實(shí)驗(yàn)報(bào)告精餾實(shí)驗(yàn)

1、實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告課程名稱(chēng) 現(xiàn)代化學(xué)實(shí)驗(yàn)與技術(shù)(III) 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 干燥實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)九 干燥實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?、了解氣流常壓干燥設(shè)備的基本流程和工作原理。2、掌握物料干燥速率曲線的測(cè)定方法。3、了解操作條件改變對(duì)不同的干燥階段所產(chǎn)生的影響。4、深入了解影響速率的因素。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 繪制干燥曲線（失水量時(shí)間關(guān)系曲線）；2. 根據(jù)干燥曲線作干燥速率曲線；3. 讀取物料的臨界濕含量；4. 繪制床層溫度隨時(shí)間變化的關(guān)系曲線；5. 對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析討論。三、儀器、設(shè)備和材料 流化床干燥實(shí)驗(yàn)裝置流程圖實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容：一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?二、實(shí)驗(yàn)儀器 三、實(shí)驗(yàn)原理 四、實(shí)驗(yàn)步驟 五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理 六、實(shí)

2、驗(yàn)結(jié)果 七、分析討論 八、思考題1加料斗；2床層（可視部分）；3床層測(cè)溫點(diǎn)；4取樣口；5出加熱器熱風(fēng)測(cè)溫點(diǎn)；6風(fēng)加熱器；7轉(zhuǎn)子流量計(jì)；8風(fēng)機(jī)； 9出風(fēng)口；10排灰口；11旋風(fēng)分離器。四、實(shí)驗(yàn)原理在設(shè)計(jì)干燥器的尺寸或確定干燥器的生產(chǎn)能力時(shí)，被干燥物料在給定干燥條件下的干燥速率、臨界濕含量和平衡濕含量等干燥特性數(shù)據(jù)是最基本的技術(shù)依據(jù)參數(shù)。由于實(shí)際生產(chǎn)中被干燥物料的性質(zhì)千變?nèi)f化，因此對(duì)于大多數(shù)具體的被干燥物料而言，其干燥特性數(shù)據(jù)常常需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定而取得。按干燥過(guò)程中空氣狀態(tài)參數(shù)是否變化，可將干燥過(guò)程分為恒定干燥條件操作和非恒定干燥條件操作兩大類(lèi)。若用大量空氣干燥少量物料，則可以認(rèn)為濕空氣在干燥過(guò)程

3、中溫度、濕度均不變，再加上氣流速度以及氣流與物料的接觸方式不變，則稱(chēng)這種操作為恒定干燥條件下的干燥操作。1. 干燥速率的定義干燥速率定義為單位干燥面積（提供濕分汽化的面積）、單位時(shí)間內(nèi)所除去的濕分質(zhì)量，即： kg/(m2s) (111)式中，干燥速率，又稱(chēng)干燥通量，kg/（m2s）；干燥表面積，m2；汽化的濕分量，kg； 干燥時(shí)間，s；絕干物料的質(zhì)量，kg；物料濕含量，kg濕分/kg干物料，負(fù)號(hào)表示隨干燥時(shí)間的增加而減少。2. 干燥速率的測(cè)定方法方法一：（1）將電子天平開(kāi)啟，待用。（2）將快速水分測(cè)定儀開(kāi)啟，待用。（3）將0.51kg的濕物料（如取0.51kg的綠豆放入6070的熱水中泡30m

4、in，取出，并用干毛巾吸干表面水分，待用。（4）開(kāi)啟風(fēng)機(jī)，調(diào)節(jié)風(fēng)量至4060m3/h，打開(kāi)加熱器加熱。待熱風(fēng)溫度恒定后（通?？稍O(shè)定在7080），將濕物料加入流化床中，開(kāi)始計(jì)時(shí)，每過(guò)4min取出10克左右的物料，同時(shí)讀取床層溫度。將取出的濕物料在快速水分測(cè)定儀中測(cè)定，得初始質(zhì)量和終了質(zhì)量。則物料中瞬間含水率為 （112）方法二（數(shù)字化實(shí)驗(yàn)設(shè)備可用此法）：利用床層的壓降來(lái)測(cè)定干燥過(guò)程的失水量。（1）將0.51kg的濕物料（如取0.51kg的綠豆放入6070的熱水中泡30min，取出，并用干毛巾吸干表面水分，待用。（2）開(kāi)啟風(fēng)機(jī)，調(diào)節(jié)風(fēng)量至4060m3/h，打開(kāi)加熱器加熱。待熱風(fēng)溫度恒定后（通?？稍O(shè)

5、定在7080），將濕物料加入流化床中，開(kāi)始計(jì)時(shí)，此時(shí)床層的壓差將隨時(shí)間減小，實(shí)驗(yàn)至床層壓差（）恒定為止。則物料中瞬間含水率為 （113）式中，時(shí)刻時(shí)床層的壓差。計(jì)算出每一時(shí)刻的瞬間含水率，然后將對(duì)干燥時(shí)間作圖，如圖111，即為干燥曲線。上述干燥曲線還可以變換得到干燥速率曲線。由已測(cè)得的干燥曲線求出不同下的斜率，再由式111計(jì)算得到干燥速率，將對(duì)作圖，就是干燥速率曲線，如圖112所示。將床層的溫度對(duì)時(shí)間作圖，可得床層的溫度與干燥時(shí)間的關(guān)系曲線。3. 干燥過(guò)程分析預(yù)熱段 見(jiàn)圖111、112中的AB段或AB 段。物料在預(yù)熱段中，含水率略有下降，溫度則升至濕球溫度tW ,干燥速率可能呈上升趨勢(shì)變化，也

6、可能呈下降趨勢(shì)變化。預(yù)熱段經(jīng)歷的時(shí)間很短，通常在干燥計(jì)算中忽略不計(jì)，有些干燥過(guò)程甚至沒(méi)有預(yù)熱段。恒速干燥階段 見(jiàn)圖111、112中的BC段。該段物料水分不斷汽化，含水率不斷下降。但由于這一階段去除的是物料表面附著的非結(jié)合水分，水分去除的機(jī)理與純水的相同，故在恒定干燥條件下，物料表面始終保持為濕球溫度tW，傳質(zhì)推動(dòng)力保持不變，因而干燥速率也不變。于是，在圖112中，BC段為水平線。只要物料表面保持足夠濕潤(rùn)，物料的干燥過(guò)程中總處于恒速階段。而該段的干燥速率大小取決于物料表面水分的汽化速率，亦即決定于物料外部的空氣干燥條件，故該階段又稱(chēng)為表面汽化控制階段。降速干燥階段 隨著干燥過(guò)程的進(jìn)行，物料內(nèi)部水

7、分移動(dòng)到表面的速度趕不上表面水分的氣化速率，物料表面局部出現(xiàn)“干區(qū)”，盡管這時(shí)物料其余表面的平衡蒸汽壓仍與純水的飽和蒸汽壓相同，但以物料全部外表面計(jì)算的干燥速率因“干區(qū)”的出現(xiàn)而降低，此時(shí)物料中的的含水率稱(chēng)為臨界含水率，用表示，對(duì)應(yīng)圖112中的C點(diǎn)，稱(chēng)為臨界點(diǎn)。過(guò)C點(diǎn)以后，干燥速率逐漸降低至D點(diǎn)，C至D階段稱(chēng)為降速第一階段。干燥到點(diǎn)D時(shí)，物料全部表面都成為干區(qū)，汽化面逐漸向物料內(nèi)部移動(dòng)，汽化所需的熱量必須通過(guò)已被干燥的固體層才能傳遞到汽化面；從物料中汽化的水分也必須通過(guò)這一干燥層才能傳遞到空氣主流中。干燥速率因熱、質(zhì)傳遞的途徑加長(zhǎng)而下降。此外，在點(diǎn)D以后，物料中的非結(jié)合水分已被除盡。接下去所汽

8、化的是各種形式的結(jié)合水，因而，平衡蒸汽壓將逐漸下降，傳質(zhì)推動(dòng)力減小，干燥速率也隨之較快降低，直至到達(dá)點(diǎn)E時(shí)，速率降為零。這一階段稱(chēng)為降速第二階段。降速階段干燥速率曲線的形狀隨物料內(nèi)部的結(jié)構(gòu)而異，不一定都呈現(xiàn)前面所述的曲線CDE形狀。對(duì)于某些多孔性物料，可能降速兩個(gè)階段的界限不是很明顯，曲線好像只有CD段；對(duì)于某些無(wú)孔性吸水物料，汽化只在表面進(jìn)行，干燥速率取決于固體內(nèi)部水分的擴(kuò)散速率，故降速階段只有類(lèi)似DE段的曲線。與恒速階段相比，降速階段從物料中除去的水分量相對(duì)少許多，但所需的干燥時(shí)間卻長(zhǎng)得多?？傊?，降速階段的干燥速率取決與物料本身結(jié)構(gòu)、形狀和尺寸，而與干燥介質(zhì)狀況關(guān)系不大，故降速階段又稱(chēng)物料

9、內(nèi)部遷移控制階段。五、實(shí)驗(yàn)步驟（1）開(kāi)啟風(fēng)機(jī)。（2）打開(kāi)儀表控制柜電源開(kāi)關(guān)，加熱器通電加熱，床層進(jìn)口溫度要求恒定在7080左右。（3）將準(zhǔn)備好的耐水硅膠/綠豆加入流化床進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。（4）每隔4min取樣510克左右分析,同時(shí)記錄床層溫度。（5）待耐水硅膠/綠豆恒重時(shí)，即為實(shí)驗(yàn)終了，關(guān)閉儀表電源。（6）關(guān)閉加熱電源。（7）關(guān)閉風(fēng)機(jī)，切斷總電源，清理實(shí)驗(yàn)設(shè)備。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)編號(hào)時(shí)間/min床層溫度/空氣溫度/壓力計(jì)(左)/mm壓力計(jì)(右) /mm水柱瞬間含水率/Xi1062905502900.897 2480965303100.710 389098.25253150.667 4129499520320

10、0.625 5169599.85203200.625 6209498.25203200.625 7249498.25203200.625 82894.599.55203200.625 -的圖像因?yàn)闊o(wú)法知道A的面積，因?yàn)闊o(wú)法測(cè)的，也就無(wú)法用對(duì)作圖。六、注意事項(xiàng) 必須先開(kāi)風(fēng)機(jī)，后開(kāi)加熱器，否則加熱管可能會(huì)被燒壞，破壞實(shí)驗(yàn)裝置。七、思考題1. 什么是恒定干燥條件？本實(shí)驗(yàn)裝置中采用了哪些措施來(lái)保持干燥過(guò)程在恒定干燥條件下進(jìn)行？答：指干燥介質(zhì)的溫度、濕度、流速及與物料的接觸方式，都在整個(gè)干燥過(guò)程中均保持恒定；本實(shí)驗(yàn)通過(guò)預(yù)熱段，恒速干燥階段 ，降速干燥階段等過(guò)程來(lái)保持干燥過(guò)程在恒定條件下進(jìn)行。2. 控制恒速干燥階段速率的因素是什么？控制降速干燥階段干燥速率的因素又是什么？答：物料表面始終保持為濕球溫度tW，傳質(zhì)推動(dòng)力保持不變，因而干燥速率也不變；降速階段從物料中除去的水分量相對(duì)少許多，但所需的干燥時(shí)間卻長(zhǎng)得多?？傊?，降速階段的干燥速率取決與物料本身結(jié)構(gòu)、形狀和尺寸，而與干燥介質(zhì)狀況關(guān)系不大，故降速階段又稱(chēng)物料內(nèi)部遷移控制階段。3. 為什么要先啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，再啟動(dòng)加熱器？實(shí)驗(yàn)過(guò)程中床層溫度是如何變化？為什么？如何判斷實(shí)驗(yàn)已經(jīng)結(jié)束？ 答：先啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，再啟動(dòng)加熱器是因?yàn)椴襟E逆反，可能會(huì)致使干燥器燒壞；實(shí)驗(yàn)過(guò)程中床層溫度呈下降趨勢(shì)，知道恒定不變；因?yàn)樵诤闼俑稍镫A段除水多，因而