化工原理試驗(yàn)報(bào)告試驗(yàn)名稱：流化床枯燥試驗(yàn)試驗(yàn)?zāi)康模?、了解流化床枯燥器的根本流程及操作方法。2、把握流化床流化曲線的測(cè)定方法，測(cè)定流化床床層壓降與氣速的關(guān)系曲線。3、測(cè)定物料含水量及床層溫度隨時(shí)間變化的關(guān)系曲線。4、把握物料枯燥速率曲線的測(cè)定方法，測(cè)定枯燥速率曲線，并確定臨界含水量X0及恒速階段KHKx。

電子測(cè)量?jī)x、烘箱、流化床試驗(yàn)設(shè)備一套1在試驗(yàn)中，可以通過測(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)系曲線如下流化曲線B CDEA B CDEA /△降壓層床u umf 0 u/m/s當(dāng)氣速較小時(shí)，操作過程處于固定床階段AB段隙中流過，壓降與氣流成正比，斜率約為1〔在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中。當(dāng)氣速漸漸增加〔進(jìn)入BC段，床層開頭膨脹，空隙率增大，壓降與氣速的關(guān)系將不再成比例。CD段，固體顆粒隨氣體流淌而懸浮運(yùn)動(dòng)，隨著氣速的增加，床層高度漸漸增加，但床層壓降根本保持不變，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，顆粒漸漸被氣體帶走，此時(shí)，便進(jìn)入了氣流輸送階段。D點(diǎn)出的流速即被稱為帶出速度〔u。0DC線返回至CCBACA’變化。C點(diǎn)處的流速被稱為起始流化速度〔u。mf2將濕物料置于肯定的枯燥條件下，測(cè)定被枯燥物料的質(zhì)量和溫度隨時(shí)間變化的關(guān)系，可得到物料含水量〔〕與時(shí)間〔τ〕的關(guān)系曲線的斜率即為枯燥速率〔u。將枯燥速率對(duì)物料含水量作圖，即為枯燥速率曲線?？菰镞^程可分以下三個(gè)階段。物料含水量、物料溫度與時(shí)間的關(guān)系A(chǔ)BCEABCEBCA水量水料含物料干物絕℃度溫料物時(shí)間τ圖-1枯燥速率曲線CBDEX*XohCBDEX*XoAku率A速燥干物料含水量X/kg水/kg絕干物圖-2、物料預(yù)熱階段〔AB段〕在開頭枯燥時(shí)，有一較短的預(yù)熱階段，空氣中局部熱量用來加熱物料，物料含水隨時(shí)間變化不大。、恒速枯燥階段〔BC段〕由于物料外表存在自由水分，物料外表溫度等于空氣的濕球溫度，傳入的熱量只用來蒸發(fā)物料外表的水分，物料含水量隨時(shí)間成比例削減，枯燥速率恒定且最大。、降速枯燥階段〔CDE段〕物料含水量削減到某一臨界含水量〔Xo〕,由于物料內(nèi)部水分的集中慢于物料外表的蒸發(fā)，缺乏以維持物料外表保持潮濕，而形成干區(qū)，枯燥速率開頭降低，物料溫度漸漸上升。物料含水量越小，枯燥速率越慢，直至到達(dá)平衡含水量〔X*〕而終止?？菰锼俾蕿閱挝粫r(shí)間在單位面積上汽化的水重量，用微分式表示為dWuAd式中，u枯燥速率，kg水/(m2s)A——枯燥外表積，m2dτ——相應(yīng)的枯燥時(shí)間，sdW——汽化的水重量，kg2中的橫坐標(biāo)X為對(duì)應(yīng)于某枯燥速率下的物料平均含水量。XX i

Xi12X——某一枯燥速率下濕物料的平均含水量；X Xi

1

——△τ時(shí)間間隔內(nèi)開頭和終了時(shí)的含水量，kg水/kg絕干物料G GX si cii GciGsi

i時(shí)刻取出的濕物料的質(zhì)量，kgGcii時(shí)刻取出的物料的絕干質(zhì)量，kg而其還受物料性質(zhì)構(gòu)造及含水量的影響。試驗(yàn)流程圖：1、流化床枯燥試驗(yàn)裝置流程示意圖1、空氣加熱器 2、放凈口 3、不銹鋼筒體 4、取樣口5、玻璃筒體 6、氣固分別段 7、加料口 8、旋風(fēng)分別器10、風(fēng)機(jī) 11、濕球溫度水筒本裝置的全部設(shè)備，除床身筒體一局部承受高溫硬質(zhì)玻璃外，其余軍用不銹鋼制造。床身筒體部分由不銹鋼段〔直徑100mm，高100mm〕和高溫硬質(zhì)玻璃段〔內(nèi)徑100mm，高400mm〕組成，頂部有氣固分別段〔內(nèi)徑150mm，高250mm。不銹鋼筒體上設(shè)有物料取樣器、放凈口和溫度計(jì)接口等，分別用于取樣、放凈和測(cè)溫。床身頂部氣固分別段設(shè)有加料口和測(cè)壓口，分別用于物料加料和測(cè)壓?？諝饧訜嵫b置由加熱器和掌握器組成，加熱器為不銹鋼盤管式加熱器，加熱管外壁設(shè)有1mm鎧裝熱電偶，其與人工智能儀表、固態(tài)繼電器等，實(shí)現(xiàn)空氣介質(zhì)的溫度掌握?？諝饧訜嵫b置底部設(shè)有測(cè)量空氣干球溫度和濕球溫度的接口，以測(cè)定空氣的干、濕球溫度。試驗(yàn)步驟：1、試驗(yàn)開頭前的預(yù)備a、將電子天平開啟，并處于待用狀態(tài)。b1~9的序號(hào)編號(hào)，稱量各自的重量，記錄下來。c、翻開試驗(yàn)設(shè)備總電源，啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，使風(fēng)機(jī)在50HZ下運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)翻開手動(dòng)掌握按鈕，調(diào)整加熱器65℃左右。d50HZ下運(yùn)轉(zhuǎn)，開頭枯燥試驗(yàn)。、開頭試驗(yàn)及數(shù)據(jù)采集a、4分鐘后通過取樣管從筒體中取小器皿的綠豆，稱量重量，并登記此時(shí)的床身溫度、干球溫度、濕球溫度、空氣壓力、孔板壓降、床層壓降。將稱量后的樣品放入烘箱內(nèi)烘干。接下來按同種4分鐘取一次數(shù)據(jù)。b、數(shù)據(jù)取完以后，等樣品烘干以后取出，稱量重量，并記錄下對(duì)應(yīng)的重量。2、流化床試驗(yàn)a、風(fēng)機(jī)在50HZ下運(yùn)轉(zhuǎn)，記錄第一組數(shù)據(jù)，即空氣壓力、孔板壓降、床層壓降。接下來將風(fēng)機(jī)每調(diào)5HZ記錄一組數(shù)據(jù)，留意等數(shù)據(jù)穩(wěn)定以后再記錄。b、試驗(yàn)完畢，將筒體內(nèi)的綠豆清理出來，關(guān)掉加熱器和風(fēng)機(jī)電源。清掃試驗(yàn)室并離開。試驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理：1Vs=26.2△P0.54Vs,u=Vs/Au,A=3.14×0.052=7.85×10-3m2由以上公式求得各u值如數(shù)據(jù)表所示。依據(jù)數(shù)值可在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中描出關(guān)系圖如下：Vs=26.2△P0.54 m3/hu=Vs/A，取第一組數(shù)據(jù)計(jì)算，u=53.26×4/(3.14×3600×0.1×0.1)=1.88 頻率/HZ頻率/HZ50.0045.0040.0035.0030.0025.0020.0015.0010.00空氣壓力/Kpa 2.902.301.801.401.000.700.500.300.10孔板壓降/Kpa 3.723.022.381.831.340.910.590.360.20床層壓降/Kpa 0.510.480.450.430.420.360.240.150.09Vs/m3/h 53.2647.5941.8536.3130.6924.9019.7015.0910.99u/m/h6784.616062.275330.694625.463909.023171.862510.101922.361399.55Lg(P*1000)2.712.682.652.632.622.562.382.181.95lgu3.833.783.733.673.593.503.403.283.15流化床床層壓降與氣速關(guān)系圖流化床床層壓降與氣速關(guān)系圖012345l流化床床層壓降與氣速關(guān)系圖32.521.510.50lguH2、KH、枯燥速率與含水量關(guān)系圖的求取Gsi=m-m=20.46-11.05=9.41g2 1Gci=m-m=17.28-11.05=6.23g3 1Xi=〔Gsi-Gci〕/Gci=〔9.41-6.23〕/6.23=0.51X=(Xi+Xi+1)/2=(0.51+0.23)=0.37iu=X/(A*d)=0.51÷1.23÷4÷60＝0.115kgm-2s-1i水枯燥速率與含水量相關(guān)數(shù)據(jù)表：i/min0.004.008.0012.0016.0020.0024.0028.0032.00m/g111.0510.1712.6011.1613.0212.0812.1911.0611.44m/g220.4618.4419.7117.7319.8516.0022.3117.5623.91m/g317.2816.9018.3016.4918.4815.1221.0016.5822.80Gsi/g9.418.277.116.576.833.9210.126.5012.47Gci/g6.236.735.705.335.463.048.815.5211.36Xi0.510.230.250.230.250.290.150.180.10X0.370.240.240.240.270.220.160.14U/kgm-2h-1水0.1150.1470.1480.1560.3230.0570.1090.029所得關(guān)系圖如下：枯燥速率與含水量關(guān)系圖枯燥速率與含水量關(guān)系圖0.350.30.250.20.150.10.050枯燥速率與含水量關(guān)系圖0 0.1 0.2 0.3 0.4、處理流化床床層壓降與氣速的關(guān)系曲線、物料含水量及床層溫度隨時(shí)間變化的關(guān)系曲線的數(shù)據(jù)，所得各數(shù)據(jù)如下表：取第一組數(shù)據(jù)處理m3/hVs=52.79*101.3*(273.15+42.4)/[(2.80+90)*293.15]=62.03m3/hu=4*62.03/(3600*3.14*0.01)=2.20m/s時(shí)間min0.004.008.0012.0016.0020.0024.0028.00床身溫度℃42.4046.4049.9051.8053.7055.4057.4059.30干球溫度℃54.8055.3055.9056.2056.9057.2057.6057.80濕球溫度℃70.3071.2071.8072.1072.8073.2073.6073.90kPa2.802.902.902.802.802.802.902.90kPa3.663.683.703.643.653.673.693.71kPa0.810.730.680.660.600.530.490.45V1m3/h52.7952.9553.1052.6452.7252.8753.0353.18Vsm3/h62.0362.9463.8163.6964.1664.6865.2065.76Um/s2.202.232.262.252.272.292.312.33所得各關(guān)系圖如下：含水量與時(shí)間關(guān)系圖含水量與時(shí)間關(guān)系圖k0.5000.7000.6000.4000.3000.200含水量與時(shí)間關(guān)系圖床0.1000.0000.0010.0020.0030.00時(shí)間m/min床層溫度與時(shí)間關(guān)系曲線床層溫度與時(shí)間關(guān)系曲線床層溫度與時(shí)間關(guān)系曲線7060504030201000102030床層壓降與氣速關(guān)系圖床層壓降與氣速關(guān)系圖10.80.6壓0.4床床層壓降與氣速關(guān)系圖0.202.15 2.22.25氣速u2.32.35、平衡含水量、恒速枯燥階段的傳質(zhì)系數(shù)KH。由于試驗(yàn)中取樣品時(shí)沒有轉(zhuǎn)動(dòng)取樣管使所取數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，從而使所求速率消滅太大的波動(dòng)，無規(guī)律可循，所以無法有效顯示出枯燥速率與含水量的關(guān)系，也就無法讀出臨界含水量下的枯燥速率。利用另一組試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)進(jìn)展傳質(zhì)系數(shù)的求取，數(shù)據(jù)如下表：i/min0.0004.0008.00012.00016.00020.00024.00028.00032.000m/g112.08012.66013.69013.38015.46013.31011.75012.85012.540m/g221.70022.61022.24022.79023.00022.89019.53020.82020.530m/g318.03020.25020.27020.94021.53021.35018.27019.55019.500干球溫度℃89.280.781.581.982.679.977.772.980.80濕球溫度℃32.733.333.332.933.233.233.233.333.14Gsi/g9.6209.9508.5509.4107.5409.5807.7807.9707.990Gci/g5.9507.5906.5807.5606.0708.0406.5206.7006.960Xi0.6170.3110.2990.2450.2420.1920.1930.1900.148平均含水量X0.4640.3050.2720.2430.2170.1920.1910.169水3.7923.6512.9842.9532.3362.3572.3121.805利用枯燥速率與平均含水量作圖如下：枯燥速率與含水量關(guān)系4.0003.5003.0002.5002.0001.5001.0000.5000.0000.0000.1000.2000.300 0.400 0.500枯燥速率與含水量關(guān)系Xc=0.310u=3.65kg枯燥速率與含水量關(guān)系o

m-2h-1水uo

=3.65kg

m-2h-133.3℃，81.5℃，P237水H=0.015kg/kgt=81.5P264Ps=50301.635Pa，P=90kPa

PSPPS

=0.622

50301.63590000 50301.635

=1.267kg水汽/kgu

u=k(Hw-H)求得傳值系數(shù)k，k= o

3.65

=2.915kg

o H

HH W

12670015 空氣Kx=u/Xc=3.65/0.310=11.77kgm-2h-1o 水試驗(yàn)結(jié)論及誤差分析：1、系統(tǒng)誤差，人為操作所造成的誤差，讀取數(shù)據(jù)時(shí)的隨便性也可導(dǎo)致誤差，在數(shù)據(jù)處理過程中有效值的取舍帶來的誤差等等。取豆子時(shí)沒有將取樣筒不停轉(zhuǎn)動(dòng)，使所取豆子不是即時(shí)枯燥的，這給試驗(yàn)數(shù)據(jù)帶來很大的誤差，甚至得到錯(cuò)誤的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，如求得速度為負(fù)值對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)和波動(dòng)特別大的數(shù)據(jù)。2Xc=0.310，kH

=6.104kg

，比空氣Kx=11.77kg3

2h-1水、本試驗(yàn)所得的流化床壓降與氣速曲線有何特征？隨著流速的漸漸加大，流化床壓降與之呈線性增大。當(dāng)流速到達(dá)肯定值時(shí)，流化床壓降保持不變，速度連續(xù)增大到肯定值，壓降又開頭隨流速的增大而增大。、流化床操作中，存在騰涌和溝流兩種不正?，F(xiàn)象，如何利用床層壓降對(duì)其進(jìn)展推斷？怎樣避開它們的發(fā)生？假設(shè)床內(nèi)消滅騰涌，壓降有大幅度的起伏波動(dòng)；假設(shè)床內(nèi)發(fā)生的是溝流，存在局部未流化的死床，此時(shí)床層壓降必小于床層重量與空床截面積的比值。避開產(chǎn)生騰涌與溝流的方法