課程設(shè)計(jì)--臥式多室流化床干燥器裝置的設(shè)計(jì)

1、化工原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書設(shè)計(jì)名稱：臥式多室流化床干燥器裝置的設(shè)計(jì)一設(shè)計(jì)任務(wù)書 2二設(shè)計(jì)內(nèi)容概述 22.1 設(shè)計(jì)目的 22.2 干燥流程簡(jiǎn)介及臥式多室流化床干燥意義簡(jiǎn)述 3三工藝計(jì)算 43.1 物料和熱量衡算 43.2 流化速度的確定 53.3 流化床層底面積的計(jì)算 63.4 干燥器的長(zhǎng)度和寬度 73.5 干燥器的高度 73.6 干燥器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8四附屬設(shè)備的選型 94.1 送風(fēng)機(jī)和排風(fēng)機(jī) 94.2 氣固分離設(shè)備 94.3供熱設(shè)備 94.4供料設(shè)備 9五數(shù)據(jù)匯總 10六認(rèn)識(shí)與體會(huì) 11七參考文獻(xiàn) 112. 操作條件1）干燥介質(zhì)熱空氣初始濕度 H00.01 kg水/ kg 干氣預(yù)熱器入口溫度 t

2、025c離開預(yù)熱器溫度 t 180 C2）物料入口溫度 130c3）加熱介質(zhì)飽和蒸汽、壓強(qiáng) 392.4kPa4）操作壓強(qiáng)常壓5）設(shè)備工作日每年 330天，每天 24 小時(shí)連續(xù)運(yùn)行6）廠址根據(jù)需要選定3. 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)1）物料參數(shù) 顆粒平均粒徑 d0.14mm顆粒密度 s1730kg /m3堆積密度 b800 kg /m3臨界濕含量 X00.013（干基）干物料比熱容 cs1.47kJ/(kg. c )2）物料靜床層高度 Z00.15 m3）為 3000 kg /h 。臥式多室流化床干燥裝置的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)任務(wù)書1. 設(shè)計(jì)題目 試設(shè)計(jì)一臺(tái)臥式多室流化床干燥器， 用于干燥顆粒狀化肥， 將其含水量從 0.

3、04 干燥至 0.004 （干基），生產(chǎn)能力（以干燥產(chǎn)品計(jì)）干燥裝置熱損失為有效傳熱量的 15。設(shè)計(jì)內(nèi)容概述1設(shè)計(jì)目的1）培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用化工原理課程及有關(guān)知識(shí)進(jìn)行化工工藝設(shè)計(jì)的能力； 2）在培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)能力的同時(shí)，建立正確的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)方法。2干燥流程簡(jiǎn)介及臥式多室流化床干燥意義簡(jiǎn)述 臥式多室流化床干燥器的橫截面制成長(zhǎng)方形。用垂直擋板分隔成多室（一般為 4-8 室），擋板與多孔板間留有一定間歇（一般為幾十毫米）使物 料能夠通過(guò)。 濕物料加入后好像液體一樣由第一室依次流經(jīng)各室， 至最后一 室卸出。由于擋板的作用， 各室的物料不可能像單室干燥那樣互相交混。 物 料由一室依次流經(jīng)各室時(shí)其濕含量亦依次

4、減小。所以產(chǎn)品的干燥程度均勻， 這是臥式干燥器的主要優(yōu)點(diǎn)。來(lái)自氣流干燥器的顆粒狀物料用星型加料器加到干燥器的第一室，依次經(jīng)各室后，于403C下離開干燥器。濕空氣由送風(fēng)機(jī)送到翅片加熱器升濕到 80C后進(jìn)入干燥器，經(jīng)過(guò)與懸浮物料接觸進(jìn)行傳熱傳質(zhì)后溫度降到67 C。廢氣經(jīng)旋風(fēng)分離器凈化后由抽風(fēng)機(jī)排至大氣。空氣加熱器以392.4kPa的飽和水蒸氣作載熱體。流程中采用前送后抽式供氣系統(tǒng)，維持干燥器在略微負(fù) 壓下工作。L岀口料臥式裟室塑流化床干燥機(jī)2,隔板 3.排風(fēng)機(jī)4.施罠分育器5.植環(huán)下料管6.拓?L板1.空吒預(yù)熱禍8.空汽過(guò)濾齡9鼓風(fēng)機(jī)工藝計(jì)算1.物料衡算和熱量衡算(1)物料衡算GcXiX2G2(1

5、 W2)3000 (1 0.004) 2988kg/h0.040.041671 0.040.0040.0041 0.004Gc(X1 X2)2988 (0.04167 0.004) 112.56kg/hW 112.56H2 H1 H2 0.01(2) 空氣和物料出口溫度的確定空氣的出口溫度 t2應(yīng)比出口處濕球溫度高出2050C(這里取 35C)即t2 tw 35W2由t,80 C及出 0.01查焓濕圖，得tw132 C,近似取tw2 tw 32 C,于是:t232 3567 C物料離開干燥器的溫度2由下式計(jì)算，即rtw2 Xo七22t2 tw,%(X2 X*) Cs(t2tw2)(-X-)CS

6、(t2tw2)X 0 Xg(X0 X ) Cs(t2 tw2)由水蒸氣表查得 rtw 247205kJ/kg, 將有關(guān)的數(shù)據(jù)代入上式，即67-2472.5 0.013 2472 5 (0.004 - 0)- 1.47(67 - 32) ( 0.00 - 0 )47 (6732)2472.5 X ( 0.013 0)- 1.47 X (67 - 32)2 =0.013 - 067-32解得 2=40.3 C(3) 干燥器的熱量衡算干燥器中不補(bǔ)充熱量，故Qd 0，因而可用下式進(jìn)行計(jì)算，即Q Qp Q1 Q2 Q3 Ql式中 Q1 W(r0 Cpvt2 Cpl 1) 112.56 (2500 1.8

7、8 67 4.19 30) 86.04kwQ2 Gg 21) Gc(Cs 4.叫)(21)2988 (1.47 4.19 0.004) (40.3 30) 12.71kwQ3 V(1.01 1.88H。)(t2 to) 0.012VkwQp V(1.01 1.88 0.01) (80 25) 0.01572Vkw 因?yàn)楦稍镅b置熱損失為有效傳熱量的15%,即Ql 0.15 Q2)0.15 (86.04 12.71) 14.81kw將上面各式代入熱量衡算式，便可解得空氣耗用量，即0.01572V86.04 12.71 0.012V解得 V 30527 kg/h又由V112.56H2 0.01305

8、27H20.0137kg水/kg干氣(4) 預(yù)熱器的熱負(fù)荷和加熱蒸汽消耗量Qp 0.01572 V 479.9kw由水蒸氣表查得，392.4kPa水蒸氣的溫度Ts 142.9 C,冷凝潛熱r=2140kJ/kg蒸氣消耗量為Wh479.92140 0.850.2638kg/s 949.8kg/h干燥器的熱效率為Q1 Q2Qp86.04 12.71479.920.58%2. 流化速度的確定(1)臨界流化速度Umf的計(jì)算在80C下空氣的有關(guān)參數(shù):1.00kg/m3,粘度=21.1 Pas導(dǎo)熱系數(shù)3.044102w/m cd3( s ) g2104.5(0.14 10 3)3 (1730 1) 1 9

9、.816 2(21.1 10 )取球形顆粒床層在臨界流化點(diǎn)mf 0.4 ,由mf和A的數(shù)值查圖得Lymf 3 106,3sg J3 10 6 21.1 10 6 1730 9.81臨界流化速度為Umf323120.01024m/ s(2)顆粒帶出速度ut由=1和Ar值查圖得Lyt 0.70帶出速度為Ut0.7 21.1 101730 9.81120.6305m/s(3)操作流化速度u取操作流化速度為0.7ut，即u 0.7 0.6305 0.4414m/s3. 流化床層底面積的計(jì)算(1)干燥第一階段底面積 A由下式計(jì)算，即“(1.01 1.88H0)LaZo(1.01 1.88H)LA1(t1

10、 tw1)-1GJX1 X2)rtw2式中有關(guān)參數(shù)計(jì)算如下：取靜止床層厚度為Z。0.15m干空氣得質(zhì)量流速取為u，即Reu 1 0.44146(1 0)dmdmu6 (10.14 10 320.4414kg/m 釗 25714.3m2/m3O.14 103 O.4414 1 2.92921.1 10 64 103 (Re)14 103dm230晉 2.9291.5 4.36w/m2 c3。4.36 25714.3 112114w/m c由于dm 0.14mm 0.9mm,對(duì) a予以校正，由dm值查得C=0.11a 0.11 11211412333w/m3 c12333(1.01 1.88 0.

11、01) 0.4414(1.01 1.88 0.01) 0.4414A (80 32) 1 2988(0.041670.004) 2472.53600解得A 3.547m2(2)物料升溫階段所需底面積 A2由下式計(jì)算，即aZ o(1.01 1.88H0)L(1.01 1.88H)LA2 t1/ ln t1GcCm2式中Cm2Cs4.19X21.47 4.190.004 1.487kJ/kg cIn 80 300.230780 40.3(1.01 1.880.01) 0.441412333 0.15(1.01 1.88 0.01) 0.4414A 36002988 1.487 0.2307解得 A

12、 0.627m2床層總的底面積為AAA 3.5470.6274.174m24. 干燥器的寬度和長(zhǎng)度今取寬度b=1.7m,長(zhǎng)度l=2.5m,則流化床的實(shí)際底面積為 沿長(zhǎng)度方向在床層內(nèi)設(shè)置四個(gè)橫向分隔板，板間距0.5m 物料在床層內(nèi)的停留時(shí)間為Z0A b 0.15 4.25 800 b10.2 minG230005. 干燥器高度（1）向高度由下式計(jì)算，即乙 Z。一01而由下式算出，即（18尺 0.36疋）0.21（18 2.929 0.36 2.9292嚴(yán)1 （Ar）（104.5）乙 0.151 0.40.7317m1 0.877（2）分離段高度Z24.25 m20.8774(1.7 2.5/5)

13、0.7727m2(1.7 2.5/ 5)由 u 0.4414m/s及 De0.7727 m，從圖中查得,De3.0Z23.0 De 3.0 0.7727 2.32m為了減少氣流對(duì)固體顆粒的帶出量，取分布板以上的總高度為3m6.干燥器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1)布?xì)庋b置采用單層多孔布?xì)獍澹胰》植及鍓簭?qiáng)降為床層壓強(qiáng)降的15%則Pd 0.15 Pb 0.15Z(1o)( s )g0.15 0.15 (1 0.4) (1730 1) 9.81229Pa再取阻力系數(shù)2,則篩孔氣速為：52 22915.13m/s2 12 PdUq干燥介質(zhì)的體積流量為：3052780 2732VS(0.722 1.244 0.01)8

14、.601m分隔板沿長(zhǎng)度方向射至四個(gè)橫向分隔板， 調(diào)節(jié))，提供室內(nèi)物料通路，分隔板寬 物料出口堰高h(yuǎn)/ss 3600273選取篩孔直徑d02mm，則總篩孔數(shù)為:8.601n。doUo4分布板的實(shí)際開孔率為:4 o.022 15.13180951個(gè)A - 0.0022 180951A0 413.38%A4.25在分布板上篩孔按等邊三角形布置，孔心距為:t 0.952 dt 0.952_ 0.002.13.38%5.206mm 取 5.2mm隔板與分布板之間的距離為20 : 40mm (可1.7m，高2.5m,由5mml厚鋼板制造。Retdut1.4 10 4 0.6305 14.8325UUmfE

15、0.44Ret621.1 10250 4413.324.18313.32 E 6.743 0.44140.01024用下式求溢流堰高度h，即2.14(Z0 亍) 18(1 )1/3( Gc )2/3(e) (rr)1.521 n(空)5h將有關(guān)數(shù)據(jù)代入上式，即2.929、仮憐）2.14(0.15 6.743298818(1 )1/3 (2988)2/3(6.743)(3600 1.7 800)整理得，65.4746 83.3334h 1.52lnh經(jīng)試差得，h=0.79m四附屬設(shè)備的選型1.送風(fēng)機(jī)和排風(fēng)機(jī)（1）送風(fēng)機(jī)t 273V1 V (0.7721.244 H0)27330527 (0.77

16、2 1.224 0.01) 一 一 26139.5 m3/h273根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，取風(fēng)機(jī)全風(fēng)壓為9-27-101N08 型風(fēng)機(jī)。（2）排風(fēng)機(jī)4000 Pa。由風(fēng)機(jī)的綜合特性曲線圖可選7 Q 7 QV230527 (0.772 1.224 0.0137) 6329998.6m3/h273根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，取風(fēng)機(jī)全風(fēng)壓為3000 Pa。由風(fēng)機(jī)的綜合特性曲線圖可選9-27-101N08 型風(fēng)機(jī)。2. 供熱設(shè)備根據(jù)設(shè)計(jì)要求擬選用SRZ型螺旋翅片加熱器。3. 氣固分離設(shè)備為獲得比較高的固相回收率，擬選用XLP/B-8.2型旋風(fēng)分離器。其圓筒直徑820 mm，入口氣速20m/s。壓強(qiáng)降為1150 Pa，單臺(tái)生產(chǎn)能力86

17、50 m3/h。4.供料設(shè)備根據(jù)物料性質(zhì)（散粒狀）和生產(chǎn)能力（3t/h）選用星型供料裝置（加料和 排料）。其規(guī)格和操作參數(shù)如下：規(guī)格：200 200mm生產(chǎn)能力：4m3 / h葉輪轉(zhuǎn)速：20r/min鏈輪傳動(dòng)齒輪減速電機(jī)：型號(hào) JTC561,功率1kW，輸出轉(zhuǎn)速31r/min五.臥式多室流化床干燥裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果匯總項(xiàng)目符號(hào)單 位計(jì)算數(shù)據(jù)處理產(chǎn)品量G2kg/h3000物料溫度入 口1C30出 口2C40.3氣體溫度入 口tlC80出 口t2C67氣體用量Vkg絕干氣/h30527熱效率h%20.58%流化速度um/s0.4414床層底面積第一階段Ai2 m3.547加熱段A2 m0.627設(shè)

18、備尺寸長(zhǎng)lm2.5寬bm1.7高zm3布?xì)獍逍吞?hào)單層多孔板孑L徑domm2孑L速Uom/s15.13孑L數(shù)n。個(gè)180951開孔率%13.38%分隔板寬bm1.7與布?xì)獍寰嚯xhemm20: 40物料出口堰咼hm0.79六認(rèn)識(shí)與體會(huì)在此次設(shè)計(jì)的過(guò)程中， 由于運(yùn)算量很大而且資料的查閱量也比較大， 每天的 時(shí)間基本上都用于運(yùn)算和找數(shù)據(jù)， 通過(guò)設(shè)計(jì)過(guò)程中的查找與計(jì)算， 使得我對(duì)化工 原理有關(guān)知識(shí)的掌握進(jìn)一步加深了。 對(duì)原來(lái)不太清楚的概念公式有了比較熟練的 掌握和應(yīng)用，而且了解了許多有關(guān)工程設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)式。 通過(guò)參與整個(gè)過(guò)程的設(shè)計(jì)， 使得自己的邏輯思維能力得到了加強(qiáng)， 動(dòng)手能力得到了提高， 在設(shè)計(jì)過(guò)程中， 大 家相互配合，相互幫助，在完成任務(wù)的同時(shí)也增加了大家的團(tuán)隊(duì)精神和協(xié)作意識(shí)， 對(duì)將來(lái)的工作有很大的幫助。由于CAD制圖