臥式多室流化床干燥器

1、中原工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)臥式多室流化床干燥器2013/01/15姓名： 支玉惠 學(xué)院： 紡織學(xué)院 班級(jí)： 輕化101 學(xué)號(hào)： 201000524101指導(dǎo)老師：鄭瑾 課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)任務(wù)書（一）設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)一臺(tái)臥式多室流化床干燥器，用于干燥顆粒狀肥料。將其濕含量從0.04+0.0011=0.041干燥至0.0003+0.0001=0.0004（以上均為干基），生產(chǎn)能力（以干燥產(chǎn)品計(jì)）3000+100=3100kg/h。（二）操作條件1干燥介質(zhì)：濕空氣。其初始濕度和溫度根據(jù)成都地區(qū)的氣候條件來選定。離開預(yù)熱器的溫度t1為80。2物料進(jìn)口溫度：1=30。3熱源：飽和蒸汽，壓力400kPa。4操作壓力

2、：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：新鄭市龍湖地區(qū)。（三）、設(shè)計(jì)內(nèi)容（1）干燥流程的確定和說明。（2）干燥器主體工藝尺寸計(jì)算及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。（3）輔助設(shè)備的選型及核算（氣固分離器、空氣加熱器、供風(fēng)裝置、供料器）。（三）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)1被干燥物料顆粒密度s=1730kg/m3； 堆積密度b=800kg/m3； 絕干物料比熱Cs=1.47kJ/(kg)； 顆粒平均直徑dm=0.14； 臨界濕含量Xc=0.013（kg/kg絕干料）； 平衡濕含量X*=0。2物料靜床層高度0為0.15m。3干燥裝置熱損失為有效傳熱量的15%。目錄（一）、設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介：2（二）、干燥過程的流程說明4

3、(三)、干燥過程的計(jì)算43.1主體設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算43.1.1 物料衡算43.1.2 空氣和物料出口溫度的確定53.1.3 干燥器的熱量衡算53.1.4預(yù)熱器的熱負(fù)荷和加熱蒸汽消耗量63.2 干燥器的設(shè)計(jì)73.2.1 流化速度的確定73.2.2 流化床層底面積的計(jì)算83.2.3 干燥器的寬度和長(zhǎng)度93.2.4 干燥器高度93.2.5 干燥器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)10（四）輔助設(shè)備的選擇及計(jì)算11一、風(fēng)機(jī)11二、供料裝置13三、除塵設(shè)備14四、換熱器選型14五、 空氣過濾器16六、管路計(jì)算及管道選擇17（五）、優(yōu)化分析185.1.1.干燥器年總費(fèi)用G185.1.2干燥設(shè)備投資折舊費(fèi)用GD185.1.3 空氣

4、年預(yù)熱費(fèi)用195.1.4風(fēng)機(jī)年運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用195.2 .1干燥器優(yōu)化設(shè)計(jì)工藝分析195.2.2 風(fēng)機(jī)風(fēng)量205.2.3 干燥器體積的計(jì)算20（六）、設(shè)計(jì)一覽表22（七）、評(píng)述24(八)、參考文獻(xiàn)25（一）、設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介： 在化學(xué)工業(yè)中，為了滿足生產(chǎn)工藝中對(duì)物料含水率的要求或便于儲(chǔ)存、運(yùn)輸，常常需要用到干燥過程。本次化工原理課程設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)一種臥式多室流化床干燥器，將顆粒狀物料的含水量從0.041降至0.0004，生產(chǎn)能力為3100h。來自氣流干燥器的顆粒狀物料用星形加料器加入干燥器的第一室，再經(jīng)過其余的四個(gè)室，在 42 下離開干燥器。濕度為 0.00988 的空氣經(jīng)翅片換熱器（熱載體為400k

5、Pa飽和水蒸氣）加熱至80后進(jìn)入干燥器， 經(jīng)過與懸浮物料接觸進(jìn)行傳質(zhì)傳熱后，濕度增加到0.02，溫度降至43。最后將尾氣通過旋風(fēng)分離器和袋濾器，以提高產(chǎn)品的收率。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。通過查閱資料和選用公式設(shè)計(jì)，干燥器較好的設(shè)計(jì)結(jié)果為：床層底面積3m2，長(zhǎng)度與寬度分別取4m和1.5m，高度3.5m，隔板間距0.8m，物料出口堰高1.54m。分布板開孔率4.3%，總篩孔數(shù)120509個(gè)，孔心距6.8mm。擋板與多孔板之間留有一定間隙（一般為幾十毫米），使物料能順利通過。濕物料自料斗加入后，一次有第一室流到最后一室，在卸出。由于擋板的作用，可以使物料在干燥器內(nèi)的

6、停留時(shí)間趨于均勻，避免短路。并可以根據(jù)干燥的要求，調(diào)整各室的熱、冷風(fēng)量以實(shí)現(xiàn)最適宜的風(fēng)量與風(fēng)速。也可在最后一、二室內(nèi)只同冷風(fēng)，以冷卻干物料。干燥室截面在上部擴(kuò)大，以減少粉塵的帶出。此外，還確定了合適的送風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)、旋風(fēng)分離器、袋濾器、換熱器和空氣過濾器等附屬設(shè)備及型號(hào)。（二）、干燥過程的流程說明濕物料由星型供料器加入、通過空氣過濾器，后利用送風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的負(fù)壓的推動(dòng)使物料進(jìn)入管路。然后，凈化后溫度為25的空氣進(jìn)入換熱器，與壓力為400kPa的飽和水蒸氣進(jìn)行熱量交換，空氣被加熱，飽和水蒸氣冷卻被液化。出口處的空氣溫度，即進(jìn)干燥器溫度為80。工藝流程圖如下：(三)、干燥過程的計(jì)算3.1主體設(shè)備

7、的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算3.1.1 物料衡算 W=G(X1-X2)=L(H2-H1)2=X21+X2=0.00041+0.0004=0.0003998Gc=G2(1-2)=3100（1-0.0003998）=3098.76絕干料/h W=G(X1X2)=3098.76(0.041-0.0004)=125.8kg/h H1=H0=0.622PsPPs=0.6220.53.1684101.325-0.53.1684=0.00988kg/kg絕干氣3.1.2 空氣和物料出口溫度的確定空氣的出口溫度應(yīng)比出口處濕球溫度高出13，即 T2=43物料離開干燥器的溫度 的計(jì)算，即 1由水蒸氣查表得rtw2=2423將有

8、關(guān)數(shù)據(jù)代入上式，即43-243-30=24230.0004-1.47（43-30）（0.00040.013）24230.013/（1.47(43-30)24230.013-1.47(43-30) 解得：2=423.1.3 干燥器的熱量衡算干燥器中不補(bǔ)充熱量，因而可用下式進(jìn)行衡算，即式中 : Q3=W(2490+1.88t2) =125.8(2490+1.8843) =323436.5KJ/h Q2=Gcm2(21) =G(cs+4.187X2)( 21) = 3098.76(1.47+4.1870.0004) （42-30） =54941.4KJ/h Q1=L(1.01+1.88H0)(t2-

9、t0) =L(1.10+1.880.0099) （43-25） =18.51L Qp=L(1.01+1.88H0)(t1-t0) =L(1.01+1.880.0099) (80-25) =56.57L取干燥器的熱損失為有效耗熱量的， QL=0.15(Q2+Q3)=56756.7KJ/h將上面各值代入式中，便可解得空氣耗用量，即 56.57L=18.51L+54941.4+323436.5+56756.7解得：L=11433.7kg絕干氣/h 由式 求的空氣離開干燥器的濕度H2，即 H2=0.021水/絕干氣3.1.4預(yù)熱器的熱負(fù)荷和加熱蒸汽消耗量 QP=L(1.01+1.88H0)(t1-t0

10、) =11433.7（1.01+1.880.0099）（80-25） =646821.8KJ/h由水蒸汽表查得，400水蒸氣的溫度，冷凝熱，取預(yù)熱器的熱損失為有效傳熱量的，則蒸汽消耗量為：Wh=Qpr0.85=646821.8/(2138.50.85) =355.84干燥器的熱效率為h= Q1Qp100=0.333.2 干燥器的設(shè)計(jì)3.2.1 流化速度的確定 1.臨界流化速度的計(jì)算在80下空氣的有關(guān)參數(shù)為密度=1/m3，黏度=2.1110-5Pa.s，導(dǎo)熱系數(shù)=3.04710-2W/m. 。Ar=d3(s-)g2(0.00014(1730-1) 19.81)/(0.0211)2=104.54取

11、球形顆粒床層在臨界流化點(diǎn)MF=0.4。由MF和數(shù)值查圖6-101得。Lymf=510-6臨界流化速度計(jì)算：Umf=3Lymfsg2=30.0000050.021117309.8112=0.0121m/s2.顆粒帶出速度由1 及值查圖得Lyt=0.55帶出速度計(jì)算：Ut=3Lytsg2=30.550.021117309.8112=0.582m/s 3.操作流化速度取操作流化速度為，即 u=0.70.582=0.4073m/s3.2.2 流化床層底面積的計(jì)算1.干燥第一階段所需底面積計(jì)算，得式中有關(guān)參數(shù)計(jì)算如下：取靜止床層厚度Z0=0.15m，干空氣的質(zhì)量流速取為，即L=u=1.00.4073=0

12、.4073=6（1-0）m=6(1-0.4)/0.00014=25714.3m2/m3Re=dmU=0.000140.40731/0.0211=2.702 流化床的對(duì)流傳熱系數(shù)=4103dmRe15 =0.004(0.03047/0.00014) 2.7021.5= 3.867 W/m3流化床層的體積傳熱系數(shù)a=a= 99443.04W/m3由于dm=0.140.9，所得值應(yīng)予以校正，由值從圖中查得。C=0.1a=0.199443.04=9944.304 W/m39944.3040.15=(1.01+1.880.0099)0.40731.01+1.880.009880.4073A1(80-30

13、)3098.763600(0.041-0.0004)2423解得A1=4.044m2物料升溫階段所需底面積 計(jì)算，得式中Cm2=cs+4.187X2= 1.47kJlnt1-1t1-2= ln80-3080-42=0.2769944.3040.15=(1.01+1.880.00988)0.4073(1.01+1.880.00040.4073A23098.7636001.47)0.276-1解得；A2=0.834床層總的底面積為： A=A1+A2=4.883.2.3 干燥器的寬度和長(zhǎng)度今取寬度b=1.63m ，長(zhǎng)度l= 3m，則流化床的實(shí)際底面積為4.89。沿長(zhǎng)度方向在床層內(nèi)設(shè)置個(gè)橫向分隔板，板

14、間距0.5m。物料在床層中的停留時(shí)間為：=Z0AbG2=0.154.888003100=0.189 h 3.2.4 干燥器高度1.濃度相高度計(jì)算，得而由下式計(jì)算，前已算出，于是由=(18Re+0.36Re2Ar)0.21=(182.7020.362.702104.54)0.21=0.861Z1=Z01-01-0.151-0.41-0.861 =0.432m分離段高度De=41.630.621.630.60.877m由u=0.4073m/s及De=0.877,從圖中查得：Z2De=2.5Z2=0.8772.5=2.193m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3.5m。3.2.5

15、 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，則 Pd=0.15Pb=0.15Z0（1-0）（s-）g =0.150.15(1-0.4) (1730-1) 9.81 =228.98Pa再取阻力系數(shù)，則篩孔氣速為： u0 =2Pd= 22228.9821 =15.132 ms干燥介質(zhì)的體積流量為： =11433.7/3600(0.772+1.2440.00988) 80+273273101300101300 =3.22m3/s選取篩孔直徑,則篩孔總數(shù)為： n0=Vs4u0d02=3.223.14/415.1320.00152=120509.67分布板的實(shí)際開孔率

16、為：=A0A= 0.044 即在分布板上篩孔按等邊三角形布置，孔心距為：t=(d0223)12 = （3.140.001520.044223 ）12 =0.00684mm 2分隔板沿長(zhǎng)度方向設(shè)置4個(gè)橫向分隔板，隔板與分布板之間的距離為3050mm（可調(diào)節(jié)），提供室內(nèi)物料通路。分隔板寬 1.5m ，高 3m ，由 5mm 厚鋼板制造。3.物料出口堰高 Ret=dut=0.0001410.5670.0000211=3.86 EV-1u-umf=25Ret0.44=253.760.44將及代入上式，解得Ev=6.452 用式 2.14（Z0-hEv)(1Ev13）（Gcbb）= 2.14（0.15-

17、h6.452)16.45213(3098.76/36001.63800）求溢流堰高度，即將有關(guān)數(shù)據(jù)代入上式，經(jīng)試差解得： h= 1.54 m（四）輔助設(shè)備的選擇及計(jì)算一、風(fēng)機(jī) 按氣體的出口壓力或者進(jìn)、出口壓強(qiáng)比將其分為通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)和真空泵。1送風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)按其結(jié)構(gòu)形式有軸流式和離心式兩類。軸流式的特點(diǎn)是排風(fēng)量大而風(fēng)壓很小，一般僅用于通風(fēng)換氣，而不用于氣體輸送。故選擇離心式通風(fēng)機(jī)。其風(fēng)機(jī)進(jìn)口體積流量V1為 = 9788.52 m3/h壓頭HT為 上式中可忽略，所以上式可簡(jiǎn)化為 因?yàn)檎麄€(gè)干燥過程的壓降主要有氣固分離器、換熱器、干燥器和旋風(fēng)分離器的壓降，其總和大約為 13000Pa。為前半段提

18、供動(dòng)力的風(fēng)機(jī)取根據(jù)所需風(fēng)量=9788.52m3/h和經(jīng)驗(yàn)，從風(fēng)機(jī)樣本中查得9-26NO.6.3的離心通風(fēng)機(jī)滿足要求，電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y225M-2。該風(fēng)機(jī)性能如下 風(fēng)量 8588-11883 m3/h全風(fēng)壓 9698-8615 pa 軸功率 45kw2排風(fēng)機(jī) 同理可得到物料出干燥塔的溫度下的體積流量V2= 10560.93 m3/h根據(jù)所需風(fēng)量=10560.93m3/h和經(jīng)驗(yàn)，從風(fēng)機(jī)樣本中查得9-26NO.6.3的離心通風(fēng)機(jī)滿足要求，電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y225M-2。該風(fēng)機(jī)性能如下 風(fēng)量 8588-11883 m3/h全風(fēng)壓 9698-8615 pa 軸功率 45kw二、供料裝置根據(jù)物料性質(zhì)（散粒狀）和

19、生產(chǎn)能力（3100kg/h）選用星形供料裝置（加料和排料）。供料器是保證按照要求定量、連續(xù)（或間歇）、均勻地向干燥器供料與排料。供料器有各種不同的形式和容量，必須根據(jù)物料的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)（如含濕量、堆積密度、粒度、黏附性、吸濕性、磨損性和腐蝕性等）以及要求的加料速度選擇適宜的供料器。常用的固體物料供料器有圓盤供料器、旋轉(zhuǎn)葉輪供料器、螺旋供料器、噴射式供料器等。將這些供料器相比較：對(duì)于圓盤供料器，雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)備費(fèi)用低，但是物料進(jìn)干燥器的量誤差較大，只能用于定量要求不嚴(yán)格而且流動(dòng)性好的粒狀物料；對(duì)于旋轉(zhuǎn)葉輪供料器，操作方便，安裝簡(jiǎn)便，對(duì)高達(dá)300oC的高溫物料也能使用，體積小，使用范圍廣，

20、但在結(jié)構(gòu)上不能保持完全氣密性，對(duì)含濕量高以及有黏附性的物料不宜采用；對(duì)于螺旋供料器，密封性能好，安全方便，進(jìn)料定量行高，還可使它使用于輸送腐蝕性物料。但動(dòng)力消耗大，難以輸送顆粒大、易粉碎的物料；對(duì)于噴射式供料器空氣消耗量大，效率不高，輸送能力和輸送距離受到限制，磨損嚴(yán)重。我們本次設(shè)計(jì)的任務(wù)是干燥細(xì)顆粒物料，它在進(jìn)入干燥器之前的溫度下為固態(tài)顆粒狀，顆粒平均直徑dm=0.14mm，硬度和剛性應(yīng)較高。因?yàn)閳A盤供料器只能用于定量要求不嚴(yán)格的物料，所以通常情況下不選用。又因?yàn)槁菪┝掀魅菀壮练e物料，不宜用于一年330天，每天24小時(shí)的連續(xù)工作。另外噴射式供料器效率不高，且磨損嚴(yán)重，輸送能力和輸送距離受到

21、限制，也不宜采用。綜上，應(yīng)選用星型供料裝置。 物料供料量 V=G/=3098.76/800=3.87m3/h計(jì)算星型加料器每轉(zhuǎn)加料量為 3.8710006024=2.69參考旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥與氣流干燥技術(shù)手冊(cè)554頁(yè)，選擇型星型加料器 ，該加料器主要參數(shù)如下：每轉(zhuǎn)體積 電機(jī) 轉(zhuǎn)速 工作溫度 三、除塵設(shè)備由于對(duì)于粒徑小于的細(xì)粉在旋風(fēng)分離器內(nèi)的除塵效果較差，為了回收有價(jià)值的塵粒和保護(hù)衛(wèi)生，工業(yè)上常采用除塵效率更高的設(shè)備進(jìn)行二次除塵。二次除塵設(shè)備中常用的有袋濾器和濕式除塵器，其中袋濾器應(yīng)用最多，具有以下特點(diǎn)：對(duì)于微米或亞微米數(shù)量級(jí)塵粒的除塵效率一般可達(dá)99%，甚至可達(dá)99.9%以上；處理氣體量范圍大，根

22、據(jù)需要， 可設(shè)計(jì)制造出處理每小時(shí)幾立方米到幾百萬立方米氣流量的袋式除塵器。適應(yīng)性強(qiáng)，可以捕集多種干性粉塵； 不受粉塵比電阻的限制， 特別對(duì)于高比電阻粉塵，除塵效率比電除塵器高得多； 進(jìn)口含塵氣體在相當(dāng)大的范圍內(nèi)變化，對(duì)除塵效率和阻力影響不大。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 使用靈活，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，不存在水污染和污泥處理等問題。因此本次設(shè)計(jì)采用袋濾器。參考常用化工單元設(shè)備設(shè)計(jì)6212-213頁(yè)知，對(duì)于脈沖袋濾器 式中 ：所需過濾面積，； 含塵氣體處理量，； 過濾風(fēng)速，。對(duì)于脈沖振打 取風(fēng)速u=200m/h已知含塵氣體處理量 Q=V2=10560.93m3/h故F=10560.93/200=52.8查表后選用MC-7

23、2型脈沖袋濾器 四、換熱器選型用來加熱干燥介質(zhì)（空氣）的換熱器稱為空氣加熱器。一般可采用煙道氣或飽和水蒸氣作為加熱介質(zhì)，且已飽和水蒸氣應(yīng)用更廣泛。在干燥系統(tǒng)中，常用的蒸汽加熱器有兩種主要形式，一種是型；另一種是型。這兩種結(jié)構(gòu)形式的熱媒都在管子內(nèi)流動(dòng)，通過管子的外表面加熱空氣，由于空氣側(cè)的換熱系數(shù)要比管內(nèi)側(cè)熱媒的換熱系數(shù)低很多，所以管外側(cè)都加工成翅片，用以提高管外空氣的湍流程度以及增加單位管長(zhǎng)的換熱面積，提高傳熱性能。兩種加熱器操作壓力范圍一般為，被加熱的空氣溫度在以下，迎面氣速為，最高不超過。對(duì)于此次設(shè)計(jì)任務(wù)來說，操作壓力為400kpa，被加熱空氣最高溫度為80，符合加熱器操作范圍要求。從蒸汽

24、性能表中查得，當(dāng)蒸汽壓力時(shí)，飽和蒸汽溫度?？諝馄骄鶞囟萒=t0+t1=(25+80)/2=52.5,此時(shí)空氣密度=1.087。根據(jù)其中蒸汽加熱器性能規(guī)格表12-1，初選型號(hào)為，單元組件的散熱面積，通風(fēng)凈截面積，受風(fēng)面積確定空氣從43升至80所需熱量Q=V1CP(t1-t0)=9788.521.0871.02（80-25）=595447.76KJ/h實(shí)際風(fēng)速：u=v13600Af=9788.5236000.45=3.786m/s空氣的質(zhì)量流速：ur=u=3.7861.087=6.568m/s根據(jù)所查公式求排管的傳熱系數(shù)K：K=51.5(ur)0.510=51.5(6.568)0.51=134.4

25、9kJ/m2.h. 傳熱溫差：tm= 80-25ln143.4-25143.4-80 = 88.056所需傳熱面積Ac：AC= QKtm =595447.76134.4988.065=50.28m2所需單元排管數(shù)n：n=AcAa=50.2828.59=1.76實(shí)際選取2組，總傳熱面積A=228.59=85.77m2性能校核迎面風(fēng)速 Us=V1As=9788.520.723600=3.78m/s2.5m/s us=3.78m/s 3.8m/s 故合適傳熱面積安全系數(shù)，AAc=85.7750.28=1.7加熱空氣側(cè)總阻力P=31.76ur=31.766.57=4.14pa五、 空氣過濾器空氣動(dòng)力設(shè)

26、備吸入含有灰塵的空氣之后，由于所用加熱介質(zhì)空氣中有可能會(huì)含有各種煤塵、顆粒，如隨空氣進(jìn)入到干燥系統(tǒng)中將造成設(shè)備的磨損，縮短設(shè)備的使用壽命，吸入的灰塵會(huì)在風(fēng)機(jī)葉片表面上結(jié)垢，造成設(shè)備中轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡精度下降，使其工作壽命大大減短，灰塵中的有害化學(xué)成分會(huì)使設(shè)備生銹、腐蝕，因而，空氣動(dòng)力設(shè)備必須要配高精度空氣過濾器。已知空氣流量為9788.52m3/h,查相關(guān)資料知，ZKL180型自潔式空氣過濾器較為完善，過濾面積大、流速低、阻損小，可實(shí)現(xiàn)空氣過濾元件的自動(dòng)清潔，自動(dòng)化程度高，過濾原價(jià)使用壽命長(zhǎng)，因此選用此種型號(hào)作為我們干燥系統(tǒng)的空氣過濾設(shè)備。其性能參數(shù)如下： ZKL180空氣過濾器的主要性能參數(shù)最大

27、空氣過濾量m3/min吸入狀態(tài)過濾精度um/效率%消耗功率W電源AC1801/99.96100220V反吹氣量m3/min結(jié)構(gòu)形式初阻損Pa反吹氣壓MPa0.1單層1500.4-0.6六、管路計(jì)算及管道選擇空氣流動(dòng)適宜流速為15-20m/s取流速u=20m/s；計(jì)算空氣入口管路管徑：V1=9788.52m3/h故：d=4V1u=49788.52360020=0.416m=416mm選用450mm管路管徑，材質(zhì)為不銹鋼，壁厚10mm。計(jì)算空氣出口管路管徑：V2=10560.93m3/hd=4V2u=410560.93360020=0.432m=432mm選用450mm管路管徑，材質(zhì)為不銹鋼，壁厚

28、9mm， 飽和蒸汽在管路中適宜流速為20-30m/s,取流速。計(jì)算飽和蒸汽管路管徑：已知飽和蒸汽為，溫度為，查表知，流量Wh=355.84kg/hd=4Wh3600u=4355.842.1618360030=0.0441m=44.1mm查表知選取無縫鋼管為輸送管道外徑為54mm，壁厚4mm，材質(zhì)為不銹鋼。計(jì)算蒸汽冷凝水管路管徑：飽和蒸汽經(jīng)換熱器冷凝后變?yōu)槔鋮s水，溫度為143.4，查表知其密度，冷凝水在管道中適宜流速為取d=4Wh3600u=4355.8492336000.15=30.16mm 查表知選取有縫鋼管為輸送管道，外徑為，壁厚為，材質(zhì)為碳鋼。（五）、優(yōu)化分析5.1.1.干燥器年總費(fèi)用G

29、在考慮了干燥器，空氣預(yù)熱器，風(fēng)機(jī)，除塵器等設(shè)備的投資折舊費(fèi)用和空氣預(yù) 熱費(fèi)用，風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用等操作費(fèi)用的情況下，建立了干燥介質(zhì)出口溫度優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型，它以年總費(fèi)用為目標(biāo)函數(shù)，總費(fèi)用G為：G=Gd+Gh+Gp式中：G總費(fèi)用，萬元/年；GD干燥設(shè)備投資折舊費(fèi)，萬元/年；Gh空氣預(yù)熱費(fèi)，萬元/年；GP風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)，萬元/年。5.1.2干燥設(shè)備投資折舊費(fèi)用GD干燥設(shè)備投資折舊費(fèi)用GD包括干燥器，預(yù)熱器，風(fēng)機(jī)和除塵器設(shè)備的投資折舊費(fèi)。設(shè)年投資折舊費(fèi)為：式中： 干燥器體積，；設(shè)備年折舊率，；美元和人民幣的兌換系數(shù)。為綜合指數(shù)，它隨企業(yè)規(guī)模，加工能力，產(chǎn)品質(zhì)量，信譽(yù)，服務(wù)水平等不同而不同，一般可取0.20.4

30、，為通貨膨脹系數(shù)，設(shè)2005年為1500.1， 若以后各年不知，可按5%遞增速度計(jì)算，為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，一般可取4555，為指數(shù)，一般可取11.5，為設(shè)備折舊率，一般取0.080.125,即干燥器使用年限一般為812年。由式得干燥系統(tǒng)的設(shè)備折舊費(fèi)是干燥器體積的函數(shù)。5.1.3 空氣年預(yù)熱費(fèi)用 若干燥介質(zhì)溫度低于1600C時(shí)，較適合采用蒸汽預(yù)熱干燥介質(zhì)?？諝忸A(yù)熱費(fèi)用實(shí)際上是所消耗蒸汽的費(fèi)用，它與干燥物料時(shí)的流量，預(yù)熱空氣的流量等有關(guān)，由物料衡算和熱量衡算得到飽和水蒸氣的用量，水蒸氣用量越大，則空氣年預(yù)熱費(fèi)用越多，因此空氣預(yù)熱費(fèi)用為：Gh=LTh(1.01+1.88Ho) (t1-t0) 8.1210-

31、6式中： 年工作時(shí)間，；5.1.4風(fēng)機(jī)年運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用 風(fēng)機(jī)年運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用為風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)所消耗的電能的費(fèi)用，它與風(fēng)機(jī)的風(fēng)量成正比，若干燥系統(tǒng)阻力較小，可采用一臺(tái)送風(fēng)機(jī)，其年運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用為:GP=0.00004QhsTh若干燥系統(tǒng)的阻力較大或防止干燥器中干燥介質(zhì)中干燥介質(zhì)向外泄露，使干燥器內(nèi)產(chǎn)生一定的負(fù)壓，則必須在干燥系統(tǒng)出口增加一臺(tái)排風(fēng)機(jī)，其年運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用可用下式計(jì)算：GP=0.00004(QhsQhp)Th式中，送風(fēng)機(jī)，排風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，;0.00004經(jīng)驗(yàn)比例系數(shù)。5.2 .1干燥器優(yōu)化設(shè)計(jì)工藝分析由以上分析得要求干燥系統(tǒng)的總費(fèi)用，必須求得風(fēng)機(jī)用量，；飽和水蒸氣的用量；干燥器體積。而這三個(gè)變量是空氣出口溫度的函數(shù)，

32、在空氣出口溫度t2確定的情況下，是可以通過工藝衡算得到。5.2.2 風(fēng)機(jī)風(fēng)量對(duì)臥式多室干燥系統(tǒng)在干燥器出口要采用除塵裝置分離空氣中的固體顆粒，故干燥系統(tǒng)的阻力較大，除在干燥系統(tǒng)進(jìn)口安裝送風(fēng)機(jī)外還要在干燥系統(tǒng)出口處安裝排風(fēng)機(jī)，送風(fēng)機(jī)安裝于預(yù)熱器之前，此時(shí)濕空氣的狀態(tài)為（，），而排風(fēng)機(jī)安裝于干燥器之后，其濕空氣狀態(tài)為（，），所以送風(fēng)量和排風(fēng)量分別為：5.2.3 干燥器體積的計(jì)算由于多室流化床的干燥速度快，物料在干燥器中停留的時(shí)間短，其整個(gè)過程可認(rèn)為由恒速干燥和降速干燥兩個(gè)階段組成。按體積給熱系數(shù)法計(jì)算其體積，為。要求得干燥器的體積，必須求的干燥過程的傳熱量，體積給熱系數(shù)以及對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力。假設(shè)物料

33、的傳熱和傳質(zhì)只發(fā)生在高度為H,空隙率為0.4的靜止床層內(nèi)，且其過程分為兩個(gè)部分，一，恒速蒸發(fā)階段，二，降速段。具體過程如下：第一階段：在恒速蒸發(fā)階段濕物料溫度由升到，水分含量由（初始濕含量）降為（臨界濕含量），干燥介質(zhì)溫度由降到，物料和熱量衡算為：Q1=G(X1-Xo) rt1+（Cs+4.187X1）( Tw1-1) =LCs(t1-tt) （干燥介質(zhì)在恒速階段釋放的熱量）；第二階段：濕物料溫度由升到，含水量由X0降到X2（最終含水量），干燥介質(zhì)溫度由到，物料和熱量衡算關(guān)系為：Q2=G(X0-X2) rtm+（Cs+4.187X2）(2-Tw1) （降速階段水蒸發(fā)和濕物料升溫需要的熱量）。上

34、式中空氣流量，物料流量等由總的物料和熱量衡算得到，其他臨界條件由已知得到。由上兩式子分別得到不同階段的溫度（，），將物料和介質(zhì)的流向假認(rèn)為逆流，計(jì)算得到逆流傳熱平均溫差，：t1=t1-tw-(tt-1)ln(t1-tttt-1)t2=tt-2-(t2-tw)ln(tt-2t2-tw)帶入，得到，考慮干燥器實(shí)際體積比傳熱體積大和熱損失等因素，由經(jīng)驗(yàn)取實(shí)際體積和傳熱體積的比值為6。即干燥器體積。 由附錄的程序可以看出，通過比較可知在出口溫度為43度時(shí)為最優(yōu)狀態(tài)。結(jié)果如下：設(shè)備折舊費(fèi)Gd=44.84萬元 ,空氣預(yù)熱費(fèi)Gh=4.16萬元 ,風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)Gp=0.645萬元,總費(fèi)用最少值G=49.65 萬

35、元 最佳出口溫度t2=431（六）、設(shè)計(jì)一覽表數(shù)據(jù)名稱符號(hào)數(shù)值單位物料（PVC）初始濕含量0.041水絕干料終態(tài)濕含量0.0004水絕干料臨界濕含量X00.013水絕干料平衡濕含量0水絕干料進(jìn)口溫度30顆粒密度1730堆積密度800絕干物料比熱1.47顆粒平均直徑0.14 mm靜床層高度0.15干燥介質(zhì)（空氣）進(jìn)干燥器溫度80干燥器操作壓力常壓(400)KPa熱損失15%熱源（飽和水蒸氣）壓力400kpa生產(chǎn)能力3100（二）臥式多室流化床干燥器計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)名稱符號(hào)數(shù)值單位生產(chǎn)能力3100物料溫度入口30出口 42空氣溫度入口80出口 43空氣用量11433.7熱效率30%流化速度0.407床層底面積第一階段4