专题十六 流化干燥装置的正确操作（课件）-《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 《化工单元操作》（第1版）化工社 专题复习讲练测 1 一.考纲解读 二.知识点梳理和重点概念复习 三.真题或常考题讲解 四.课内练习及讲评 五.内容归纳小结 CONTENTS 01 一.考纲解读 02 二.知识点梳理和重点概念复习 03 三.常考习题练习与讲解 04 四.课内练习与讲解 05 五.课堂小结 目录 考纲解读 01 准确判断给定物料中哪些属于平衡水分、自由水分、结合水分和非结合水分。 水分蒸发量和空气消耗量的计算。 恒速干燥阶段特点以及降速干燥阶段原因。 判断流化床干燥器是哪种常见故障并给出处理方法。 常见考点： 01 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。 02 03 考纲解读 01 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。 考试要求： 考纲解读 01 选择题 关于干燥速率不同阶段特点的判断、影响干燥速率因素的简单识别 简答题 简述恒速干燥阶段和降速干燥阶段的特点及原因、说明干燥器常见的故障及处理方法 计算题 根据给定的物料初始和最终状态，计算水分蒸发量和空气消耗量 易考题型： [图片] 考纲解读 01 知识点思维导图： [图片] 知识点梳理和重点概念复习 02 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。 知识点梳理： [图片] 知识点梳理和重点概念复习 02 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。 知识点梳理： [图片] 知识点梳理和重点概念复习 02 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： 知识点梳理： 知识点梳理和重点概念复习 02 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： 知识点梳理： 知识点梳理和重点概念复习 02 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。 知识点梳理： [图片] 知识点梳理和重点概念复习 02 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。 知识点梳理： [图片] 知识点梳理和重点概念复习 02 六、干燥常见故障 知识点梳理： 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 发生死床 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 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 尾气含尘量过大 处理方法： 检查修理 调整风量和温度 检查操作指标 产生原因： 风压低或物料多 热风温度低 风量分布不合理 床层流动不好 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 知识点梳理和重点概念复习 02 重点概念复习： 1.干燥操作是在湿空气和湿物料之间进行的。干燥速率的快慢、干燥效果的好坏，不仅取决于湿空气的性质和流动状态，而且与湿物料所含水分的性质密切相关。 2.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。 3.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。 4.单位时间内、单位干燥面积上所汽化的水分的质量称作干燥速率，用符号U表示，其单位为kg水/（m²·s）。 常考题练习与讲解 03 选择题 1.冷热流体进行直接接触换热，此换热方法称为( )。 A.间壁式换热 B.混合式换热 C.蓄热式换热 D.对流传热 1.当p<100%时，物料的平衡水分一定是( )。 A.非结合水 B.自由水分 C.结合水分 D.临界水分 答案：B。 解析：当相对湿度 p＜100%时，物料中的平衡水分一定是自由水分。因为在相对湿度小于 100%的情况下，物料中还有可以被干燥除去的水分，这部分就是自由水分。 常考习题练习与讲解 03 选择题 2.在内部扩散控制阶段影响干燥速率的主要因素有( )。 A.空气的性质 B.物料的结构、形状和大小 C.干基含水量 D.湿基含水量 答案：B。 解析：在内部扩散控制阶段，影响干燥速率的主要因素是物料的结构、形状和大小。 常考习题练习与讲解 03 选择题 3.增加湿空气吹过湿物料的温度，则湿物料的平衡含水量( )。 A.增大 B.不变 C.下降 D.不能确定 答案：C。 解析：增加湿空气吹过湿物料的温度时，湿空气的相对湿度会降低，根据平衡含水量与空气相对湿度的关系，相对湿度降低湿物料的平衡含水量会下降。 常考习题练习与讲解 03 选择题 4.在( )阶段中，干燥速率的大小主要取决于物料本身的结构、形状和尺寸，而与外部的干燥条件关系不大。 A.预热 B.恒速不变 C.降速干燥 D.以上都不是 答案：C。 解析：在降速干燥阶段，干燥速率的大小主要取决于物料本身的结构、形状和尺寸，而与外部的干燥条件关系不大。 常考习题练习与讲解 03 选择题 5.流化床干燥器尾气含尘量大的原因是( )。 A.风量大 B.物流层高度不够 C.热风温度低 D.风量分布分配不均匀 答案：A。 解析：风量大时，会使流化床内的颗粒被高速气流携带，从而导致尾气含尘量大。 常考习题练习与讲解 03 选择题 6.某物料在干燥过程中达到临界含水量后的干燥时间过长，为提高干燥速率，下列措施中最为有效的是( )。 A.提高气速 B.提高气温 C.提高物料温度 D.减小颗粒的粒度 答案：B。 解析：提高气温能增加传热推动力，从而提高干燥速率，在物料达到临界含水量后的降速干燥阶段较为有效。 常考习题练习与讲解 03 选择题 7.下列条件中，影响恒速干燥阶段干燥速率的是( )。 A.湿物料的直径 B.湿物料的含水量 C.干燥介质流动速度 D.湿物料的结构 答案：C。 解析：在恒速干燥阶段，干燥速率主要取决于外部条件。干燥介质流动速度会影响对流传热和传质系数，从而影响恒速干燥阶段的干燥速率。 常考习题练习与讲解 03 选择题 8.影响干燥速率的主要因素除了湿物料、干燥设备外，还有一个重要因素是( )。 A.干物料 B.平衡水分 C.干燥介质 D.湿球温度 答案：C。 解析：影响干燥速率的主要因素有湿物料、干燥设备以及干燥介质。 常考习题练习与讲解 03 判断题 1.在其他条件相同的情况下，干燥过程中的空气消耗量通常在夏季比冬季为大。 ( ) 答案：错误。 解析：夏季气温高，空气的饱和湿度相对较大，在其他条件相同的情况下，容纳水分的能力相对较强，所以干燥过程中的空气消耗量通常在夏季比冬季小。 常考习题练习与讲解 03 判断题 2.同一物料，如恒速阶段的干燥速率加快，则该物料的临界含水量将增大。 ( ) 答案：正确。 解析：如果恒速阶段的干燥速率加快，意味着在相同的外部条件变化下，物料表面水分蒸发更快。为了保持这种较快的干燥速率进入降速阶段，所以临界含水量会增大。 常考习题练习与讲解 03 判断题 3.非结合水分存在于物料内部。 （ ） 答案：错误。 解析：非结合水分主要存在于物料表面。 常考习题练习与讲解 03 判断题 4.提高干燥介质温度一定能提高干燥速率。 （ ） 答案：错误。 解析：对于热敏性物料，提高干燥介质温度可能导致物料变质，不一定能提高干燥速率。 常考习题练习与讲解 03 判断题 5.流化床干燥器常见故障只有物料结块和流化不良。 （ ） 答案：错误。 解析：流化床干燥器常见故障还有尾气含尘量高、设备堵塞等。 常考习题练习与讲解 03 填空题 1.降速干燥阶段，干燥速率与 关系较大。 答案：物料的含水量。 解析：降速干燥阶段，随着物料含水量的降低，干燥速率与物料含水量关系密切。 常考习题练习与讲解 03 填空题 2.非结合水分主要存在于物料的 。 答案：表面。 解析：非结合水分在物料表面，结合力较弱。 常考习题练习与讲解 03 填空题 3.结合水分通常在干燥 被去除。 答案：后期。 解析：结合水分较难去除，一般在干燥后期随着平衡水分一起被去除。 常考习题练习与讲解 03 填空题 4.干燥介质温度升高，干燥速率会 。 答案：提高。 解析：温度升高，提供的能量增加，干燥速率提高。 常考习题练习与讲解 03 填空题 5.流化床干燥器常见故障有物料结块、流化不良和 等。 答案：尾气含尘量高。 解析：流化床干燥器常见的故障包括物料结块、流化不良、尾气含尘量高等。 课内练习与讲解 04 计算题 1.100kPa下，用空气干燥含水量为30%(湿基)的湿物料，每小时处理湿物料量为1200kg，干燥后产品含水量为5%(湿基)。空气的初温为20℃，相对湿度为60%，经预热至120℃后进入干燥器，离开干燥器时的温度为40℃，相对湿度为80%。试求： ①水分蒸发量； ②绝干空气消耗量。 课内练习与讲解 04 计算题 答：水汽蒸发量为315.81kg/h。 ①水分蒸发量： 课内练习与讲解 04 计算题 答：绝干空气消耗量为 10457.28 kg（干）/h。 ②绝干空气消耗量： 由于进出预热器湿空气的湿度不变 课内练习与讲解 04 计算题 2.某厂日产硫黄5000t，硫黄的湿基含水量由6%将至0.5%。求每小时水分的汽化量。 答案：日产硫黄5000t，则每小时产量为5000÷24≈208.33t/h 初始湿基含水量为6％，即每100t硫黄中含水6t 那么初始含水量为208.33×6％＝12.5t/h 最终湿基含水量为0.5％，则最终含水量为208.33×0.5％＝1.042t/h 每小时水分的汽化量 = 初始含水量 - 最终含水量 =12.5-1.042=11.458t/h 课内练习与讲解 04 简答题 1.使用对流干燥热敏性物料需要注意些事项? 答案：使用对流干燥热敏性物料需注意——控制干燥介质温度不能过高，湿度要适宜；选择合适干燥设备，如真空或冷冻干燥器，流化床要控制流化速度和风量；严格控制操作参数；对物料进行适当预处理和及时后处理，如粉碎、预干燥、冷却和包装等，同时注意避免在处理过程中对物料造成不良影响，以确保热敏性物料在干燥过程中品质不受损。 课内练习与讲解 04 简答题 2.干燥操作中，为何要控制空气流量及出温度? 答案：在干燥操作中，控制空气流量可调节干燥速率，流量大则传热传质快但能耗可能增加。控制空气出口温度能防止物料过热受损，温度过高可能破坏物料性质，过低则干燥效率低。合理控制两者可确保干燥过程高效稳定进行，同时节约能源、保证物料质量，实现最佳的干燥效果。 课内练习与讲解 04 简答题 3.为提高干燥速率，可以从哪些方面进行改进？ 答案：为提高干燥速率，可以从湿物料、干燥介质和干燥设备等方面进行改进。对于湿物料，可以优化粒度分布、降低含水量；对于干燥介质，可以提高温度、降低湿度、增加流速；对于干燥设备，可以优化结构设计、提高密封性、确保良好的流化效果。 课内练习与讲解 04 简答题 4.流化不良的原因及解决措施有哪些？ 答案：流化不良的原因可能是物料粒度不均匀、风分布不均、设备故障等。解决措施包括优化物料粒度分布、调整风分布系统、检查和维修设备，确保设备正常运行。 课内练习与讲解 04 简答题 5.降速干燥阶段的原因是什么？ 答案：降速干燥阶段是因为随着干燥的进行，非结合水分被去除后，开始去除结合水分和平衡水分。此时，干燥速率下降，主要受物料内部水分扩散速度的限制，与物料的结构、形状和尺寸等因素关系较大。 课堂小结 05 在本次课程中，我们深入学习了多个重要知识点。 首先，了解了平衡水分与自由水分、结合水分与非结合水分的概念，明确了不同类型水分在干燥过程中的特性。在干燥过程物料衡算方面，掌握了水分蒸发量和空气消耗量的计算方法。对于干燥速率，我们认识到恒速干燥阶段和降速干燥阶段的特点。恒速干燥阶段主要受干燥介质等外部因素影响，去除非结合水分；降速干燥阶段则与物料自身性质关系密切，开始去除结合水分和平衡水分。同时，我们还探讨了影响干燥速率的因素，包括湿物料的粒度、含水量和热敏性等，干燥介质的温度、湿度和流速，以及干燥设备的结构和操作方式。此外，我们还学习了流化床干燥器的常见故障及处理方法，为实际操作中遇到的问题提供了解决思路。 通过本课程的学习，同学们对流化干燥装置的正确操作有了更全面的认识和理解，希望大家在今后的学习和实践中能够灵活运用所学知识，确保干燥过程的高效、稳定运行。 课堂小结 05 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：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。 感谢观看 $$