液态或水汽的形式扩散至表面。因此，对于同一湿度的空气，温度较高有利于干燥操作的进行。 (4)、本装置在加热器入口处装有干、湿球温度计，假设干燥过程为绝热增湿过程，如何求得干燥器内空气的平均湿度H。 PS利用湿球温度计测得温度查表得到该温度下的饱和蒸汽压Ps，再由公式Hw=0.622求P,PS得湿度H。P为当地大气压。