化工原理 9沸腾干燥实验

PAGEPAGE6实验九沸腾干燥实验一实验目的⒈熟悉单级流化床干燥设备的结构与操作。⒉测定被干燥物料的床层压降与空塔气速的关系曲线。⒊测定被干燥物料的含水量随干燥时间的变化曲线。⒋测定干燥速度曲线、临界含水量、恒速干燥阶段的传质系数KH及降速干燥阶段的比例系数KX。二实验原理气体通过颗粒床层的空塔气速小于颗粒的沉降速度时，颗粒床层为固定床。此情况下床层压降随气速增大而增大。气体空塔气速大于颗粒的沉降速度时，颗粒将悬浮于气流中并作上下运动，床层成为流化床，此时压降随空塔气速基本不变。干燥速度曲线是干燥速度随物料的干基含水量变化的关系曲线。干燥速度是物料单位面积单位时间除去的水分质量，用U表示,其单位为kg水分/(单位面积·单位时间)。物料的含水量常用湿基含水量与干基含水量表示，分别用W与X表示，单位分别为kg水/kg湿物料与kg水/kg绝干物料。三实验装置与流程本装置主要包括三部分：流化床干燥设备、调节仪表和控制系统。下面分别加以说明：本装置的所有设备，除床身筒体一部分采用高温硬质玻璃外，其余均采用不锈钢制造，因此耐用、美观。床身筒体部分由不锈钢段（内径100mm，高100mm）和高温硬质玻璃段（内径100mm，高400mm）组成，顶部有气固分离段（内径150mm，高250mm）。不锈钢段筒体上设有物料取样器、放净口、温度计接口等，分别用于取样、放净和测温。床身顶部气固分离段设有加料口、测压口，分别用于物料加料和测压。空气加热装置由加热器和控制器组成，加热器为不锈钢盘管式加热器，加热管外壁设有1mm铠装热电偶，它与人工智能仪表、固态继电器等，实现空气介质的温度控制。同时，计算机可实现对仪表的控制。空气加热装置底部设有空气介质的干球温度和湿球温度接口，以测定空气的干、湿球温度。本装置的旋风分离器，可除去干燥物料的粉尘。沸腾干燥实验装置流程如图8―1所示。图8―1沸腾干燥实验装置流程图1、空气加热器2、放净口3、不锈钢筒体4、取样口5、玻璃筒体6、气固分离段7、加料口8、旋风分离器9、孔板流量计｜1o、风机11、湿球温度水筒．每套装置设有7块仪表：加热器温控、床身温度、干球温度、湿球温度、空气流量、空气压力、床层压降。四实验步骤1准备工作：①将电子天平开启，并处于待用状态；②将快速水分测定仪开启，并处于待用状态；③准备一定量的被干燥物料（以绿豆为例，约2kg），取1﹒5kg左右放入热水（或沸水）中泡数分钟，取出，并用干毛巾吸干表面水分，待用；④往湿球温度计水筒中补水，但液面不得超过警示值。2床身预热阶段：启动风机及加热器，设定加热管表面温度（在80～100℃3测定干燥速率曲线：①取样：用取样管（推入或拉出）取样，每隔5～10分钟一次，取出的样品放入小器皿中，并记上编号和取样时间，待分析用。共做8～10组数据，做完后，关闭加热器和风机的电源；②记录数据，在每次取样的同时，要记录床层温度、空气干、湿球温度和流量、床层压降等。4测定流化曲线：将气量控制阀开至最大，待数分钟后，调节控制阀开度（关小），每次改变开度（改变风速），记录相应的床层压降和空气流量，直至阀门关闭，约8～10组数据。注意事顼（1）加料时，要停风机，加料速度不能太快；（2）取样时，取样管推拉要快，管槽口要用布覆盖，以免物料喷出；（3）湿球温度计补水筒液面不得超过警示值；（4）电子天平和快速水分测定仪要按使用说明操作。五实验记录及数据整理(略)六问题与讨论(略)附录一干燥实验数据采集程序的安装与使用（一）硬件与系统配制要求！⒈CPU:奔腾／166以上：⒉内存：16兆以上；⒊显示器：VGA彩显，1024×768像素点；⒋系统：WIN95，WIN98∶⒌通讯口：1个RS－232串行通讯口；1个RS－232与RS－485转换块。（二）计算机与仪表间的通讯计算机靠RS－232串行通讯口与AI工业调节器进行通讯。AI工业调节器是以RS－485方式进行通讯的，所以一个通讯口可以接多块仪表，由于计算机上的通讯口都是RS－232口，所以需要一个RS－232与RS－485的转换器。其接线方式为：AI工业调节器中的17、18号接线柱分别与9针插头的1、2路连接，再接上RS―232与RS－485转换器，再接入计算机。AI9针插头RS232——RS485￣计算机图8―2计算机与仪表间通讯接线方式图（三）软件安装在WIN95或WIN98系统下运行光盘中“干燥实验”目录下的SETUP。EXE，启动安装向导，安装数据采集与控制程序，安装完毕必须重新启动系统，才能运行本软件。安装程序自动在“开始”莱单的“程序”项中建立一个“干燥实验”的快捷方式。点击此快捷方式，便可运行数据采集与控制软件。（四）干燥实验数据采集系统的运行与使用当系统安装完毕后，启动程序。若为第一次运行此软件，屏幕中会出现一个提示框，要求用户输入孔板流量计的参数和筛网压降参数。点击确定后，此时屏幕上会出现：1.数据采集当选择数据采集顼后，程序会要用户输入要保存数据的文件名，当用户输入文件名后，出现一个询问框，询问用户是要做“测定流化曲线”实验，还是“测定干燥速率”实验，当用户选择测定流化曲线后，程序进入主画面，并开始实社。当用户选择测定干燥速率后，程序进入主画面，并出现一个“开始实验”按钮，点击此按钮，即开始实验。主画面即为干燥实验的流程图（见图8—3），在此图中1数字显示框为空气进口温度（即干球温度（℃），2数字显示框为床层压降（kPa），3数字显示框为床层温＝度（℃），4数字显示框为空气压力（kPa），5数字显示框为孔板压差（kPa），6数字显示框为湿球温度（℃），7数字显示框为加热器控温（℃），8数字显示框为空气流量（m3／h）。在画面上面有一排6个按钮，其分别为：〝选择实验〞，〝数据存盘〞，〝数据打印〞，〝查看数据〞，〝另存数据〞，〝退出〞。①选择实验选择此功能，出现一个询问框，询问用户是要做“测定流化曲线”实验，还是“测定干燥速率”实验，当用户选择测定流化曲线后，程序返回主画面，并开始实验。当用户选择测定干燥速率后，程序返回主画面，并出现一个“开始实验”按钮，点击此按钮，即开始实验。②数据存盘将当前最新的数据存入前面选定的数据文件中。③数据打印将当前最新的数据从打印机中打印出来。（必须接上打印机）④查看数据选此功能时，会拉出一小莱单：实验数据实验结果若选“实验数据”，画面中出现一列表框，将当时正在做的实验（如“流化曲线”或“干燥速率”实验）中所有记录的数据全部列出来，供用户查看，若用户对某一组数据不满意，可以删除。若选“实验结果”，如果是正在做“流化曲线”实验，则画面中出现一以床层压降P（kPa）为纵坐标，以流化床中的空气流速u（m／s）为横坐标的双对数坐标系，并将实验点在坐标系中绘出。如果是正在做“干燥速率”实验，则因缺少数据而不能使用本功能。图8―3干燥实验的流程图主画面⑤另存数据选此功能，屏幕中出现一个询问框，要用户输入新的路径及文件名，当用户输入完毕，并点击“确定”后，以前记录的数据将存入新的文件，并将在此之后所记录的新的数据也存入新的数据文件中。⑥退出选此按钮时，程序退出采集回到主莱单。由于在实验中，空气加热器温度是受仪表控制的，控制温度随仪表中的设定值（Sv值）的改变而变，本软件可修改仪表的设定值，具体方法为：用鼠标指到加热器控温的显示框，此时，鼠标的游标将变成手的形状，点击此显示框，会出现一个询问框，要用户输入相应仪表的Sv值，当用户输入该值后，软件通过通讯将相应仪表上的Sv值修改。做“干燥速率”实验时，屏幕的右上角回会显示时钟，当点击记录数据时，会在时钟的下方显示记录本组数据的时间。用户可以根据此时间与时钟来确定记录数据的时间间隔。2.显示结果当用户在菜单中选择“显示结果”时，出现一个下拉莱单：流化曲线干燥速率用户选择“流化曲线”后，程序首先询问用户要处理的数据文件名，然后，出现一列表框，将此数据文件中相应数据列在列表框中，此时若用户对某一组或某几组数据不满意，可以将其删除。用户点“退出”后，进入另一画面，在双对数坐标系中画出床层压降与空气流速的关系。退出此画面后，在一列表框中列出床层压降与空气流速的数据，点击“退出”，则退回主莱单。用户选择“干燥速率”后，程序首先询问用户要处理的数据文件名，然后，出现一列表框，将此数据文件中相应数据列在列表框中，此时若用户对某一组或某几组数据不满意，可以将其删除。用户点“退出”后，进入一画面，在直角坐标系中画出干燥速率与平均含水量的关系。退出此画面后，在一列表框中列出干燥速率与物料平均含水量的数据，点击“退出”，进入另一画面，在直角坐标系中画出物料含水量与时间的关系。退出此画面后，在一列表框中列出物料含水量与时间的数据，点击“退出”，则退回主菜单。3.修改参数选此功能时，屏幕中会出现一个提示框，要求用户输入孔板流量计的参教和筛网压降参数。点击确定后，退回主莱单。4.退出当用户在主菜单中选“退出”时，即结束程序的运行。附录二干燥装置各个仪表的单位及参数设定附录三孔板流量计的计算公式与参数1.孔板流量计计算公式Ⅴ＝C1RC2式中Ⅴ—————流量，单位m3／hR—————孔板压差，单位kPa2.孔板流量计参数1#2#C128.9728.97C20.450.45附录四筛网压降的计算公式