流化床干燥完稿.doc

实验名称 流化床干燥实验
一、 实验目的
1、了解掌握连续流化床干燥方法；
2、估算体积传热系数和热效率。
二、 实验原理
1、对流传热系数的计算

气体向固体物料传热的后果是引起物料升温Q1和水分蒸发Q2。其传热速率为：

式中：
Q1一湿含量为X2的物料从θ1升温到θ2所需要的传热速率
Q2一蒸发(kg／s)水所需的传热速率。
Cm2一出干燥器物料的湿比热·(KJ／kg绝干料·℃)
IV’—θm温度下水蒸气的焓，KJ／kg
IL’一θ1温度下液态水的焓，KJ／kg
流化床干燥器有效容积
脱水速率由物料衡算求出：

式中：

Gc一绝干料速率kg／s
G1一实际加料速率kg／s
W1，W2一分别为进出口湿基含水量，kg水/kg物料：
X1，X2一分别为进出口干基含水量， kg水/kg绝干物料，
G01，G11，一分别加料初重与余重，kg
Δ1一为加料时间 s
2、热效率η计算

Q蒸=W(2490+1.88t2—4.187θ1) (w) （7）
Q入由热量衡算求出：
Q入=Qp+QD=UpID+UDID （8）
式中：U、I一表示电压电流
P、D一表示预热器和干燥器
Q出=L(I2—I0)+Gc(I2’—I1’) (W) (9)

三、 仪器与试剂
设备流程图见图1,电路示意图见2。

图1 流态化干澡操作实验流程示意图
1-风机(旋涡泵)： 2-旁路阀(空气流量调节阀)； 3-温度计(测气体进流量计前的温度)； 4-压差计(测流量)；
5-孔板流量计：6-空气预热器(电加热器)： 7-空气进口温度计； 8-放空阀：9-进气阀：10-出料接收瓶；
11-出料温度计：12-分布板(80不锈钢丝网)·；13-流化床干燥器·(玻璃制品，表面镀以透明导电膜)；
14-透明膜电极引线：15-粉尘接收瓶；1 6-旋风分离器：17-干燥器出口温度计；18-取干燥器内剩科插口；
1 9-带搅拌器的直流电机(进固料用)： 20、21-原料(湿固料)瓶；22-压差计；23-干燥器内剩料接收瓶；
2 4-吸干燥器内剩料用的吸管(可移动)。

图2 实验台正面板面布置及加料、加热、保温电路
1-干燥器主体设备；2-加料器；3-加料直流电机（直流电机内电路示意图）；4-旋风分离器等：
5-测流量用的压差计； 6-测压计；7、8-预热器的电压、电流表； 9一用于加热(预热)器的调压器的旋钮；
10、11-干燥器保温电压、电流表： 12-用于干燥器保温的调压器的旋钮；1 3-直流电流调速旋钮：
1 4-直流电机电压(可调)；15-风机开关；1 6-电源总开关：R1-预热器(负载)；R2-干燥器(负载)。
主要技术参数：
1、流化床干燥器 (玻璃制品，用透明膜加热新技术保温，调电压控温)
流化床层直径D：Φ80×2毫米(内径76毫米)
床层有效流化高度h：80毫米(固料出口)，
总高度：530毫米
流化床气流分布器：80目不锈钢丝网(二层)
2、物料
变色硅胶：0.8—1.6毫米粒径，
绝干料比热Cs=0.783KJ／kg·℃(t=57℃)(查无机盐工业手册)
每次实验用是：500-600克(加水量30-40毫升)
3、空气流量测定
用自制孔板琉量计，材质—铜板：孔径—17.0毫米。C0=0.67

R一流量计示值mH2O
ρ一气体密度 kg／m3
实际气体体积流量随操作的压强和温度而变化，测量时需作校正。具体方法见实验七
四、 实验步骤
1、从准备好的湿料(适中工业天平称10g)中取出多于10g的物科，拿去用快速水份测定仪测进干燥器的物科湿度W1。
2、打开放空阀8和旁路阀3，关闭干燥器进气阀9，启动风机(按开关16,见图2)调节流量到指定读数 接通预热器电源，将其电压逐渐升高到120V左右，加热空气。在进气阀尚未打开前，将湿物料倒入料瓶，准备好出料接收瓶，当干燥器的气体进口温度接近60℃时，打开进气阀9，关闭放空阀8，调节阀2使流量计读数恢复至规定值。同时向干燥器通电，保温电压大小以在预热阶段维持干燥器出口温度接近于进口温度为准。基本稳定时，记录有关数据，包括干、湿球湿度计的值。启动直流电机，调速到指定值，开始进料，同时按下秒表，记录进料时间，并观察固粒的流化情况。
3、加料后注意维持进口温度t1不变，保温电压不变，气体流量计读数不变。
4、操作到有固料从出料口连续溢流时，再按一下秒表，记录出料时间。
5、连续操作30分钟左右。此期间，每隔一定时间(例如5分钟)记录一次有关数据，包括固料出口温度θ2。数据处理时，取操作基本稳定后的几次记录的平均值。
6、关闭直流电机旋钮，停止加料，同时停秒．表记录加料时间和出料时间，打开放空阀，关闭进气阀，切断加热和保温电源。
7、将干燥器的出口物料称量和测取含水量W2(方法同W1).放下加料器内剩的湿料，称量，确定实际加科量和出料量。并用旋涡气泵吸气取出干燥器内剩料、称量。吸出方法：停风机，将余料接收瓶23接到风机入口，其吸管24插入干燥器上口18内，全开旁路阀2，开风机抽净余料后的拔出。

五、 实验现象
1、调节旁路阀（空气流量调节阀）使得空气流量减小，而孔板压差也相应减小；
2、旁路阀与放空阀（工作时关闭不同步；
3、进气阀使得总流减小时，床层压降减小，孔板压差也减小。
六、 结果与讨论
由于仪器原因，流化床干燥实验制作了演示，从实验现象可知空气流量减小，而孔板压差也相应减小，床层压降减小，孔板压差也减小。
七、思考题
1、比较流化床干燥与洞道式气流干燥的优缺点及适用场合；
答：流化床干燥可实行自动化生产，是连续式干燥设备。干燥速度快，温度低，能保证生产质量，符合药品生产GMP要求。但是流化床反应器放大存在一定风险，催化剂磨损消耗也大。由于返混存在，原料转化也可能达不到完全。而洞道式干燥器的换热炉、物件、循环风扇之间循环流动，从而有比较合理的温度，湿度调控和排气方式，这样大大提高了换热率、干燥效率和产量，降低了干燥成本。
流化床干燥适用于散粒状物料的干燥，如医药药品中的原料药、压片颗粒料、中药；中剂、化工原料中的塑料树脂、柠檬酸和其它粉状、颗粒状物料的干燥除湿，还用于食品饮料；中剂，粮食加工，玉米胚芽、饲料等的干燥，以及矿粉、金属粉等物料。而洞道式干燥器适用于大量干燥的场合。
2、讨论实验误差原因及解决办法。
答：1、干燥器外壁带电，操作时严防触电，平时玻璃表面应保持干净。
2、实验前一定要弄清楚应记录的数据，要掌握快速水份测定仪的用法，正确测取固料进、出料含水量的数值。
3、实验中风机旁路阀2一定不能全关。放空阀8实验前后应全开，实验中应全关。
4、直流电机电压不能超过12V，控制(3—12V)。保温电压一定要缓慢升压。
5、注意节约使用硅胶，并严格控制加水量，绝不能过大，小于0.5毫米粒径的硅胶也可用来做为被干燥的物料。只是干燥过程中旋风分离器不易将细粉粒分离干净而被空气带出。