流化床干燥实验指导（dǎo）书

流化床干燥实验指导书-概述
热空气由多孔分布板底部送入，经多孔板而均匀分布并与板上的湿物料颗粒直接接触（chù）。当气速较（jiào）低时，颗粒层不动（dòng），热气流从颗粒层的缝隙中通过，这样的颗粒层称为固定床。当气速增（zēng）加至一定程度时，颗粒层开（kāi）始松动（dòng），当气速再增加运（yùn）载某个数值时（shí），颗粒将悬浮于上升的热气流中。此（cǐ）时的床层称为流化床。
流化状态下颗粒在热（rè）气流中上下翻（fān）动，相互（hù）碰撞、混合，气-固两相间充分接（jiē）触实现热、质传递，固体物料被干（gàn）燥。夹带有部分物料（liào）小颗粒的废气由顶部排出，经（jīng）旋风分离器进（jìn）行回收。达到预期干燥要求后，减少气速固体物料（liào）颗粒重新落下，并从出料管卸出。
流化状态下，气-两相（xiàng）间接触面（miàn）积大，传热、传质速率高（gāo）。与气流干燥相比，流化干燥（zào）器内物料（liào）停留时间长，而且可任意调节，产品的最综含水量可降的很低；操作时（shí）热空（kōng）气的流速较小，物料磨损小，废气中粉尘含量少，容易收集，操作（zuò）费用小，在工业上广泛应用。流化床干燥器结构简单，造价（jià）低，活动部件少，操作维修方便。

二、流化床干燥实验目的
1、掌握物料（liào）干燥速（sù）率（lǜ）曲线的测定方法。
2、了解（jiě）和掌握干燥操作的物料衡算、热量衡算及体积对流传热系数的估算方法。
3、了解（jiě）气（qì）固（gù）旋风分离的工（gōng）作原理。
三、流化（huà）床干燥实验装置外型图

四、实验（yàn）主要技术参数
1、该（gāi）实验装置主要（yào）由空（kōng）气旋涡泵、加热箱、流化床体、集尘器、加料斗、旋风分离、U型压差计（2根（gēn））、孔板流量计、电控（kòng）箱等部件组成。
2、空气旋涡泵为HG-1100型，功率为1.5Kw；风压为22KPa；风量为180m³/min。
3、U型压差计：是测量流化床的总塔（tǎ）压差，另一压差计是（shì）测量孔板流量计（jì）。
4、电控（kòng）箱：在电控（kòng）箱上装由智能温度仪表，测量固体物料进出口（kǒu）温度，电源开关、风机开关、按下开关旋钮对应的工作（zuò）开（kāi）始进行。
五、实验原（yuán）理
1、干燥（zào）速率曲线
若将湿物料置于一定的干（gàn）燥条件下，例如一定的温度、湿度和（hé）速度的空气流中，测定被干燥物料的质量和温度随（suí）时间的变化关系（xì），则得一曲线，即（jí）物料含水量-时间曲（qǔ）线。干燥过程分为三个阶段：（1）物料预热阶段（duàn）；（2）恒速干燥阶段；（3）降速干燥阶（jiē）段，空气中部（bù）分热量（liàng）用来加热物料，故物料含水量（liàng）随时间变化不大。由于物料表面存在自（zì）由水分，物（wù）料表面温（wēn）度（dù）等于湿球温度t_w，传入热（rè）量只（zhī）用来蒸发物料（liào）表面的水分，物料含水（shuǐ）量随时间成比例减少，干燥速率恒定且较大。到了第三阶（jiē）段，物料中含（hán）量减少到某一（yī）临界含水量时，由于物料（liào）内部水（shuǐ）分（fèn）的扩（kuò）散（sàn）慢于物料表面的（de）蒸（zhēng）发，不足以维持物料表面润湿，则物料表面将形成干区，干燥速率开始降低（dī），含水量越小，速率越慢，干燥曲线逐渐达到平衡含水量X^*而终止在降速阶（jiē）段，随着水分汽化量的减少，传入的湿热较汽化带出的潜热为（wéi）多，热空气部分热量用于加热物料。物（wù）料温度开始上升，（2）与（3）交点处的含水量称为（wéi）物料的临界含水量X_c。
干燥速率曲线只能通过实（shí）验测得，因为干燥速率（lǜ）不仅取决于空（kōng）气的性质和操作条件，而还受物料（liào）性质结构以及所含水分性（xìng）质的影响。
干燥速率U为单位时间在单位干燥面积（jī）上汽化的水分量m（H₂O），单位为（wéi）kg/(m².s）。用微分式表示为

式中（zhōng）U-干燥（zào）速率kg/(m².s）；
A-干燥面积，m²；
τ-相应的干燥时间（jiān），s；
m（H₂O）-汽化水分（fèn）量，kg;
物料的平均含水量：

式中X^*-某干燥（zào）速率下物（wù）料的平均水量，kg;
m湿,m湿（i+1）-分别为时间间隔（gé）内开始和终了时湿产物量,kg；
m_干-湿物料（liào）中绝干（gàn）物料（liào）的量，kg；
2、传质系（xì）数的（de）求取
（1）恒速阶段恒速干燥阶段的干燥速率U仅（jǐn）由（yóu）外部干燥条件决定，物料表面温度近于空气湿球温度t_w。在恒定的干燥条件下，物料表面与空气之间的传（chuán）热（rè）和传质速率分别（bié）用于下式表示

式中：Q-空气传（chuán）给物（wù）料的热量，KJ；
τ-干（gàn）燥时间，s；
A-干（gàn）燥面积，m²；
α-空气至物料表面的传（chuán）热膜系数，
t–空气温度，K；
t_w-湿物料表（biǎo）面温度（即空气的湿球温度），K；
m（H₂O）-由物料汽化至空气的水分量，kg；
K_H-以湿（shī）度差

为推动力的传质系数，kg/（m²）;
H-空气（qì）的湿度（dù），kg(水)/kg（干气）；
（2）降速阶段降速干（gàn）燥阶（jiē）段中（zhōng）干燥速率曲线的形状随物料内部结构以及所（suǒ）含水分性质不同而不同，因而干燥曲线只能通过实验得到，降速阶段干燥时间的计算可以根据速率（lǜ）曲线数据解求得，当降速阶段的干（gàn）燥速率近似看作与物（wù）料的自由水量X-X^*成正（zhèng）比时（shí），干燥速率曲线简化为直线。

K_X=U/（X-X^*）
式中K_X-以含水量差

为推动力的（de）比例系数，kg/(m²);
U-物（wù）料含水量为X时的干燥速率，kg/(m²);
X-在τ时的（de）物料含（hán）水量，kg/kg(干料)；
X^*-物料的平衡含水量X_C对于（yú）干燥（zào）装置的设计十（shí）分重要，不仅（jǐn）对于（yú）计算干燥速率（lǜ）、干燥时间以及干燥器的尺寸必不（bú）可少，而且由于影（yǐng）响阶段干（gàn）燥速率的（de）因（yīn）素不同，因而确定X_C值对于如何强化具体干燥过程也具有重要的意义。
六、实验（yàn）步骤
1、称取已准备好的固体物料。用快速水（shuǐ）分测定仪测定（dìng）其湿基含水量ω₁。
2、称取已准（zhǔn）备好的固体物料，倒入加料斗中，并准备好出料接收瓶。
3、打开风机开关，调节进料空气流量调节阀。
4、打开加热开关，调节电流的大小，以预热空气（qì）。
5、待（dài）空气进口（kǒu）温度升至60℃和出口温度基本稳（wěn）定（dìng）时，记录有关数据。
七、实验流程图