流化床干燥器的操作及其干燥速率曲线的测定 1

洞道干燥特性曲线测定实验

、实验目的

1. 了解洞道干燥装置和流化床干燥装置的基本结构、工艺流程和操作方法。

2. 学习测定物料在恒定干燥条件下干燥特性的实验方法。

3. 掌握根据实验干燥曲线求干燥速率曲线、恒速阶段干燥速率、临界含水量、平衡含水量

的实验分析方法。

4. 实验研究干燥条件对于干燥过程特性的影响。

、基本原理 在设计干燥器的尺寸或确定干燥器的生产能力时，被干燥物料在给定干燥条件下的干燥速 率、临界湿含量和平衡湿含量等干燥特性数据是最基本的技术依据参数。由于实际生产中被 干燥物料的性质千变万化，因此对于大多数具体的被干燥物料而言，其干燥特性数据常常需 要通过实验测定而取得。

1. 干燥速率的定义

(提供湿分汽化的面积)、单位时间内所除去的湿分质量，即:

式中，U —干燥速率，又称干燥通量，kg/ (m2S ; A —干燥表面积，m2 W —汽化的湿分

量，kg ；

—干燥时间，s; Gc —绝干物料的质量，kg； X —物料湿含量，kg湿分/kg干物料

2. 干燥速率的测定方法

(1)将电子天平开启，待用。将快速水分测定仪开启，待用。

(2)将0.5~1kg的湿物料(如取0.5~1kg的黄豆放入60~70C的热水中泡30min,取出，并

用干毛巾吸干表面水分，待用。

(3)开启风机，调节风量至 40〜60m3/h，打开加热器加热。待热风温度恒定后(通常可设

定在70〜80C)，将湿物料加入流化床中，开始计时，每过 4min取出10克左右的物料，同

时读取床层温度。将取出的湿物料在快速水分测定仪中测定，得初始质量

X G, G,C

Xi —G

G'C 。

计算出每一时刻的瞬间含水率 Xi，然后将Xi对干燥时间i作图，如图11 — 1,即为干燥曲 干燥速率定义为单位干燥面积

dW U — Ad GcdX

Ad kg/(m2s) (11 -1)

Gi和终了质量

GiC。则物料中瞬间含水率

干燥曲线与干燥速率曲线的测定

一、 实验目的及任务

1、了解洞道式干燥装置的基本结构、工艺流程和操作方法。

2、学习测定物料在守恒干燥条件下干燥特性的试验方法。

3、掌握根据实验干燥曲线求取干燥速率曲线以及恒速阶段干燥速率、临界水含量、平衡含水量的实验分析方法

4、学习恒速干燥阶段干燥条件对于干燥过程特性的影响；加加深对物料临界含水量Xc的概念及其影响因素的理解。

5、学习恒速干燥阶段物料与空气之间对流传热系数的测定方法。

6、学习用误差分析方法对实验结果进行误差估算。

二、 基本原理

当湿物料与干燥介质接触时，物料表面的水分开始气化，并向周围介质传递。根据干燥过程中不同期间的特点，干燥过程可以分为两个阶段。

第一阶段为恒速干燥阶段。干燥速率为物料表面上的水分的汽化速率控制，故此阶段也称为表面汽化控制阶段。在此阶段，干燥介质传给物料的热量全用于水分的汽化，物料表面的温度也保持恒定，物料表面的水蒸气分压也维持恒定，故干燥速率恒定不变。

第二阶段为降速干燥阶段，当物料被干燥达到临界湿含量后，便进入降速干燥阶段。此时，物料中所含水分较少，水分自物料内部向表面传递的速率低于物料表面水分的汽化速率，干燥速率为水分在物料内部的传递速率所控制。故此阶段也称内部迁移控制阶段。随物料湿含量减少，物料内部的水分的迁移速率也逐渐减少，故干燥速率不断下降。

恒速段干燥速率和临界含水量的影响因素主要有：固体物料种类及性质；固体物料层的厚度或颗粒大小；空气的温度、湿度和流速；空气与固体物料间相对运动方式。

本实验恒定干燥条件下对工业呢物料进行干燥，测定干燥曲线和干燥速率曲线，目的是掌握恒速干燥段速率和临界含水量的测定方法和影响因素。

1、干燥速率的测定 U=dW/(Adτ)≈ΔW/(AΔτ)

2、物料干基含水量 X=(G- Gc)/Gc

3、恒速干燥阶段，物体表面与空气之间的对流传热系数的测定 Uc= dW/(Adτ)=dQ/(rtwAdτ)= α(t-tw)/ rtw α= Uc·rtw/(t-tw)

113 实验七 干燥实验

（一）沸腾干燥实验

沸腾干燥又称流化干燥，是固体流态化技术在干燥上的应用。沸腾床干燥器具有传热系数大,热效率高的特点，被广泛应用于化工、医药、食品等行业。本实验装置通过计算机在线数据采集和控制系统进行操作，是一种单层圆筒流化床干燥器，它适用于间歇操作，是小型化了的生产装置。

目前对干燥机理的研究尚不够充分，干燥速度的数据还主要依靠实验。在生产操作中，测量床层压力降可了解床层是否达到流态化，操作是否稳定等。因此，通过实验，可进一步掌握沸腾干燥的基本概念、基本理论和流化曲线、干燥曲线和干燥速率曲线等测定方法，同时还可了解操作故障的识别和排除，为今后的工业干燥器设计和生产操作打下坚实的基础。

一．实验任务（任选一个）

1． 通过对流化曲线的测定，确定干燥介质适宜的操作流速范围；

2．某工厂需要设计一个沸腾床干燥器，用于干燥绿豆。请根据实验室提供的设备（见第三部分，实验装置与流程），设计一实验方案并进行实验，为他们提供有关参数，如绿豆的含水量随干燥时间的变化曲线、绿豆表面温度随干燥时间的变化曲线、干燥速率曲线、含水量、临界含水量0X等。

二．实验原理

1．流化曲线：

流化曲线也称床层压降与气速的关系曲线。在流化床的底部气体分布板处装有一压力传感器，测定床层底部的压力，在玻璃管上口处也装有一压力传感器，通过测定床层流化

前后压力降ΔPf随空床流速u的变化关系，即可在对数坐标上绘制出流化曲线（见图1）。

图中曲线的a段（虚线）表明固定床阶段压力降ΔPf与空床流速u成正比；此后如再增加气速，压力降的增加变缓，此时床内颗粒变松，成为膨胀床，气速增到b处附近，床图1 流化床压力降与气速的关系 114 层开始流态化；此后气速再增，床层压力降基本上维持不变，如曲线的c段所示，此即流化床阶段；过了c段以后，气速再增，压力降反而变少，如曲线的b 段所示，此时颗粒开始为上升气流所带走，达到了气力输送阶段；若气流增大到将颗粒全部带走，此时压力降减到与气体流过空管的压力降相当。

流化床干燥与洞道干燥特性曲线测定实验

华南农业大学理学院 09材料化学1 林裕欣 200930750117

1.实验目的

1.1 了解洞道式干燥装置的基本结构、工艺流程和操作方法。

1.2 学习测定物料在恒定干燥条件下干燥特性的实验方法。

1.3 掌握根据实验干燥曲线求取干燥速率曲线以及恒速阶段干燥速率、临界含水量、平

衡含水量的实验分析方法。

1.4 实验研究干燥条件对于干燥过程特性的影响。

2.基本原理

在设计干燥器的尺寸或确定干燥器的生产能力时，被干燥物料在给定干燥条件下的干燥速率、临界湿含量和平衡湿含量等干燥特性数据是最基本的技术依据参数。由于实际生产中的被干燥物料的性质千变万化，因此对于大多数具体的被干燥物料而言，其干燥特性数据常常需要通过实验测定。

按干燥过程中空气状态参数是否变化，可将干燥过程分为恒定干燥条件操作和非恒定干燥条件操作两大类。若用大量空气干燥少量物料，则可以认为湿空气在干燥过程中温度、湿度均不变，再加上气流速度、与物料的接触方式不变，则称这种操作为恒定干燥条件下的干燥操作。

2.1 干燥速率的定义

干燥速率的定义为单位干燥面积（提供湿分汽化的面积）、单位时间内所除去的湿分质量。即

式中，U－干燥速率，又称干燥通量，kg/（m2s）；

A－干燥表面积，m2；

W－汽化的湿分量，kg；

τ －干燥时间，s；

Gc－绝干物料的质量，kg；

X－物料湿含量，kg湿分/kg干物料，负号表示X随干燥时间的增加而减少。

2.2 干燥速率的测定方法

将湿物料试样置于恒定空气流中进行干燥实验，随着干燥时间的延长，水分不断汽化，湿物料质量减少。若记录物料不同时间下质量G，直到物料质量不变为止，也就是物料在该条件下达到干燥极限为止，此时留在物料中的水分就是平衡水分X*。则物料中瞬间含水率X为

计算出每一时刻的瞬间含水率X，然后将X对干燥时间τ作图，如图10－1，即为干燥曲线。