专题十六 流化干燥装置的正确操作（讲义）-《化工单元操作》（化工社） 专题复习讲练测

专题十六 流化干燥装置的正确操作（教案）-《化工单元操作》化工社-专题复习讲练测 [考纲要求] 1.结合具体案例，分析不同干燥阶段对干燥效果的影响，并提出相应的操作建议。 2.给定一种物料的状态和环境条件，能够判断其中的平衡水分、自由水分、结合水分和非结合水分的含量范围。 3.能够迅速判断干燥器故障并采取有效的措施进行处理。 [课时安排] 2课时 [知识梳理] 一、平衡水分与自由水分 在一定条件下，若物料表面产生的水蒸气分压等于空气中的水汽分压，即两者处于平衡状态，此时物料中所含水分不会因为与空气接触时间的延长而有增减，此种状态下，物料中所含水分为该物料的平衡水分(或平衡含水量)，即不能用干燥方法除去的水分，用符号 表示，其单位为：kg水/kg干料。图6-15为某些物料的干燥平衡曲线。 二、结合水分与非结合水分 结合水分是指以化学力、物理化学力或生物化学力等与物料结合紧密的水分，其饱和蒸气压低于同温下纯水的饱和蒸气压，是物料中较难除去的水分。通常，存在于物料中毛细管内的水分、细胞壁内的水分、结晶水以及物料内可溶固体物溶液中的水分，都是结合水分。 非结合水分是指机械地附着在物料表面或积存于大孔中的水分，其饱和蒸气压等于同温下纯水的饱和蒸气压，是物料中较易除去的水分。 三、水分蒸发量 如图6-17所示，设进入干燥器的湿物料中干物料量为，其单位为kg/s，湿物料的干基含水量为，干燥器出口产品的干基含水量为，单位时间内通过干燥器湿物料所蒸发的水分量用符号W表示，其单位为kg水/s。根据物料衡算可得： 四、空气消耗量 设干燥所需的干空气消耗量为V，进入干燥器前的湿空气湿度为、出口时的湿度为 ，若在干燥过程中，无物料损失，则湿空气吸收的水分量应与湿物料蒸发的水分量相等，即： 联立上面两式，可得空气消耗量为： 五、影响干燥速率的因素 影响干燥速率的因素主要有三个方面：湿物料、干燥介质、干燥设备，这三者又是相互关联的。 物理结构、形状与大小、物料层厚薄以及水分与物料的结合方式等，都会影响干燥速率。在干燥第一阶段，尽管物料的性质对干燥速率影响较小，但物料的形状、大小、物料层的厚薄等都会影响物料的临界含水量。在干燥第二阶段，物料的性质和形状对于燥速率有决定性的影响，水分与物料结合得越紧密，且堆积在一起，则干燥速率越小。 此外物料的温度越高，干燥速率越大。物料最初、最终以及临界含水量决定了干燥各阶段所需干燥时间的长短。决定了干燥各阶段所需时间的长短。 干燥介质的温度越高、湿度越低，则干燥第一阶段的干燥速率越大，但应注意不损坏物料，尤其对于热敏性的物料，更要注意温度的控制。 提高干燥介质的流速可以提高干燥第一阶段的干燥速率，且干燥介质的流动方向垂直于湿物料表面较平行时干燥速率要大。在干燥第二阶段，流速和流向对干燥速率的影响不大。 此外，干燥器的结构对干燥速率也有较大的影响。例如在相同的条件下，经过气流干燥器干燥的湿物料比厢式干燥器所干燥的湿物料除水率高。很多新型干燥器就是针对某些因素进行设计的，目的就是提高干燥速率。 六、干燥常见故障 1.发生死床 产生原因：入炉物料太湿或块多；热风量少或温度低；床面干燥层高度不够；热风分布不均匀 处理方法：降低物料水分；增加风量、提高温度；缓慢出料，增加干料层厚度；调整进风阀的开度 2.尾气含尘量过大 产生原因：分离器破损导致效率下降；风量大或炉内温度高；物料颗粒太小 处理方法：检查修理；调整风量和温度；检查操作指标 3.床层流动不好 产生原因：风压低或物料多；热风温度低；风量分布不合理 处理方法：调节风量或物料量；加大加热蒸汽量；调节进风阀门 [真题练讲] 1.（2022年浙江省统一考试）物料中的平衡水分随温度的升高而( )。 A.增大  B.减小  C.不变  D.以上都不是 【答案】B。 【解析】一般情况下，物料中的平衡水分随温度的升高而减小。温度升高，空气的饱和湿度增大，相对湿度降低，使得物料能容纳的平衡水分减少。 2.（2021年山东省统一考试）干燥过程中可以除去的水分是( )。 A.结合水分和平衡水分  B.结合水分和自由水分 C.平衡水分和自由水分  D.非结合水分和自由水分 【答案】B。 【解析】在干燥过程中，可以除去的水分是结合水分和自由水分。结合水分虽然与物料结合力较强，但在一定条件下也可以被去除；自由水分是能够比较容易被干燥除去的水分。平衡水分是在一定空气状态下，物料中不能被干燥除去的水分，所以不能在干燥过程中被除去；非结合水分只是自由水分中的一部分，表述不全面。  3.（2021年浙江省统一考试）干燥介质的流速过快，可能会导致（  ）。 A.干燥速率降低 B.物料损失增加 C.设备磨损加剧 D.水分蒸发量减少 【答案】C。 【解析】干燥介质流速过快可能会使设备磨损加剧。 4.（2023年四川省统一考试）平衡水分与自由水分的总和等于（  ）。 A.物料的总含水量 B.结合水分 C.非结合水分 D.干燥后物料的含水量 【答案】A。 【解析】平衡水分与自由水分之和是物料的总含水量。 5.（2020年浙江省统一考试）在干燥过程中，若空气消耗量过大，可能会（  ）。 A.提高干燥效率 B.浪费能源 C.降低干燥速率 D.使物料结块 【答案】B。 【解析】空气消耗量过大会浪费能源。 [限时练讲] 1.流化床干燥器流化不良的原因可能是（  ）。 A.物料粒度太大 B.干燥介质温度过高 C.空气消耗量过小 D.物料含水量过低 【答案】A。 【解析】物料粒度太大可能导致流化不良。 2.非结合水分主要存在于（  ）。 A.物料的内部 B.物料的表面 C.与物料结合紧密的部位 D.物料的结晶水 【答案】B。 【解析】非结合水分主要存在于物料表面。 3.恒速干燥阶段主要受（  ）因素控制。 A.物料内部结构 B.干燥介质的性质 C.物料的化学成分 D.干燥设备的品牌 【答案】B。 【解析】恒速干燥阶段主要受干燥介质性质控制。 4.降速干燥阶段，干燥速率与（  ）关系较大。 A.空气流速 B.物料的粒度 C.物料的含水量 D.干燥介质的温度 【答案】C。 【解析】降速干燥阶段，干燥速率与物料的含水量关系较大。 5.湿物料的含水量增加，干燥速率会（  ）。 A.不变 B.降低 C.升高 D.先升高后降低 【答案】B。 【解析】湿物料含水量增加，干燥难度增大，干燥速率降低。 6.影响干燥速率的因素中，最容易控制的是（  ）。 A.湿物料的性质 B.干燥介质的温度和流速 C.干燥设备的类型 D.物料的初始含水量 【答案】B。 【解析】干燥介质的温度和流速相对容易控制。 7.结合水分的去除需要（  ）。 A.较高的温度和较长的时间 B.较低的温度和较短的时间 C.与非结合水分相同的条件 D.不需要特殊条件 【答案】A。 【解析】结合水分的去除需要较高的温度和较长的时间。 8.干燥设备对干燥速率有哪些影响？ 【答案】不同类型的干燥设备内部结构和操作方式不同，会影响干燥速率。例如，流化床干燥器的流化效果、设备的密封性等因素都会影响干燥速率。良好的设备设计可以提高干燥效率。 9.结合水分与非结合水分有何不同？ 【答案】结合水分与物料结合力较强，非结合水分与物料结合力较弱。结合水分较难去除，通常在干燥后期被去除；非结合水分容易去除，一般在干燥初期就可被除去。 10.简述干燥过程中物料衡算的重要性。 【答案】物料衡算在干燥过程中非常重要。通过计算水分蒸发量和空气消耗量，可以确定干燥设备的处理能力和运行成本。同时，物料衡算有助于优化干燥工艺，提高干燥效率。 11.物料结块的原因及处理方法是什么？ 【答案】物料结块的原因可能是物料湿度大、干燥温度过低或过高、流化速度不合适等。处理方法包括调整干燥参数，如提高干燥温度、优化流化速度；对物料进行预处理，如破碎结块的物料。 12.如何降低尾气含尘量？ 【答案】可以通过安装除尘器、优化干燥参数、调整物料进料方式等方法降低尾气含尘量。除尘器可以有效地捕集尾气中的粉尘，优化干燥参数可以减少粉尘的产生，调整进料方式可以减少物料的飞扬。 [学法建议] 重点复习知识点： 1.在一定的空气条件下，根据物料中的水分能否除去可分为平衡水分与自由水分；根据其除去的难易程度分为结合水分与非结合水分。 2.物料衡算需要解决的计算内容有两个：将湿物料干燥到指定的含水量所需蒸发的水分量以及干燥过程中需要消耗的空气量。 3.影响干燥速率的因素主要有三个方面：湿物料、干燥介质、干燥设备，这三者又是相互关联的。 4.物料的干燥速率取决于表面水分的汽化速率和内部水分的扩散速率，其干燥过程可以分为恒速干燥和降速干燥两个阶段。 阅读相关教材和课堂笔记，梳理重点知识点和关键概念。制作复习提纲或思维导图，以帮助理清知识框架和内部逻辑。进行练习题和例题的练习，加深对知识的理解和应用。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$