實(shí)驗(yàn)八 干燥實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)八干燥實(shí)驗(yàn)第1頁(yè)，共15頁(yè)，2023年，2月20日，星期六實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、熟悉在流化床干燥器內(nèi)干燥小麥的操作過(guò)程；2、測(cè)定流化床干燥器的流化曲線，即床層壓降與氣速的關(guān)系；3、確定小麥的含水率X和床層溫度t床隨時(shí)間τ的變化關(guān)系；4、測(cè)定小麥的干燥速率曲線。第2頁(yè)，共15頁(yè)，2023年，2月20日，星期六實(shí)驗(yàn)原理1、流化曲線

在實(shí)驗(yàn)中，可以通過(guò)測(cè)量不同空氣流量下的床層壓降，得到流化床床層壓降與氣速的關(guān)系曲線當(dāng)氣速較小時(shí)，操作過(guò)程處于固定床階段（即AB段），床層基本靜止不動(dòng)，氣體只能從床層空隙中流過(guò)，壓降與流速成正比，斜率約為1（在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中）。當(dāng)氣速逐漸增加（進(jìn)入BC段），床層開(kāi)始膨脹，空隙率增大，壓降與氣速的關(guān)系將不再成比例。當(dāng)氣速繼續(xù)增大，進(jìn)入流化階段（即CD段），固體顆粒隨氣體流動(dòng)而懸浮運(yùn)動(dòng)，隨著氣速的增加，床層的高度逐漸增加，但床層壓降基本保持不變，等于單位面積的床層凈重。當(dāng)氣速增大至某一值后（D點(diǎn)），床層壓降將減小，顆粒逐漸被氣體帶走，此時(shí)，便進(jìn)入了氣流輸送階段。D點(diǎn)處的流速即被稱(chēng)為帶出速度（uo）。在流化狀態(tài)下降低氣速，壓降與氣速的關(guān)系線將沿圖一的DC線返回至C點(diǎn)。若氣速繼續(xù)降低，曲線將無(wú)法按CBA繼續(xù)變化，而是沿CA’變化。C點(diǎn)處的流速即被稱(chēng)為起始流化速度（umf）。在生產(chǎn)操作中，氣速應(yīng)介于起始流化速度與帶出速度之間，此時(shí)床層壓降保持恒定，這是流化床的重要特點(diǎn)。據(jù)此，可以通過(guò)測(cè)定床層壓降來(lái)判斷床層流化的優(yōu)劣。第3頁(yè)，共15頁(yè)，2023年，2月20日，星期六實(shí)驗(yàn)原理2、干燥特性曲線將濕物料置于一定的干燥條件下，測(cè)定被干燥物料的重量和溫度隨時(shí)間的變化關(guān)系，可得到物料含水量（X）與時(shí)間（τ）的關(guān)系曲線及物料溫度（θ）與時(shí)間（τ）的關(guān)系曲線（如圖4-7-2）。物料含水量與時(shí)間關(guān)系線的斜率即為干燥速率（u）。將干燥速率對(duì)物料含水量作圖，即為干燥速率曲線（如圖4-7-3）。干燥過(guò)程可分三個(gè)階段：(1)物料預(yù)熱階段：（即AB段）在開(kāi)始干燥時(shí)，有一較短的預(yù)熱階段，空氣中部分熱量用來(lái)加熱物料，物料含水量隨時(shí)間變化不大。(2)恒速干燥階段：（即BC段）由于物料表面存在有自由水分，物料表面溫度等于空氣的濕球溫度，傳入的熱量只用來(lái)蒸發(fā)物料表面的水分，物料含水量隨時(shí)間成比例減少，干燥速率恒定且最大。(3)降速干燥階段：（即CDE段）物料中含水量減少到某一臨界含水量（X0），由于物料內(nèi)部水分的擴(kuò)散慢于物料表面的蒸發(fā)，不足以維持物料表面保持濕潤(rùn)，而形成干區(qū)，干燥速率開(kāi)始降低，物料溫度逐漸上升。物料含水量越小，干燥速率越慢，直至達(dá)到平衡含水量（X*）而終止。第4頁(yè)，共15頁(yè)，2023年，2月20日，星期六實(shí)驗(yàn)原理干燥速率為單位時(shí)間在單位面積上汽化的水分量，用微分式表示為：（4-7-1）式中：u——干燥速率，kg水/m2.s；

A——干燥表面積，m2；dτ——相應(yīng)的干燥時(shí)間，s；dw——汽化的水分量，kg。第5頁(yè)，共15頁(yè)，2023年，2月20日，星期六圖4-7-3中的橫坐標(biāo)X為對(duì)應(yīng)于某干燥速率下的物料的平均含水量。式中：——某一干燥速率下濕物料的平均含水量；Xi、Xi+1——分別為△τ時(shí)間間隔內(nèi)開(kāi)始和終了時(shí)的含水量，kg水/kg絕干物料。式中：Gsi——第i時(shí)刻取出的濕物料的質(zhì)量，kg；Gci——第i時(shí)刻取出的物料的絕干質(zhì)量，kg。干燥速率曲線只能通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定，因?yàn)楦稍锼俾什粌H取決于空氣的性質(zhì)和操作條件，而且還受物料性質(zhì)結(jié)構(gòu)及含水分性質(zhì)的影響。本實(shí)驗(yàn)裝置為間歇操作的沸騰床干燥器，可測(cè)定欲達(dá)到一定干燥要求所需的時(shí)間，為工業(yè)上連續(xù)操作的流化床干燥器提供相應(yīng)的設(shè)計(jì)參數(shù)。第6頁(yè)，共15頁(yè)，2023年，2月20日，星期六實(shí)驗(yàn)裝置及流程1、風(fēng)機(jī)2、濕球溫度計(jì)3、干球溫度計(jì)4、空氣加熱器5、加熱后空氣溫度測(cè)點(diǎn)6、空氣流量調(diào)節(jié)閥7、放凈口8、取樣口9、不銹鋼筒體10、玻璃筒體11、氣固分離段12、加料口13、旋風(fēng)分離器14、孔板流量計(jì)（d0=20mm）第7頁(yè)，共15頁(yè)，2023年，2月20日，星期六操作要點(diǎn)

干燥實(shí)驗(yàn)⑴取0.5kg干小麥放入熱水中浸泡120分鐘增至約0.75kg，取出后用布吸干表面水分；⑵打開(kāi)頂部進(jìn)料口，加入待干燥小麥，再關(guān)閉進(jìn)料口；⑶設(shè)定干燥小麥的熱空氣溫度約為65℃，啟動(dòng)風(fēng)機(jī)及加熱器，幾分鐘后空氣溫度穩(wěn)定在設(shè)定值；⑷改變空氣流量調(diào)節(jié)閥，使孔板壓降保持在某一數(shù)值（約3.5kPa）,待小麥開(kāi)始流化后，進(jìn)行第一次取樣，同時(shí)記錄相關(guān)操作參數(shù)；⑸每次取出樣品10g左右，放入密閉小盒內(nèi)，稱(chēng)量濕重后放入烘箱將物料烘至絕干；⑹間隔4～5分鐘取樣一次，共做10組數(shù)據(jù)，完成后，關(guān)閉加熱器和風(fēng)機(jī)；⑺將所有樣品放入烘箱，設(shè)定箱內(nèi)溫度為120℃，1小時(shí)后烘至絕干，稱(chēng)重。2、流化床水力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)⑴向干燥器內(nèi)加入固體物料或使用干燥實(shí)驗(yàn)中剩余的物料；⑵只開(kāi)啟風(fēng)機(jī)，調(diào)節(jié)空氣流量，測(cè)定8～10組不同空氣流量下的床層壓降（上行/下行）。第8頁(yè)，共15頁(yè)，2023年，2月20日，星期六實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理（一）流化曲線測(cè)定表1：上行實(shí)驗(yàn)序號(hào)空氣溫度[℃]空氣壓力[kPa]孔板壓降[kPa]床層壓降[kPa]空氣流速[m/s]126.10.60.090.170.24225.90.80.160.270.33326.61.00.260.390.42427.91.20.370.540.51529.91.50.510.690.61631.61.70.610.810.67732.82.00.730.930.74833.52.81.120.800.93933.93.21.330.791.021033.83.71.560.791.121133.64.11.790.801.211233.64.82.140.691.331333.85.92.590.751.481434.16.72.960.711.601534.67.93.430.751.741634.98.94.020.831.90第9頁(yè)，共15頁(yè)，2023年，2月20日，星期六表2：下行實(shí)驗(yàn)序號(hào)空氣溫度[℃]空氣壓力[kPa]孔板壓降[kPa]床層壓降[kPa]空氣流速[m/s]140.58.13.640.781.78240.96.93.060.841.61341.35.42.470.781.42441.65.02.220.751.34541.74.21.860.771.21641.73.61.510.791.08741.72.91.200.790.95841.92.61.020.720.87942.42.20.870.640.801042.51.90.730.560.721142.21.60.550.440.621242.01.30.390.330.521341.91.00.260.240.411441.70.80.150.160.31第10頁(yè)，共15頁(yè)，2023年，2月20日，星期六以第一組數(shù)據(jù)為例：

結(jié)果圖象：空氣流量

m3/h空氣流速

m/s第11頁(yè)，共15頁(yè)，2023年，2月20日，星期六二、確定干燥特性曲線（X～τ、t床～τ、u～）：小麥比表面積α=1.23m2/kg干小麥平均含水率序號(hào)取樣時(shí)間τ[min]床層溫度t床[℃]濕物料量Gs[g]干物料重Gc[g]含水率X[kg水/kg干物料][kg水/kg干小麥]干燥速率u[10-4kg/m2?s]1027.613.478.620.5632539.59.996.670.4980.5313945.410.037.040.4250.4622.33741348.610.027.220.3880.4071.86351751.09.997.490.3340.3611.54162153.510.037.710.3010.3181.47472555.69.997.860.2710.2861.06782957.010.018.110.2340.2531.13593358.39.988.210.2160.2250.932103759.110.008.300.2050.2110.491113959.69.988.380.1910.1980.847第12頁(yè)，共15頁(yè)，2023年，2月20日，星期六以第三組數(shù)據(jù)為例