實驗九 干燥實驗

1、4.9干燥實驗 一、 實驗目的1、 學習物料含水量的測定方法。2、 了解和掌握濕物料連續(xù)流化干燥的方法。3、 學習干燥操作中物料、熱量衡算和體積對流傳熱系數(v)的估算方法。二、 實驗內容1、 每組在固定的空氣流量和溫度下對物料進行流態(tài)化干燥。2、 測量物料的脫水速率、空氣與物料間的對流傳熱系數、熱損失及熱效率。三、 實驗原理當濕物料與干燥介質相接觸時，物料表面的水分開始汽化，并向周圍介質傳遞。根據干燥過程中不同期間的特點，干燥過程可分為兩個階段：恒速干燥階段和降速干燥階段。流化床干燥器是流態(tài)化技術在干燥操作中的應用，熱空氣通過裝有顆粒物料的干燥器，使顆粒在流化床中上下翻動，彼此碰撞混合，氣固

2、間進行傳熱、傳質。本實驗在恒定的干燥條件下對硅膠顆粒進行干燥，測量物料的脫水速率、空氣與物料間的對流傳熱系數、熱損失及熱效率。1、空氣流量測定采用孔板流量計，材質銅板；孔徑17.0毫米。實際的氣體體積流量隨操作的壓強和溫度而變化，測量時需作校正。具體方法: 流量計處的體積流量： (m3s) (4-36)孔板流量計的流量系數，=0.67；空氣在時的密度，kg/m3； 流量計處壓差，Pa； 流量計處的溫度，。 若設備的氣體進口溫度與流量計處的氣體溫度差別較大，兩處的體積流量是不同的(例如流化床干燥器)，此時體積流量需用狀態(tài)方程作校正(對空氣在常壓下操作時通常用理想氣體狀態(tài)方程)。例如:流化床干燥器

3、，氣體的進口溫度為t1，則體積流量V1為: (m3h) (4-37)2、濕度測定 空氣濕度：只測實驗時的室內空氣濕度。用干、濕球濕度計測取。干燥器出口空氣濕度由物料脫水量衡算得到。物料濕度測定：用快速水份測定儀，使用方法見說明書。3、 物料量計算: 輸入實際加料量G1G01G11 進料速率 (4-38) 絕干料GCG1(1w1) 以干基為基準的濕含量 脫水速率WGC(X1X2) (4-39) 4、 熱量衡算 輸入Q入QPQDUp2/RpUd2/Rd (4-40) 其中 預熱器實際加熱電壓Up 干燥器實際保溫電壓Ud 輸出Q出L(I2I0)GC(I2I1) () (4-41) 空氣濕度 (4-4

4、2) 干燥器進口處空氣濕比容 (4-43) 絕干氣流量 (4-44) 干燥器出口空氣濕度 (4-45) 空氣焓值 I (kJkg)計算： 干燥器出口處 I2(1.011.88H2)×t22490H2 (4-46) 干燥器進口處 I1(1.011.88H1)t1+2490H1 流量計處 I0(1.011.88H0)×t02490×H0 (4-47) 物料焓值I計算： I(CsXCw)× (4-48) 輸出：Q出L(I2I0)GC(I2I1) () (4-49) 熱量損失Q損= (4-50) 5、 對流傳熱系數計算: (W/m3·) (4-51)

5、氣體向固體物料傳熱的后果是引起物料升溫和水分蒸發(fā)。 其傳熱速率QQ1Q2() Q1=GcCm2(2-1)=Gc(Cm+CwX2) (2-1) (W) (4-52) Q2=W(IV'-IL')=W(r0+CVm)-CW1 (W) (4-53) 式中：Q1濕含量為X2的物料從1升溫到2所需要的傳熱速率。 Q2(kgs)水在氣化所需的傳熱速率。 Cm2出干燥器物料的濕比熱 (kJkg絕干料·) Ivm溫度下水蒸氣的焓, kJkg IL1溫度下液態(tài)水的焓, kJkg m（12）2 流化床干燥器有效容積 氣相和固相之間推動力 （） (4-54)6、熱效率計算： (4-55) Q

6、蒸(24901.88t24.1871) (4-56) 四、 實驗裝置 圖4-17 流化床干燥操作實驗流程示意圖1風機（旋渦泵）；2旁路閥（空氣流量調節(jié)閥）；3溫度計（測氣體進流量計前的溫度）；4壓差計（測流量）；5孔板流量計；6空氣預熱器（電加熱器）；7空氣進口溫度計；8放空閥；9進氣閥；10出料接收瓶；11出料溫度計；12分布板（80不銹鋼絲網）；13流化床干燥器（玻璃制品，表面鍍以透明導電膜）；14透明膜電加熱電極引線；15粉塵接收瓶；16旋風分離器；17干燥器出口溫度計；18取干燥器內剩料插口；19帶攪拌器的直流電機（進固料用）；20、21原料（濕固料）瓶；22壓差計；23干燥器內剩料接

7、收瓶；24吸干燥器內剩料用的吸管（可移動）。設備的主要技術數據： 流化床干燥器（玻璃制品，用透明膜加熱新技術保溫） 流化床層直徑D: 80×2.5毫米（內徑75毫米） 床層有效流化高度h:100毫米（固料出口） 總高度: 530毫米 流化床氣流分布器: 80目不銹鋼絲網(二層) 物料 變色硅膠: 1.0 1.6毫米粒徑 絕干料比熱Cs0.783kJkg · (t57)(查無機鹽工業(yè)手冊) 每次實驗用量:400-500克(加水量30-40毫升) 機電設備 風機旋渦式氣泵 該風機能兩用, 即作鼓風和抽氣均可。本實驗中正常操作時作鼓風機用，一旦操作結束，為取出干燥器內剩余物料就將

8、此風機作為抽氣機用。具體方法是停風機，將氣泵的吸氣口與剩余料接收瓶(見流程示意圖23標箭頭處的接口)用軟管連接好，將吸管24(見流程圖一，下同)放入干燥器上口18內；打開氣泵旁路閥2； 啟動風機(按風機開關16，見附圖二)即可將干燥器內物料抽干凈。用畢，將氣泵吸氣口上軟管拔出，即可。 加料電機為直流調速電機，最大電壓為12V，使用中一般控制在1.512V即可。預熱器: 電阻絲加熱，用調壓器調電壓來控制溫度。 干燥器保溫: 干燥器(玻璃制品)外表面上鍍以導電膜代替電阻絲，可通電加熱，用調壓器調電壓控溫。表一設備編號保溫電阻（歐姆）加熱器電阻第一套（050701005）91.923.0第二套（05

9、0701006）105.822.5第三套（050701007）82.127.3第四套（050701008）7.622.8 實驗操作參數 (參考值)空氣流量計壓差讀數kPa2kPa左右 視流化程度而定進口溫度60左右硅膠顆粒直徑mm0.81.6毫米水量mlH2O500-600克物料中加25-40毫升水加料速度直流電機電壓不大于12V五、實驗方法及步驟 實驗前準備、檢查工作 按流程示意圖檢查設備,容器及儀表是否齊全、完好。 按快速水份測定儀說明書要求，調好水份儀冷熱零點，待用。 將硅膠篩分好所需粒徑，并緩慢加入適量水，攪拌均勻，在工業(yè)天平上稱好所用重量，備用。 風機流量調節(jié)閥2打開，放空閥8打開，

10、進氣閥9關閉(見流程示意圖)。 向干、濕球濕度計的水槽內灌水，使?jié)袂驕囟扔嬏幱谡顩r。 準備秒表一塊(或用手表計時)。 記錄流程上所有溫度計的溫度值。 實驗操作 從準備好的濕料中取出多于10g(克)的物料，拿去用快速水份測定儀（用戶自備）測進干燥器的物料濕度w1。 啟動風機，調節(jié)流量到指定讀數。接通預熱器電源，將其電壓逐漸升高到100V左右，加熱空氣。當干燥器的氣體進口溫度接近60 時,打開進氣閥9,關閉放空閥8，調節(jié)閥2使流量計讀數恢復至規(guī)定值。同時向干燥器通電, 保溫電壓大小以在予熱階段維持干燥器出口溫度接近于進口溫度為準 。 啟動風機后, 在進氣閥尚未打開前，將濕物料倒入料瓶，準備好出

11、料接收瓶。 待空氣進口溫度(60 )和出口溫度基本穩(wěn)定時，記錄有關數據，包括干、濕球濕度計的值。啟動直流電機，調速到指定值，開始進料。同時按下秒表，記錄進料時間，并觀察固粒的流化情況。 加料后注意維持進口溫度t1不變、保溫電壓不變、氣體流量計讀數不變。 操作到有固料從出料口連續(xù)溢流時，再按一下秒表，記錄出料時間。 連續(xù)操作30分鐘左右。此期間,每隔一定時間(例如5分鐘)記錄一次有關數據，包括固料出口溫度2。數據處理時，取操作基本穩(wěn)定后的幾次記錄的平均值。 關閉直流電機旋鈕，停止加料，同時停秒表記錄加料時間和出料時間，打開放空閥，關閉進氣閥，切斷加熱和保溫電源。將干燥器的出口物料稱量和測取濕度w

12、2(方法同w1)。放下加料器內剩的濕料, 稱量，確定實際加料量和出料量。并用旋渦氣泵吸氣方法取出干燥器內剩料、稱量。停風機，一切復原(包括將所有固料都放在一個容器內)。六、實驗裝置注意事項 干燥器外壁帶電，操作時嚴防觸電，平時玻璃表面應保持干凈。 實驗前一定要弄清楚應記錄的數據，要掌握快速水份測定儀的用法，正確測取固料進、出料濕含量的數值。 實驗中風機旁路閥一定不能全關。放空閥實驗前后應全開，實驗中應全關。 加料直流電機電壓不能超過12V。保溫電壓一定要緩慢升壓。 注意節(jié)約使用硅膠，并嚴格控制加水量，絕不能過大，小于0.5 毫米粒徑的硅膠也可用來做為被干燥的物料，只是干燥過程中旋風分離器不易將細粉粒分離干凈而被空氣帶出。 本實驗設備，管路均未嚴格保溫，主要目的是觀察流化床干燥的全過程，所以熱損失很大。七、附 錄 流化床干燥操作實驗原始數據記錄表 干燥器內徑 D1=76mm絕干硅膠比熱 Cs=0.783kJ/kg·加料管內初始物料量 G01加料管內剩余物料量 G11加料時間 1進干燥器物料的含水量 w1出干燥器物料的含水量 w2名稱進料前進料后開始出料后（每隔5分鐘左右記錄一次）流量壓差計讀數(kPa) 風機吸入口大氣干球溫