1、8.流化床干燥器的操作及其干燥速率曲线的测定8.1 实验目的1 掌握测定物料干燥速率曲线的工程意义；2 熟悉实验干燥设备的流程、工作及实验组织方法；3 了解影响干燥速率曲线的因素。8.2 基本原理干燥原理是利用加热的方法使水分或其它溶剂从湿物料中汽化，除去固体物料中湿分的操作。干燥的目的是使物料便于运输、贮藏、保质和加工利用。本实验的干燥过程属于对流干燥，其原理见图 1。传热过程 热气流将热能传至物料，再由表面传至物料的内部。传质过程 水分从物料内部以液态或气态扩散透过物料层而达到表面，再通过物料表面的气膜扩散到热气流的主体。由此可见，干燥操作具有热质同时传递的特征。为了使水气离开物料表面，热
2、气流中的水气分压应小于物料表面的水气分压。8.2.1 干燥速率曲线测定的意义对于设计型问题而言，已知生产条件要求每小时必须除去若干千克水，若先已知干燥速率，即可确定干燥面积，大致估计设备的大小；对操作型问题而言，已知干燥面积，湿物料在干燥器内停留时间一定，若先已知干燥速率，即可确定除掉了多少千克水；对于节能问题而言，干燥时间越长，不一定物料越干燥，物料存在着平衡含水率，能量的合理利用是降低成本的关键，以上三方面均须先已知干燥速率。因此学会测定干燥速率曲线的方法具有重要意义。8.2.2 干燥曲线和干燥速率曲线的关系含水率 C：单位干物料 Gc 中所带的水分量 W定义： C= （kg 水 kg 干
3、 ） （1cW）含水率随时间的变化作图，见图 2：干燥过程分为三个阶段.物料预热阶段.恒速干燥阶段；.降速干燥阶段。图 2 干燥曲线图图 1 热空气与物料间的传热与传质干燥速率 NA 的定义有二种表示：(一)单位时间单位面积汽化的水量即：N A= (kg 水 m s) (2)dW(二). 单位干物料在单位时间内所汽化的水量即：N A = (kg 水 kg 干 s) (3) Gc(2)式定义中，由于干燥面积的定量难以实验测定，故本实验以(3) 式定义作为实验依据对(1)式求导得： dWG cdC (4)所以， NA = = dWcC(5)也就是说，在干燥曲线图中含水率随时间变化曲线上的任何一点切
4、线的斜率值即为干燥速率值，将这些斜率的变化值对应于含水率作图即为干燥速率曲线图，见图 3。每隔一段时间读取湿物料的重量，然后将湿物料重减去干物料的重，从而就测得了 C 与 的关系。8.3 实验流程及说明8.4 实验步骤(1) 打开风机电源、空气加热电源，调节空气流量。在实验操作前将百洁布从干燥缸取出，称重得 Gc(g)，待进口温度达到 84，将喷湿的百洁布，轻轻放在重量传感器上面。(2) 仔细观察进口温度与床层温度的变化，待床层温度升至 44 ，即开始读取第一组数据，此时的时间设定为 0。图 3 干燥速率曲线图图 4.洞道干燥实验流程图(3) 每隔 3min 读取一组数据，当床层温度突变时，降
5、速阶段开始，此时 1.5min 读一组数据，此后每隔 5min 读取一组数据，当重量传感器度数不变时，实验结束。8.5 原始数据记录热空气流量 L/h； 百洁布干重36.10g； 相对湿度 59； 序号 时间min床层温度湿物料重g热空气进口温度 热空气出口温度 1 0 44.8 54.0 84.9 79.32 3 51.7 52.85 94.5 78.13 3 54.0 51.45 84.9 79.24 3 54.4 50.05 84.9 79.85 3 55.3 48.75 85.0 80.36 3 56.1 47.40 85.0 80.87 3 57.3 46.20 85.0 81.28
6、 3 77.0 44.95 85.0 81.59 3 78.2 43.95 84.9 81.810 3 79.7 43.00 84.9 82.011 3 80.9 42.05 85.0 82.212 3 82.2 41.35 85.0 82.513 5 83.3 40.30 84.9 83.114 5 83.8 39.70 85.0 83.415 5 84.1 39.45 85.0 83.716 5 84.2 39.30 84.9 84.08.6 计算示例（第五组数据作计算示例）：热效率： 环 境进 出进 83.7025.8t干物 Gc=36.10 (g) 水分 W=湿物料重 5百洁布干重 5
7、=48.7536.10=12.65 (g 水 )含水率 C= = (g 水 g 干 )cW30.1.62干燥时间 =33333=15min；干燥曲线见图 5，干燥速率曲线见图 6。由干燥曲线和干燥速率曲线之间的关系可知，干燥速率值即为干燥曲线上任何一点切线值，采用镜面法作法线，然后作法线的垂线，再求出垂线的斜率值。由 A（3，0. 464） ；B(12,0.350)得：NA 降 = =0.0126 (kg 水 kg 干 .min) 12350.46.由第 11 组和第 12 组数据的 C（30，0.1454） ；B （33 ，0.1648）得：NA 恒 = =0.00647 (kg 水 kg
8、干 .min)3088.7 过程运算表和结果图序号 时间min含水率kg 水kg干床层温度干燥速率kg 水kg 干 min热效率1 0 0.4958 44.8 0 14.362 3 0.464 51.7 0.0106 11.53 6 0.4252 54.0 0.01216 9.524 9 0.3864 54.4 0.01216 8.515 12 0.3504 55.3 0.01216 7.836 15 0.313 56.1 0.01216 7.337 18 0.2798 57.3 0.01216 6.338 21 0.2452 77.0 0.01216 5.689 24 0.2175 78.2
9、 0.00923 5.3310 27 0.1911 79.7 0.0088 5.0011 30 0.1648 80.9 0.00877 4.6712 33 0.1454 82.2 0.00647 4.1713 38 0.1163 83.3 0.00582 3.0114 43 0.0997 83.8 0.00332 2.5015 48 0.0928 84.1 0.00138 2.1716 53 0.0886 84.2 0.00084 1.678.8 结果和讨论1. 床层温度 57时，物料处于降速阶段：a. 物料温度随干燥时间的增加而迅速上升。b. 物料温度上升，含水率下降不明显。4. 临界含水率 Ce=0.02 kg 水 /kg 干 。从该套实验结果看出，进口温度较高，临界含水率较低。5. 干燥曲线或干燥速率曲线是在恒定的热空气进口条件(指一定的流速、温度、湿度) 下测得的，对指定的物料而言，若热空气进口温度、流速不同，干燥速率曲线的位置也不同。6. 只要满足干燥的物系相同、设备类型相似、热空气进口条件一样，本实验测得的干燥速率曲线就可以放大到工业装置之中。
