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1、流化干燥实验,实验目的,1、熟悉在流化床干燥器内干燥小麦的操作过程；2、测定流化床干燥器的流化曲线，即床层压降与气速的关系；3、确定小麦的含水率X和床层温度t床随时间的变化关系；4、测定小麦的干燥速率曲线。,实验原理,1、流化曲线 在实验中，可以通过测量不同空气流量下的床层压降，得到流化床床层压降与气速的关系曲线当气速较小时，操作过程处于固定床阶段（即AB段），床层基本静止不动，气体只能从床层空隙中流过，压降与流速成正比，斜率约为1（在双对数坐标系中）。当气速逐渐增加（进入BC段），床层开始膨胀，空隙率增大，压降与气速的关系将不再成比例。当气速继续增大，进入流化阶段（即CD段），固体颗粒随气体
2、流动而悬浮运动，随着气速的增加，床层的高度逐渐增加，但床层压降基本保持不变，等于单位面积的床层净重。当气速增大至某一值后（D点），床层压降将减小，颗粒逐渐被气体带走，此时，便进入了气流输送阶段。D点处的流速即被称为带出速度（uo）。在流化状态下降低气速，压降与气速的关系线将沿图一的DC线返回至C点。若气速继续降低，曲线将无法按CBA继续变化，而是沿CA变化。C点处的流速即被称为起始流化速度（umf）。在生产操作中，气速应介于起始流化速度与带出速度之间，此时床层压降保持恒定，这是流化床的重要特点。据此，可以通过测定床层压降来判断床层流化的优劣。,实验原理,2、干燥特性曲线将湿物料置于一定的干燥条
3、件下，测定被干燥物料的重量和温度随时间的变化关系，可得到物料含水量（X）与时间（）的关系曲线及物料温度（）与时间（）的关系曲线（如图4-7-2）。物料含水量与时间关系线的斜率即为干燥速率（u）。将干燥速率对物料含水量作图，即为干燥速率曲线（如图4-7-3）。干燥过程可分三个阶段：(1)物料预热阶段：（即AB段）在开始干燥时，有一较短的预热阶段，空气中部分热量用来加热物料，物料含水量随时间变化不大。(2)恒速干燥阶段：（即BC段）由于物料表面存在有自由水分，物料表面温度等于空气的湿球温度，传入的热量只用来蒸发物料表面的水分，物料含水量随时间成比例减少，干燥速率恒定且最大。(3)降速干燥阶段：（即
4、CDE段）物料中含水量减少到某一临界含水量（X0），由于物料内部水分的扩散慢于物料表面的蒸发，不足以维持物料表面保持湿润，而形成干区，干燥速率开始降低，物料温度逐渐上升。物料含水量越小，干燥速率越慢，直至达到平衡含水量（X*）而终止。,实验原理,干燥速率为单位时间在单位面积上汽化的水分量，用微分式表示为：（4-7-1）式中：u干燥速率，kg水/m2.s；A 干燥表面积，m2；d 相应的干燥时间，s；dw 汽化的水分量，kg。,图4-7-3中的横坐标X为对应于某干燥速率下的物料的平均含水量。,式中：某一干燥速率下湿物料的平均含水量；Xi、Xi+1 分别为时间间隔内开始和终了时的含水量，kg水/k
5、g绝干物料。,式中：Gsi第i时刻取出的湿物料的质量，kg；Gci第i时刻取出的物料的绝干质量，kg。,干燥速率曲线只能通过实验测定，因为干燥速率不仅取决于空气的性质和操作条件，而且还受物料性质结构及含水分性质的影响。本实验装置为间歇操作的沸腾床干燥器，可测定欲达到一定干燥要求所需的时间，为工业上连续操作的流化床干燥器提供相应的设计参数。,实验装置及流程,1、风 机 2、湿球温度计 3、干球温度计 4、空气加热器 5、加热后空气温度测点 6、空气流量调节阀 7、放净口 8、取样口 9、不锈钢筒体 10、玻璃筒体 11、气固分离段 12、加料口 13、旋风分离器 14、孔板流量计（d0=20mm
6、）,操作要点,干燥实验 取0.5kg干小麦放入热水中浸泡120分钟增至约0.75kg，取出后用布吸干表面水分；打开顶部进料口，加入待干燥小麦，再关闭进料口；设定干燥小麦的热空气温度约为65，启动风机及加热器，几分钟后空气温度稳定在设定值；改变空气流量调节阀，使孔板压降保持在某一数值（约3.5kPa）,待小麦开始流化后，进行第一次取样，同时记录相关操作参数；每次取出样品10g左右，放入密闭小盒内，称量湿重后放入烘箱将物料烘至绝干；间隔45分钟取样一次，共做10组数据，完成后，关闭加热器和风机；将所有样品放入烘箱，设定箱内温度为120，1小时后烘至绝干，称重。2、流化床水力学性能实验 向干燥器内加入固体物料或使用干燥实验中剩余的物料；只开启风机，调节空气流量，测定810组不同空气流量下的床层压降（上行/下行）。,实验数据处理,（一）流化曲线测定 表1：上行实验,表2：下行实验,以第一组数据为例：结果图象：,空气流量 m3/h,空气流速,m/s,二、确定干燥特性曲线（X、t床、u）：,小麦比表面积=1.23 m2/kg干小麦,平均含水率,以第三组数据为例：含水率,kg水/kg干绿豆,kg水/kg干绿豆,说明：为减小误差，本实验求取干燥速率时，使用平均含水率。,平均含水率,干燥速率,10-4kg/m2s,结果图象：,图二 小麦含水率、床层温度曲线,图三 干燥速率曲线,
