1、4.9 干燥实验 一、实验目的1、 学习物料含水量的测定方法。2、 了解和掌握湿物料连续流化干燥的方法。3、 学习干燥操作中物料、热量衡算和体积对流传热系数( v)的估算方法。二、实验内容1、 每组在固定的空气流量和温度下对物料进行流态化干燥。2、 测量物料的脱水速率、空气与物料间的对流传热系数、热损失及热效率。三、实验原理当湿物料与干燥介质相接触时，物料表面的水分开始汽化，并向周围介质传递。根据干燥过程中不同期间的特点，干燥过程可分为两个阶段：恒速干燥阶段和降速干燥阶段。流化床干燥器是流态化技术在干燥操作中的应用，热空气通过装有颗粒物料的干燥器，使颗粒在流化床中上下翻动，彼此碰撞混合，气固间
2、进行传热、传质。本实验在恒定的干燥条件下对硅胶颗粒进行干燥，测量物料的脱水速率、空气与物料间的对流传热系数、热损失及热效率。1、空气流量测定采用孔板流量计，材质铜板；孔径17.0 毫米。实际的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: 流量计处的体积流量 ： 0V(m3s) (4-36)(21PAC孔板流量计的流量系数， =0.67；0 0空气在 时的密度，kg/m 3；0t流量计处压差，Pa；21P 流量计处的温度，。0t 若设备的气体进口温度与流量计处的气体温度差别较大，两处的体积流量是不同的(例如流化床干燥器)，此时体积流量需用状态方程作校正(对空气在常压下操作时通
3、常用理想气体状态方程)。例如:流化床干燥器，气体的进口温度为 t1，则体积流量 V1为:(m3h) (4-37)tV27112、湿度测定空气湿度：只测实验时的室内空气湿度。用干、湿球湿度计测取。干燥器出口空气湿度由物料脱水量衡算得到。物料湿度测定：用快速水份测定仪，使用方法见说明书。3、 物料量计算:输入实际加料量G 1G 01G 11进料速率 (4-38)1C绝干料 GCG 1(1w 1)以干基为基准的湿含量 X脱水速率 WG C(X1X 2) (4-39)4、 热量衡算输入 Q 入 Q PQ DUp 2/RpUd 2/Rd (4-40)其中 预热器实际加热电压 Up干燥器实际保温电压 Ud
4、 输出 Q 出 L(I 2I 0)G C(I2I 1) () (4-41) 空气湿度(4-42)PsH6.10干燥器进口处空气湿比容 (4-43) 273)4.72.(tHVH绝干气流量 (4-44)L进干燥器出口空气湿度 (4-45)12W空气焓值 I (kJkg)计算：干燥器出口处 I2(1.011.88H 2)t22490H 2 (4-46)干燥器进口处 I 1(1.011.88H 1)t1+2490H1流量计处 I0(1.011.88H 0)t02490H 0 (4-47)物料焓值 I计算： I(CsXCw) (4-48)输出：Q 出 L(I 2I 0)G C(I2I 1) () (4
5、-49)热量损失 Q 损 = (4-50) 入 出入 5、 对流传热系数 计算:V(W/m3) (4-51)mt气体向固体物料传热的后果是引起物料升温和水分蒸发。其传热速率 QQ 1Q 2()Q1=GcCm2( 2- 1)=Gc(Cm+CwX2) ( 2- 1) (W) (4-52)Q2=W(IV-IL)=W(r0 +CV m)-CW 1 (W) (4-53)式中：Q 1湿含量为 X2的物料从 1升温到 2所需要的传热速率。Q2(kgs)水在气化所需的传热速率。C m2出干燥器物料的湿比热 (kJkg 绝干料)Iv m温度下水蒸气的焓, kJkgIL 1温度下液态水的焓, kJkg m（ 1
6、2）2流化床干燥器有效容积 hDV214气相和固相之间推动力（） (4-mmtt21ln)()(54)6、热效率 计算：(4-55)%10入 蒸向 干 燥 器 提 供 热 量消 耗 的 热 量干 燥 过 程 中 蒸 发 水 分 所 QQ 蒸 (24901.88t 24.187 1) (4-56)四、 实验装置图 4-17 流化床干燥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
7、网） ；13流化床干燥器（玻璃制品，表面镀以透明导电膜） ；14透明膜电加热电极引线；15粉尘接收瓶；16旋风分离器；17干燥器出口温度计；18取干燥器内剩料插口；19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；24吸干燥器内剩料用的吸管（可移动） 。设备的主要技术数据：流化床干燥器（玻璃制品，用透明膜加热新技术保温） 流化床层直径 D: 802.5 毫米（内径 75 毫米）床层有效流化高度 h:100 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)物料变色硅胶: 1.0 1.6 毫米粒径绝干料比热 C
8、s0.783kJkg (t57)(查无机盐工业手册)每次实验用量:400-500 克(加水量 30-40 毫升)机电设备风机旋涡式气泵该风机能两用, 即作鼓风和抽气均可。本实验中正常操作时作鼓风机用，一旦操作结束，为取出干燥器内剩余物料就将此风机作为抽气机用。具体方法是停风机，将气泵的吸气口与剩余料接收瓶(见流程示意图 23 标箭头处的接口)用软管连接好，将吸管 24(见流程图一，下同)放入干燥器上口 18 内；打开气泵旁路阀 2； 启动风机(按风机开关16，见附图二)即可将干燥器内物料抽干净。用毕，将气泵吸气口上软管拔出，即可。加料电机为直流调速电机，最大电压为 12V，使用中一般控制在 1
9、.512V 即可。预热器: 电阻丝加热，用调压器调电压来控制温度。干燥器保温: 干燥器(玻璃制品)外表面上镀以导电膜代替电阻丝，可通电加热，用调压器调电压控温。表一设备编号 保温电阻（欧姆） 加热器电阻第一套（050701005）91.9 23.0第二套（050701006）105.8 22.5第三套（050701007）82.1 27.3第四套（050701008）7.6 22.8实验操作参数 (参考值)流量计压差读数 kPa 2kPa 左右 视流化程度而定空气 进口温度 60 左右颗粒直径 mm 0.81.6 毫米水量 mlH2O 500-600 克物料中加 25-40 毫升水硅胶加料速度
10、 直流电机电压不大于 12V五、实验方法及步骤 实验前准备、检查工作按流程示意图检查设备,容器及仪表是否齐全、完好。按快速水份测定仪说明书要求，调好水份仪冷热零点，待用。将硅胶筛分好所需粒径，并缓慢加入适量水，搅拌均匀，在工业天平上称好所用重量，备用。风机流量调节阀 2 打开，放空阀 8 打开，进气阀 9 关闭(见流程示意图)。向干、湿球湿度计的水槽内灌水，使湿球温度计处于正常状况。准备秒表一块(或用手表计时)。记录流程上所有温度计的温度值。 实验操作从准备好的湿料中取出多于 10g(克)的物料，拿去用快速水份测定仪（用户自备）测进干燥器的物料湿度 w1。启动风机，调节流量到指定读数。接通预热
11、器电源，将其电压逐渐升高到 100V 左右，加热空气。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, 保温电压大小以在予热阶段维持干燥器出口温度接近于进口温度为准 。启动风机后, 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。待空气进口温度(60 )和出口温度基本稳定时，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。加料后注意维持进口温度 t1不变、保温电压不变、气体流量计读数不变。 操作到有固料从出料口连续溢流时，再按一下秒表
12、，记录出料时间。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 2。数据处理时，取操作基本稳定后的几次记录的平均值。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。将干燥器的出口物料称量和测取湿度 w2(方法同 w1)。放下加料器内剩的湿料, 称量，确定实际加料量和出料量。并用旋涡气泵吸气方法取出干燥器内剩料、称量。停风机，一切复原(包括将所有固料都放在一个容器内)。六、实验装置注意事项干燥器外壁带电，操作时严防触电，平时玻璃表面应保持干净。实验前一定要弄清楚应记录的数据，要掌握快速水
13、份测定仪的用法，正确测取固料进、出料湿含量的数值。实验中风机旁路阀一定不能全关。放空阀实验前后应全开，实验中应全关。加料直流电机电压不能超过 12V。保温电压一定要缓慢升压。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。 本实验设备，管路均未严格保温，主要目的是观察流化床干燥的全过程，所以热损失很大。七、附 录流化床干燥操作实验原始数据记录表 干燥器内径 D 1=76mm绝干硅胶比热 Cs=0.783kJ/kg加料管内初始物料量 G 01加料管内剩余物料量 G 11加料时间 1进干燥器物料的含水量 w 1出干燥器物料的含水量 w 2名称 进料前 进料后开始出料后（每隔 5 分钟左右记录一次）流量压差计读数(kPa) 大气干球温度 t0大气湿球温度 tw 风机吸入口相对湿度 干燥器进口温度 t1 干燥器出口温度 t2进流量计前空气温度 t0 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 mmH 2O流化床层平均高度 h mm预热器加热电压显示值 V预热器电阻 Rp 干燥器保温电压显示值 V 干燥器保温电阻 Rd 加料电机电压 V八、报告内容1、根据实验结果计算出物料的脱水速率、空气与物料间的对流传热系数、热损失及热效率。2、回答下列思考题：
