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℃范围内）数分钟，并打开进料口，将待干燥物料徐徐倒入，关闭进料口后，再打开风机，并确定风速在某一流量下操作。
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！
⒈ CPU: 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。
AI 9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：
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：
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／h
R—————孔板压差，单位kPa
2. 孔板流量计参数
1# 2#
C1 28.97 28.97
C2 0.45 0.45
附录四 筛网压降的计算公式与参数
1. 计算公式：
P＝C3VC4
式中 P———— kPa
Ⅴ————空气流量，m3／h
2．参数：
1# 2#
C3 1.73×10—4 6.35×10—5
C4 2。02 ｜ 2。2
第二篇：化工原理干燥实验
时间间隔总重量湿物重量干基含水量平均含水量干燥速率Xi-1-Xi
0201.567.21.96035241.969163-0.808-0.017623201.967.61.97797361.953744492.22290.0484586200.866.51.92951541.896475773.03120.0660799199.3651.86343611.825991193.43530.0748912197.663.31.78854631.748898683.63740.07929515195.861.51.70925111.669603523.63740.0792951819459.71.62995591.590308373.63740.07929521192.257.91.55066081.51541853.23330.07048524190.656.31.48017621.442731283.43530.0748927188.954.61.40528631.367841413.43530.0748930187.252.91.33039651.29074893.63740.07929533185.451.11.25110131.211453743.63740.07929536183.649.31.17180621.138766523.03120.06607939182.147.81.10572691.070484583.23330.07048542180.546.21.03524230.995594713.63740.07929545178.744.40.95594710.920704853.23330.07048548177.142.80.88546260.852422913.03120.06607951175.641.30.81938330.788546262.82910.06167454174.239.90.75770930.726872252.82910.06167457172.838.50.69603520.669603522.42490.05286360171.637.30.64317180.618942732.22290.04845863170.536.20.59471370.572687222.02080.04405366169.535.20.55066080.5308371.81870.03964869168.634.30.51101320.488986782.02080.04405372167.633.30.46696040.449339211.61660.03524275166.832.50.43171810.411894271.81870.03964878165.931.60.39207050.374449341.61660.03524281165.130.80.35682820.332599122.22290.0484588416429.70.308370.29074891.61660.03524287163.228.90.27312780.255506611.61660.03524290162.428.10.23788550.22466961.21250.02643293161.827.50.21145370.19383261.61660.0352429616126.70.17621150.162995591.21250.02643299160.426.10.14977970.136563881.21250.026432102159.825.50.1233480.114537440.80830.017621105159.425.10.1057269
