用于干燥氯化銨振動流化床設(shè)計

1、振動流化床畢業(yè)設(shè)計說明書用于干燥氯化銨的振動流化床設(shè)計目 錄第一章 緒論1第二章 振動流化床的振動特性3第一節(jié) 振動流化床的振幅與頻率3第二節(jié) 振動強度的與最小流化速度32.2.1 振動強度與最小流化速度32.2.2 物料輸送速度4第三節(jié) 床層空隙率與堆積密度的確定52.3.1 靜床空隙率的確定52.3.2 堆積密度的確定5第三章 振動流化床的空氣動力學(xué)特性與干燥階段7第一節(jié) 振動流化床的床層壓降7第二節(jié) 干燥過程8第四章 熱量平衡與物料平衡9第一節(jié) 基本參數(shù)的確定9第二節(jié) 物料平衡9第三節(jié) 熱量平衡10第四節(jié) 干燥所需空氣量和體積計算12第五節(jié) 床層面積的確定13第六節(jié) 床層高度和干燥時間的

2、確定13第七節(jié) 床層面積校核14第八節(jié) 熱容量系數(shù)ha的計算144.7.1 傳熱系數(shù)經(jīng)驗公式144.7.2 熱容量系數(shù)的ha計算154.7.3上箱體高度的確定15第五章 振動流化床機械結(jié)構(gòu)設(shè)計17第一節(jié) 多孔板有效尺寸的確定17第二節(jié) 振動流化床進出風(fēng)量計算17第三節(jié) 振動流化床進風(fēng)管和出風(fēng)管管徑計算185.3.1 進風(fēng)管管徑計算185.3.2 出風(fēng)管管徑計算19第四節(jié) 上箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計19第五節(jié) 下箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計21第六節(jié) 法蘭的結(jié)構(gòu)設(shè)計23第七節(jié) 多孔板、編織網(wǎng)、托網(wǎng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計255.7.1 分布板孔數(shù)255.7.2 分布板的材料與結(jié)構(gòu)26第八節(jié) 均風(fēng)板結(jié)構(gòu)設(shè)計27第九節(jié) 振動流化床支座設(shè)計2

3、85.9.1 支座設(shè)計285.9.2 隔振設(shè)計29第十節(jié) 料層厚度控制及排料方式32第十一節(jié) 肋板結(jié)構(gòu)設(shè)計33第六章 干燥機主要輔助設(shè)備選型33第一節(jié) 氣體換熱器設(shè)計34第二節(jié) 旋風(fēng)分離器設(shè)計35第三節(jié) 風(fēng)機的選擇376.3.1 鼓風(fēng)機的選擇376.3.2 引風(fēng)機的選擇386.3.3 鼓風(fēng)機與引風(fēng)機選用件表386.3.4 壓頭校核39第四節(jié) 空氣過濾器的選擇39第五節(jié) 加料裝置的設(shè)計396.5.1 供料器的分類及選用原則396.5.2 供料器的設(shè)計39第六節(jié) 出料裝置的設(shè)計40第七章 振動流化床全重計算與振動電機選擇42第一節(jié) 振動流化床重量計算427.1.1 上箱體部分的重量兩個排風(fēng)接管的重

4、量427.1.2 下箱體部分質(zhì)量437.1.3 高度調(diào)節(jié)裝置的質(zhì)量估算44第二節(jié) 激振電機的選擇447.2.1 激振電機所要驅(qū)動重量447.2.2 激振電機的選擇457.2.3 激振電機激振力校核45第三節(jié) 設(shè)備緩沖材料的選擇45第四節(jié) 物料輸送速度校核和流化床生產(chǎn)能力457.4.1 物料輸送速度校核457.4.2 生產(chǎn)能力46第八章 設(shè)備總重及總體尺寸47第九章 設(shè)備對廠房的要求48設(shè)計小結(jié)49參考文獻50致謝5151振動流化床畢業(yè)設(shè)計說明書第一章 緒論 干燥是指從濕物料中去除水分或其他濕分的各種操作過程，如在日常生活中將濕物料置于陽光之下曝曬以去除水分，工業(yè)上用硅膠、石灰、濃硫酸等去除空氣

5、、工業(yè)氣體中的水分。工業(yè)干燥包括三種含義，它們分別是：1，涂層從液態(tài)向固態(tài)變化的過程。2，利用熱力蒸發(fā)作用降低物料水分的作業(yè)。3，藥材中水分氣化蒸發(fā)的過程。按照被干燥的物料種類不同干燥可以分為三種：（1）粒狀物料的干燥，（2）膏狀物料的干燥，（3）流動物料的干燥。按照操作條件不同干燥可以分為兩種：（1）連續(xù)式，（2）間歇式。按照結(jié)構(gòu)狀態(tài)可以分為五種：（1）一般流化型，（2）振動流化型，（3）攪拌流化型，（4）脈沖流化型，（5）碰撞流化型。本文所設(shè)計的振動流化床干燥機主要是針對第二種情況，即利用熱力蒸發(fā)作用降低物料水分的作業(yè)。振動流化床的作用原理為物料自進料口進入，在振動力與重力的作用下，物料沿

6、著水平放置的流化床的床層前進（拋擲向前的連續(xù)運動），熱風(fēng)通過流化床向上同物料充分換熱后由排風(fēng)口排出，干燥物料則由排料口排出。下圖表示出振動流化床的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。圖1.1 振動流化床結(jié)構(gòu)和工作原理 這種臥式流化床具有非常突出的優(yōu)點： （1）在很低的氣速下可獲得均勻的流化，從而大大降低了能耗、顆粒間的磨損和粉塵夾帶。 （2）物料停留時間分布均勻，幾乎可以認(rèn)為是“活塞式流動”，并且停留時間易于調(diào)節(jié)控制，因此可獲得非常理想的產(chǎn)品含水率。目前，我國振動流化床干燥機在國內(nèi)市場占有率已達80以上。預(yù)計“十五”期間，國產(chǎn)振動流化床干燥機在國內(nèi)市場占有率將達90以上，競爭的焦點主要集中在產(chǎn)品質(zhì)量、技術(shù)水平

7、、售后服務(wù)和價格方面。本設(shè)計中我們將以熱量平衡與物料平衡為主線，通過熱量平衡的計算來確定床層面積，再通過物料平衡校核這個面積，并且得到靜床高度與干燥時間，再以此為基礎(chǔ)來設(shè)計振動流化床的各個零部件。第二章 振動流化床的振動特性第一節(jié) 振動流化床的振幅與頻率 作簡諧振動的振動流化床（見圖2-1），由于激振力通常按正弦規(guī)律施加在分布板上，故其分布板上某點A位移符合下式 （2-1）式中，A為分布板延振動方向的振幅，m；為振動圓頻率，且，f為振動頻率，s-1；t為時間，s；為振動角，rad。對于振動流化床，一般情況下A取0.0010.008m為宜，f一般取2080為宜，在本設(shè)計中可取A=0.003m，f

8、=20s-1。第二節(jié) 振動強度的與最小流化速度2.2.1、振動強度與最小流化速度 為了衡量振動的激烈程度，將K定義為振動方向的振動強度。振動強度K對流化床干燥器的氣體動力學(xué)特征、傳熱傳質(zhì)特性和干燥速率都有顯著的影響。并且根據(jù)經(jīng)驗公式振動強度與最流化速度有很大關(guān)系，其關(guān)聯(lián)式見式（2-9），根據(jù)現(xiàn)代干燥技術(shù)2 （2-2） 式中K為振動強度，g為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋?.8m/s2，對于輸料板上有孔，并在其下部吹氣的場合，轉(zhuǎn)入振動流態(tài)化的條件為 （2-3） 由于誤差很小，K我們可以用（2-2）來計算。 由聚氯乙烯顆粒做實驗時，得到最小流化速度umfv的關(guān)聯(lián)式為 （2-4） 式中，為物料密度，kg/m3；

9、 為空氣密度，kg/m3；為空氣的動力學(xué)粘度，m2/s； 為物料粒度，m； 即為振動強度K。由于，A=3mm，f=20/s，振動角速度。 根據(jù)所給數(shù)據(jù)，=1500kg/m3，=1.08kg/m3，= 19.110-6m2/s，=0.0005m。 代入式（2-4） 一般操作氣速在0.1m/s到0.8m/s之間，取。2.2.2、物料輸送速度 對于導(dǎo)振角，我們可以有經(jīng)驗公式 (2-5) 本設(shè)計中為25。，m主要視物料性質(zhì)而定，根據(jù)現(xiàn)代干燥技術(shù)2提供的數(shù)據(jù)，對于氯化銨m取0.10.5之間的數(shù)值，在這里我們?nèi)?.1，K=1.61，A=0.003m，。第三節(jié) 床層空隙率與堆積密度的確定2.3.1、靜床空隙

10、率的確定 對于床底不通氣的場合，床層空隙率的變化主要取決于振動加速度，對于靜床空隙率有公式 （2-6） 式中，為靜床空隙率，為物料堆積密度，kg/m3，為物料密度，kg/m3。 堆積密度的確定有賴于床層空隙率的確定，對于床層空隙率一般通過實驗得出，根據(jù)一些學(xué)者做過的實驗，振動強度、振頻和振幅與空隙率關(guān)系見圖2-2、2-3。 圖2-2以振幅A為參數(shù) 圖2-3以振頻為參數(shù) 在本設(shè)計中，K=1.61，A=0.003m，根據(jù)圖2-2，我們可以確定，對于振動通氣流化床，空隙率同振動條件下初始流化速度及氣速的關(guān)系可用下式來表述 （2-7）2.3.2、堆積密度的確定 靜床空隙率為0.37，查化工設(shè)備設(shè)計全書

11、3可知，帶入（2-6） 得到，帶入（2-7），有。第三章 振動流化床的空氣動力學(xué)特性與干燥階段第一節(jié) 振動流化床的床層壓降 在振動流化床中，氣體通過顆粒床層產(chǎn)生壓降，主要是由于克服顆粒重量及顆粒間的摩擦引起的。 在沒有振動條件下，開始流化時床層壓力降為 （3-1） 式中，為物料密度，kg/m3，大小為1500kg/m3；為靜床高度，m，第四章算得的h0為0.0055m；為靜床空隙率，為0.37。 振動流化床開始時壓力降 （3-2） 式中，n取決于顆粒性質(zhì)，并且由下面的經(jīng)驗公式確定 （3-3） 不存在振動條件下，初始流化時壓力降由（3-1） 再按式（3-3） 將n重新代回（3-2）第二節(jié) 干燥過

12、程圖3.1 實驗測得的典型干燥曲線 在振動流化床中，前段床層處于恒速干燥階段，提供給床層的熱量幾乎全部用來蒸發(fā)水分，提高該段的進風(fēng)溫度，可顯著提高傳熱推動力。干燥后段，物料表面邊干，溫度開始上升，此時再提高風(fēng)溫，干燥速率提高很有限，但排料、排風(fēng)溫度會大幅提高，熱效率降低。其中Wc為臨界含水量點，2為恒速階段，3為降速階段。第四章 熱量平衡與物料平衡第一節(jié) 基本參數(shù)的確定 根據(jù)生產(chǎn)廠家所給出的初始數(shù)據(jù)和查閱資料所得的數(shù)據(jù)，可以獲得如下的基本參數(shù)，本設(shè)計將以這些參數(shù)為基礎(chǔ)進行進一步的設(shè)計計算。表4.1 基本參數(shù)表（1）干燥物料種類與要求單位數(shù)值 干燥物料種類 氯化銨 生產(chǎn)能力 G1 kg/h 20

13、4干燥前含水量 1 %2.3干燥后含水量 2 %0.5 進料溫度 tm1 C20物料密度 m kg/m3 1500物料粒度dp m0.0005（2）熱風(fēng)性質(zhì)進風(fēng)溫度tg1 C60出風(fēng)溫度 tg2C35 第二節(jié) 物料平衡 振動流化床設(shè)計方法還不完善，不能做到嚴(yán)格的按特定物料的傳熱傳質(zhì)模式去設(shè)計干燥機，工程經(jīng)驗在設(shè)計中仍然具有重要地位。通常，利用常規(guī)熱平衡計算結(jié)合必要的實驗，確定床層面積；利用振動的理論進行振動系統(tǒng)的設(shè)計；再利用機械學(xué)原理結(jié)合干燥工藝要求設(shè)計結(jié)構(gòu)。 4.2.1、物料中應(yīng)除去的濕分總量 通常，工業(yè)界習(xí)慣于按照原始濕物料的投入量來表示小時產(chǎn)量，稱為處理量G1（kg/h）；以G2(kg/

14、h)表示產(chǎn)品產(chǎn)量；為方便計算，取在干燥過程中始終不變的絕干物料產(chǎn)量為Gd(kg/h)；那么，它們之間有下面的關(guān)系 Gd=G1=G2 （4-1） （4-2） 根據(jù)某公司提供的初始數(shù)據(jù)，干燥物料為氯化銨，初含水分為 2.3，即 終含水分為 0.5，即， 產(chǎn)量G2=200kg/h，進風(fēng)溫度為60C，熱源為蒸汽。依據(jù)式（4-1） G1=203.6847kg/h ，取204 ，Gd=199kg/h。 干燥過程中蒸發(fā)的水分為根據(jù)公式（4-2），我們可以求出。干基含水量X與濕基含水量有以下的換算關(guān)系， (4-3) X為干基含水量，為濕基含水量。 分別把，帶入（4-3）得到濕基含水量X1，X2為 X1=2.3

15、06%， X2=0.502%，由此我們可以算出干燥過程中蒸發(fā)的水分 。第三節(jié) 熱量平衡計算 干燥需要熱源提供熱量，這包括了三個部分的熱量，它們分別是 Q1：物料自tm1加熱到空氣的濕球溫度tw所需要的熱量； Q2：在tw時蒸發(fā)水分所需要的熱量（假設(shè)全部水分均在tw時蒸發(fā)）； Q3：物料由tw升溫至排出溫度tm2需要的熱量。 下面我們將分別求出這三部分熱量。 （4-4） 式中，Cs為干物料的比熱容，J/(kgC)；Cw為水的比熱容，J/(kgC)；tw可以根據(jù)圖4.2查得；根據(jù)化工設(shè)備設(shè)計全書3查得 Cs=1553.3J/(kgC)， Cw=4200J/(kgC)。圖4.2 空氣焓濕圖 根據(jù)上圖

16、，當(dāng)進風(fēng)溫度為60C時，選定空氣含濕量為0.0012，那么可以查出此時空氣的濕球溫度tw約為26C。 帶入（4-4）得出 Q1=199(1553.3+42002.306%）(26-20)=11161193J 水分蒸發(fā)需要的熱量Q2為 (4-5) 其中為干燥過程中蒸發(fā)的水分（kg/h），為水在tw時的汽化潛熱，查傳熱學(xué)（第二版）1，可得=2440000J/kg。因此Q2=24400003.59=8759600J 物料由tw升溫至排出溫度tm2需要的熱量Q3為 （4-6） 式中，tm2為物料的排出溫度，根據(jù)用振動流化床干燥谷物計算5有 （4-7） 式中，tg1=60 C ，tw=26 C ，WF為

17、物料的自由含水量，WFC為物料的臨界自由含水量，WB為平衡水分，在本設(shè)計中WB=0.9%。查閱食品干燥原理技術(shù)基礎(chǔ)12有其中X為相對干燥系數(shù) 則在tg1=60C，tw=26C。 算得tm2=52C ,將tm2帶入（4-6）得 那么，所需總熱量Q可得出為Q=Q1+Q2+Q3=11161193+8759600+8143876=28064669J第四節(jié) 干燥所需空氣量和體積計算 由現(xiàn)代干燥技術(shù)2所提供的公式 （4-8） （4-9） 式中，tg1、tg2分別為進氣與排氣溫度，tg1=60C，tg2=35Ccg為空氣比熱容，J/(kgC)，為1005J/(kgC)；g為空氣密度，kg/m3，g=1.08

18、kg/m3，Gg為所需空氣量，Vg為所需空氣體積。將上述數(shù)值帶入到（4-8），(4-9)有第五節(jié) 床層面積的確定4.5.1、由熱量平衡計算布風(fēng)板面積 （4-10） 根據(jù)第二章所計算的數(shù)據(jù)u0=0.4m/s，那么，床層面積S第六節(jié) 床層高度和干燥時間的確定 用（4-10）確定床層面積時，沒有考慮物料在傳熱傳質(zhì)方面的差異，因而最好能通過實驗找到必須的干燥時間d，s；再以規(guī)定的產(chǎn)量要求來確定床層面積。設(shè)單位時間干燥處理量為G1、床層初始高度為h0、物料堆積密度為b、物料輸送速度為us、床寬為B、長為L，LB=0.76m2,則有 （4-11） （4-12）結(jié)合（4-11）、（4-12）有 （4-13）

19、取靜床高度h0=0.0055m，干燥時間d=70s 與所給數(shù)據(jù)相符，這證明我們的假設(shè)是合理的。 第七節(jié) 床層面積校核 根據(jù)物料衡方程我們有 其中將得A=0.74m2 與S相差不大證明，我們的計算是合理的那么，我們?nèi)=0.75m2。第八節(jié) 熱容量系數(shù)ha的計算4.7.1 傳熱系數(shù)經(jīng)驗公式 根據(jù)麥芽、砂糖等物料在振動流化床上的換熱實驗，有經(jīng)驗公式： （4-14）為傳熱系數(shù)，A為振動幅度，取0.003m；f為振動頻率，取為20次s-1；此經(jīng)驗公式可作為氯化銨干燥設(shè)計時的參考。4.7.2 、熱容量系數(shù)的ha計算由（4-14）有 由下式計算單位容積的傳熱面積4.7.3、上箱體高度的確定 根據(jù)壓力容器與

20、化工設(shè)備設(shè)計使用手冊13提供的方法，上箱體高度H由下列公式確定 （4-15）圖4.3 逆流箱體內(nèi)物料與空氣的溫度分布圖 根據(jù)第四章所做的計算，我們得出物料的出料溫度tw2=52C，進料溫度tw1=20C；進風(fēng)溫度tg1=60C，出風(fēng)溫度tg2=35C。 根據(jù)壓力容器與化工設(shè)備設(shè)計使用手冊13由于物料在箱體內(nèi)部不斷翻滾返混，可以認(rèn)為空氣與物料是逆流換熱，那么有： 式中為對數(shù)平均溫差，決定于物料與空氣的溫度變化。 因此 將以上算得的結(jié)果帶入（4-15）得第五章 振動流化床機械結(jié)構(gòu)設(shè)計第一節(jié) 多孔板有效尺寸的確定 多孔板有效長度為L，有效寬度為B，一般情況下B=（1/41/6）L。 根據(jù)式（4-12

21、） 取L=1.8m，B=0.42m，得S=0.756在0.76（熱量衡算得的面積）與0.74（物料衡算得的面積）之間，并且與0.75十分接近，可見L與B的取值是合理的。 再由G1=60L/dBbh0校核床層高度h0 得h0=0.0055m。 第二節(jié) 振動流化床進出風(fēng)量計算5.2.1、進風(fēng)量計算 進風(fēng)溫度：tg1=60C 表觀流速：u=0.4m/s 則振動流化床下箱體總進風(fēng)量V60V60=u0LB=0.42.50.3=0.3m3/s 空氣進入加熱裝置前，常溫常壓下風(fēng)機的風(fēng)量V20 V20=V60（273+20）/（273+tg1）=0.264m3/s 為了使風(fēng)量有一個調(diào)節(jié)裕度，將標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)量增加10

22、%因此此風(fēng)機的風(fēng)量V風(fēng)為V風(fēng)=1.1V20=0.2904m3/s，取0.3m3/s。 換算為V風(fēng)=36000.3=1080m3/h。5.2.2、振動流化床的排氣量 （1）物料干燥排除蒸汽體積 濕物料生產(chǎn)能力G1=204kg/h 干燥后銨鹽產(chǎn)量G2=200kg/h 被干燥水分重量W=G1G2=4kg/h 由1傳熱學(xué) 戴鍋生 第二版得60C濕空氣的比容v=7.6804m3/kg。 則60C濕空氣的的體積 V60汽=Wv=30.7216m3/h。 取V60汽=31m3/h。 （2）排風(fēng)量計算 校核出風(fēng)口溫度 在第三章中為了通過熱量衡計算床層面積我們把出風(fēng)口溫度設(shè)定為35C，現(xiàn)在我們將把通過物料衡算得

23、床層面積帶入公式（4-8）、（4-9）得 式中，cg為50C時空氣的比熱容，cg=1005J/(kgC)，tg2=37.43C與35C的給定條件相差不大，可見我們前面的假定是合理的。 排風(fēng)溫度為35C，則振動流化床的排風(fēng)量為 V35=V風(fēng)(273+35)/(273+20)+V60汽（273+35）/(273+60)=1164m3/h 引風(fēng)機的工作溫度為35C，因此引風(fēng)量V引=V35=1164m3/h=0.3233m3/s，取0.32m3/s。第三節(jié) 振動流化床進風(fēng)管和出風(fēng)管管徑計算5.3.1、進風(fēng)管管徑計算 振動流化床進風(fēng)量：V風(fēng)=0.3m3/s。 采用四個進風(fēng)管進風(fēng)，則每個進風(fēng)管進風(fēng)量為V1

24、=1/4V風(fēng)=0.075m3/s。 由化工設(shè)備設(shè)計全書3，可知對于一般裝置中的管路中流速范圍為10-20m/s，我們設(shè)進風(fēng)管空氣流速為，1=15m/s。由 1=15m/s得D1=79.8mm所以選進風(fēng)管為DN80標(biāo)準(zhǔn)管，直徑為80mm。5.3.2、出風(fēng)管管徑計算 振動流化床排氣量V35=0.32m3/s。 采用兩個排氣管，則每個排氣管的風(fēng)量為V2=1/2V35=0.16m3/s。 由化工設(shè)備設(shè)計全書3，可知對于一般裝置中的管路中流速范圍為10-20m/s，我們設(shè)進風(fēng)管空氣流速為，2=14m/s。2=14m/s 得D2=120mm。所以選進風(fēng)管為DN125標(biāo)準(zhǔn)管，直徑為125mm。進、出風(fēng)管在箱

25、體上的位置將在第六章中作相關(guān)介紹。第四節(jié) 上箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計 上箱體將干燥區(qū)同大氣分隔開防止粉塵外逸污染環(huán)境。通常上箱體與床層同寬，高度設(shè)計與普通流化床相似，主要取決于稀相的分離高度。上箱體的幾何設(shè)計可有多種，見圖5.1。圖5.1 各種形狀不同的上箱體（a） 為基本型，（b）、（c）、（d）為上半部尺寸大于下半部，因而其上部風(fēng)速小于下部，有利于粒子沉降，降低粉塵夾帶量。（d）、（e）頂部為曲面形，剛度較好，內(nèi)部易于打磨拋光處理，光潔度好，不粘附粉塵，衛(wèi)生條件要求嚴(yán)格物料，但加工難度也大些，因此本設(shè)計的上箱體并不采用曲面型?；诮档蛥⒄褓|(zhì)量的目的，上箱體通常被設(shè)計成薄壁結(jié)構(gòu)，壁厚3mm。為了防止側(cè)壁

26、產(chǎn)生過大的彈性振動，焊裝加強筋是必要的。 圖5.2 上箱體的結(jié)構(gòu)圖 上箱體是熱空氣與物料熱量交換的主要場所，物料與上箱體直接接觸，考慮到物料的腐蝕性以及振動過程中上箱體所承受的載荷，選用不銹鋼作為材料，材料選0Cr18Ni9，厚度選為3mm。上箱體橫截面如5.2所示：之所以采用這種結(jié)構(gòu)形式，是為了使氣流流動更加均勻，壁面形成死區(qū)，換熱更加充分，熱空氣通過物料層后，由于流通面積的擴大而降低流速，同時減少了物料夾帶現(xiàn)象的產(chǎn)生。上箱體采用這種結(jié)構(gòu)避免了法蘭與物料的直接接觸，法蘭材料選用碳鋼以節(jié)約不銹鋼的用量。上箱體上布置四個用以觀察和清洗箱體內(nèi)部的矩形孔，兼顧到上箱體的強度我們把孔的尺寸定為2001

27、50，在上箱體的位置如圖5.3。 圖5.3 孔在上箱體的位置分布圖 上箱體設(shè)置兩個排風(fēng)管，其位置在圖5.4中表示出來，用于排風(fēng)，進料口位于床身一側(cè)，材料也用0Cr18Ni9不銹鋼。圖5.4 出風(fēng)管在箱體上的布置第五節(jié) 下箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計下箱體依其功能是機體和空氣分配室，它和分布板共同完成將熱風(fēng)均勻送入床層的任務(wù)。正如前面分析過的那樣，下箱體容積的大小與床層壓降均勻性及壓降波動有關(guān)。一般認(rèn)為，下箱體進風(fēng)口面積為分布板開孔面積的6-8倍時，可實現(xiàn)床層布?xì)饩鶆?。為此必須有足夠大的下箱體容積才行，下箱體懸吊式如圖5.5（b），其結(jié)構(gòu)同上箱體一樣為薄壁結(jié)構(gòu)。但圖5.5（a）所示的座式下箱體，則由于要承受全部

28、參振質(zhì)體動負(fù)荷，應(yīng)設(shè)計為箱式框架結(jié)構(gòu)。圖5.5 下箱體結(jié)構(gòu)圖下箱體是熱空氣進入的氣室，同時激振電機也安裝在下箱體上，所以下箱體的厚度要比上箱體大，取為4mm，材料為0Cr18Ni9不銹鋼。為了方便清洗箱體，下箱體應(yīng)設(shè)有排污口，下箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計圖詳見圖5.6。 圖5.6 下箱體設(shè)計簡圖第六節(jié) 法蘭的結(jié)構(gòu)設(shè)計5.6.1、上、下箱體法蘭設(shè)計上下箱體的連接方式主要有兩種，一種是軟連接，即用織物將上下箱體連接起來，這種情況一般是針對體積較大的流化床而設(shè)計的，由于床身重量較大，上下箱體一起振動會造成不必要的能量損失，如果把上箱體固定起來就會大大節(jié)約耗能。另一種是將上下箱體固定在一起，同步振動，這種情況一般用

29、于體積較小，重量較輕的振動流化床，由于本設(shè)計的處理量較小，體積較小因此用第二種連接方式，上下箱體將由法蘭連接，見圖5.7（a）。圖5.7(a) 法蘭結(jié)構(gòu)圖根據(jù)14提供的關(guān)于法蘭的國家標(biāo)準(zhǔn)，我們選擇標(biāo)準(zhǔn)號為HG20594的板式法蘭，螺紋孔徑為10mm，橫向共布置20個螺孔，為了使螺栓易于更換在本設(shè)計中所有螺紋都選用GB/T 5780螺紋孔大小為10mm，螺栓選用GB/T 5782 M8，結(jié)構(gòu)圖見圖 5.7（b）。圖5.7（b） 上、下箱體飛邊結(jié)構(gòu)圖5.6.2、出風(fēng)口法蘭設(shè)計 根據(jù)14提供的法蘭國家標(biāo)準(zhǔn)，對于出風(fēng)口，我們選擇DN125的標(biāo)準(zhǔn)板式平焊法蘭，型號為PL-HG-20593，螺紋孔徑為18

30、mm，對稱布置8個孔，結(jié)構(gòu)圖見圖5.7（c）。圖5.7(c) 出風(fēng)口法蘭結(jié)構(gòu)設(shè)計5.6.3、入風(fēng)口法蘭設(shè)計根據(jù)14提供的法蘭國家標(biāo)準(zhǔn)，對于出風(fēng)口，我們選擇DN80的標(biāo)準(zhǔn)板式平焊法蘭，型號為PL-HG-20593，螺紋孔徑為10mm，對稱布置8個螺孔，結(jié)構(gòu)圖見圖5.7（d）。 圖5.7（d) 進風(fēng)口法蘭設(shè)計第七節(jié) 多孔板、編織網(wǎng)、托網(wǎng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計5.7.1、分布板孔數(shù)高速的熱空氣流通過多孔板使物料在振動流化床內(nèi)變成流化狀態(tài)，經(jīng)驗表明，開孔率越大，流化質(zhì)量越不易保證，漏料也會越發(fā)的嚴(yán)重，但開孔率過小會使阻力增加，動力消耗提高?，F(xiàn)代振動流化床開孔率一般取在1%-5%，當(dāng)多孔板下加設(shè)均風(fēng)板和防漏網(wǎng)時開孔

31、率可取7%-8%。本設(shè)計中開孔率取5%，即 分布板孔徑一般為1.5-2.0mm，這里取為2.0mm，則孔數(shù)為 （5-1） 在分布板上篩孔按等邊三角形布置，空心距為 （5-2） 取t=0.008m分布板的結(jié)構(gòu)簡圖見圖5.8圖5.8分布板結(jié)構(gòu)圖5.7.2、分布板的材料與結(jié)構(gòu) 分布板采用0.36mm厚的鋼板鉆孔或沖制孔而成。圖4.8給出了幾種常用的分布板結(jié)構(gòu)圖。圖5.9 常用分布板結(jié)構(gòu)示意圖 在本設(shè)計中分布板結(jié)構(gòu)采用直流式分布，考慮到板的剛度及生產(chǎn)成本我們選擇（a）型板，厚度取1mm。板材料采用HT200，孔用沖制而成，加工簡單。圖5.10 分布板剖視圖為了不使物料從分布板中掉落，在多孔板下設(shè)置編織

32、網(wǎng)。為了不使物料從孔中掉落，在多孔板下面敷設(shè)編織網(wǎng)，編織網(wǎng)選擇GB/T5330.1-2000工業(yè)用金屬篩網(wǎng)，金屬絲粗細(xì)為25，目數(shù)選為3200，編織形式采用平紋組織。同時在物料較多時不使多孔板發(fā)生凹陷變化，在編織網(wǎng)下設(shè)有托網(wǎng)。第八節(jié) 均風(fēng)板結(jié)構(gòu)設(shè)計 由于熱空氣流是由較高的速度進入下箱體，而下箱體氣室的寬度不大，進風(fēng)口為雙側(cè)布置的，為了是風(fēng)量分布更加均勻，所以必須在下箱體設(shè)置均風(fēng)板。圖5.11 均風(fēng)板開孔分布圖 如上圖所示，即為均風(fēng)板的開孔分布圖，縱向開17排孔，孔間距為100mm，橫向開5排孔，孔間距為70mm?？椎某叽鐬?0mm，均風(fēng)板的開孔率為第九節(jié) 振動流化床支座設(shè)計5.9.1、支座設(shè)計

33、支座是放置緩沖材料或者彈簧并以此來支撐振動流化床的構(gòu)件，為了保證床身的平衡我們選擇四個支撐點，因此我們會選擇兩個支座，然而，為了保證床身在振動過程中有一定的斜度（1:100），靠物料進口較近的支座應(yīng)該比出口處的支座高度稍微高些?？紤]到支座材料需要承受振動，因此我們選擇具有良好吸振能力的鑄鐵為材料（HT100），靠近進料口的支座結(jié)構(gòu)簡圖請見圖5.12（a），后部支座尺寸見5.12（b），它們的區(qū)別在于底座的高度尺寸。 圖5.12（a） 前部支架結(jié)構(gòu)簡圖 圖5.12（b）后部支座結(jié)構(gòu)簡圖 圖5.13則表示出兩個支架之間的間距圖5.13支架布置簡圖5.9.2、隔振設(shè)計 振動的導(dǎo)入對流化床干燥有利，但

34、對周圍環(huán)境卻十分有害，應(yīng)設(shè)法降低或消除它。工程上常常采用彈簧隔振或平衡的方式吸收部分振動能量，下面將介紹設(shè)計方法。 （1）、隔振設(shè)計 所謂隔振，就是用剛度較小的彈簧將振動流化床支撐起來。如果將隔振系數(shù)定義為傳給地基動載荷與參振機體慣性力之比，則可通過隔振系數(shù)的大小來判斷隔振效果。按經(jīng)驗，一般在0.010.25之間隔振系統(tǒng)能滿足工作需要，因此可用下式計算隔振簧剛度 （5-3） 式中，mj為振動質(zhì)體計算質(zhì)量，kgs2/cm，為y方向橡膠彈簧的剛度。 為避免在機器工作和啟動停車過程中，隔振簧產(chǎn)生沖擊或脫離機體，它的最大動變形量應(yīng)小于靜變形量。下面是滿足此條件的經(jīng)驗公式 （5-4） Ay為垂直振幅，M

35、為參振總質(zhì)量 （2）、隔振簧（緩沖材料）選擇及剛度、強度計算 常用的隔振簧有金屬螺旋簧及圓柱形橡膠彈簧，金屬簧具有制造簡單、內(nèi)摩擦小、能耗低等優(yōu)點，但有體積大、易產(chǎn)生噪音，橫向剛度小、容易使及其產(chǎn)生橫向搖晃等缺點。橡膠簧則可制成不同形狀和尺寸，三個方向剛度均可按需要設(shè)計，噪音低，過共振區(qū)時振幅較小，但是適應(yīng)溫度能力較差，近年來橡膠簧已被大量采用。圓柱形橡膠簧的剛度用下式計算 （5-5） 式中，D為彈簧外徑，d為彈簧內(nèi)徑，h為彈簧高度，E為拉壓彈性模數(shù)。E、G與橡膠邵氏硬度之關(guān)系見表5.14，并且E與隔振簧高度h有以下經(jīng)驗公式?jīng)Q定 （5-6）表5.14 橡膠材料的拉壓彈性模數(shù)與剪切彈性模數(shù)邵氏硬

36、度/HS4045505560拉壓彈性模數(shù)E/kgcm-213.515.418.021.224.8剪切彈性模數(shù)G/kgcm-24.55.16.07.18.3動剛度系數(shù)Kd1.11.151.21.281.40 我們選擇橡膠的邵氏硬度為50，帶入得h=12.5cm 按圖5.15給出的設(shè)計線圖，可方便獲得較優(yōu)解。 根據(jù)經(jīng)驗，設(shè)Ky=121，E=18，求D、d并且校核h。圖5.15 橡膠彈簧設(shè)計線圖 首先按經(jīng)驗，暫定D=8，d=3得D+d=11，Dd=5，在E尺上找到121，連接該兩點和（D+d）尺上的11點連接成一條直線于S尺上的另一點，再過此點作水平線交于Dd=5曲線上，過其交點再作鉛垂線，與h尺交

37、點即為所求之h，可以看出h=8，小于12.5，為了留取25%的裕度，我們將h定為10，圖5.16是橡膠簧的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5.16 橡膠簧結(jié)構(gòu)示意圖第十節(jié) 料層厚度控制及排料方式 部分振動流化床中，料層厚度是由給料量、振動參數(shù)及風(fēng)參數(shù)確定的，一旦這些參數(shù)調(diào)整好后，料層厚度及確定，操作過程中無法另行控制，這類干燥機的操作彈性較小 在干燥機的排料端加裝控制堰（圖5.17），這便是料層可控的振動流化床。調(diào)整手柄，可方便地調(diào)整控制堰板的上沿高度和下沿與分布板的間隙。當(dāng)物料粒度均勻、干濕狀態(tài)密度有較大的差異時，使堰板下沿貼近分布板，上沿高度則控制料層厚度，干燥完好的物料浮在床層上部，以一流方式排出機外。

38、當(dāng)物料粒度差異較大或干濕狀態(tài)密度變化不大時，不能溢流排料，此時，堰板下沿與分布板間隙以及堰板上沿高度應(yīng)協(xié)同調(diào)整，利用堰板的節(jié)流作用調(diào)整料層厚度及排料速度實踐表明，料層可控的振動流化床，較易控制物料在床層中的停留時間。圖5.17 排料控制堰 1-手柄；2-上箱體；3-緊固螺母；4-滑道；5-軸；6-排料口；7-下箱體；8-分布板；9-控制堰第十一節(jié) 肋板結(jié)構(gòu)設(shè)計 由于上、下箱體厚度較小，為了保證振動流化床在工作過程中減輕變形，延長振動流化床的壽命，增加床體剛度，需在上、下箱體上均勻焊接肋板，焊接方式采用雙面交錯焊接，這種焊接方法對上、下箱體有很大的意義，應(yīng)為上箱體是不銹鋼材料，這種方法可以減小上

39、箱體的燒損，而對于下箱體來說，可以有效減少焊縫面積。圖5.18 肋板尺寸與位置 第六章 干燥機主要輔助設(shè)備選型第一節(jié) 氣體換熱器設(shè)計各種干燥系統(tǒng)常用的供熱裝置有蒸汽加熱器，煙道氣，電加熱器等，根據(jù)公司提出的要求，本設(shè)計中我們將選用蒸汽加熱器，蒸汽壓力不超過0.78MPa，給定熱源蒸汽溫度為160C左右。6.1.1、蒸汽加熱器的設(shè)計步驟 （1）、從蒸汽性能表中查得，當(dāng)蒸汽表壓力p=0.5MPa，飽和蒸汽溫度為 tH=158.08C。 （2）、空氣平均溫度，查1，得40C時空氣的密度為 1.128kg/m3，即。 （3）、根據(jù)3所提供的蒸汽加熱器性能規(guī)格表 空氣從20C上升到60C所需要的熱量 （

40、4）、入口處風(fēng)速uin的計算 在第五章中我們設(shè)計了分布板，分布板小孔風(fēng)速uh與流化速度u0由下式?jīng)Q定 （6-1） 分布板壓降是氣體通過分布板小孔的阻力，與孔徑和孔速有關(guān)。為使布?xì)饩鶆颍仨毷狗植及鍓航档扔谌腼L(fēng)口動壓的100倍，即 （6-2） 式中，cd為分布板阻力系數(shù)，1.5-2.5,uin為進風(fēng)口速度。由于開孔率為5%，u0=0.4m/s,有uh=8m/s，取cd=2,可算出uin=1.2m/s （5）、由實際風(fēng)速算通風(fēng)面積，由 得 （6）、空氣的質(zhì)量流速ur （7）、計算管排傳熱系數(shù) 根據(jù)3所提供的SRZ蒸汽加熱器傳熱系數(shù)和空氣通過阻力的計算公式表，我們選擇SRZ 55X型蒸汽加熱器有 K

41、為傳熱系數(shù)，ur為空氣質(zhì)量流速。 傳熱溫差 所需傳熱面積 所需單元排管數(shù)，查化工設(shè)備設(shè)計全書3可知，Aa為每排管子的換熱面積，對于SRZ 55X型蒸汽加熱器有Aa=6.23m2。 實際選取2組，總傳熱面積第二節(jié) 旋風(fēng)分離器設(shè)計 選用XLT/A型旋風(fēng)分離器。查資料可知它的凈化能力17042780m3/h6.2.1、氣體處理量 旋風(fēng)分離器的氣體處理量Qx就是從振動流化床中排出的氣體量V35，即Qx=V35=1080m3/h，在XLT/A旋風(fēng)分離器的處理范圍之內(nèi)。6.2.2、旋風(fēng)分離器直徑 氣體以vm/s的速度進入旋風(fēng)分離器，所產(chǎn)生的離心力可以分離出小到5m的固體顆粒，因此進口速度為取f=14m/s

42、得F進=0.214m/s 校核出口截面積F進F進= 故假設(shè)成立又進氣口高度A=0.66Dx 進氣口B=0.26DxF進=AB=0.172Dx2 則Dx=0.353m 取旋風(fēng)分離器直徑D為0.3m，則F=0.172D2=0.01548m2 可見能夠滿足分離要求由此我們根據(jù)化工設(shè)備設(shè)計全書3選擇的旋風(fēng)分離器型號為XLT/A 300單筒式水平出風(fēng)旋風(fēng)分離器。6.2.4、壓力損失計算由1查得，出風(fēng)溫度為T出=35C時空氣密度又樣本查出阻力系數(shù)=5.5則壓力損失為：第三節(jié) 風(fēng)機的選擇 本次設(shè)計的振動流化床需要兩臺風(fēng)機，其中一臺作為供熱源，將振動流化床所需要的空氣量送入熱風(fēng)爐，另一臺作為引風(fēng)用，將從旋風(fēng)分

43、離器出來的氣體排掉。6.3.1、鼓風(fēng)機的選擇 鼓風(fēng)機提供的風(fēng)量為1080m3/h，進氣溫度為20C。 選擇深圳市三力基業(yè)電機有限公司生產(chǎn)的型號為型號SF7530SL/BC的離心鼓風(fēng)機 ，具體參數(shù)如下： 功率：1.4（kw） 材質(zhì)：塑料 類型：離心式鼓風(fēng)機 風(fēng)機壓力：低壓風(fēng)機 升壓：0.25mH2O或2500pa 氣流方向：離心風(fēng)機 適用范圍：機械 風(fēng)量：2100（可調(diào)） 性能：低噪音風(fēng)機 用途：生產(chǎn) 重量：7.5kg6.3.2、引風(fēng)機的選擇 鼓風(fēng)機提供的風(fēng)量為1080m3/h。選擇深圳市三力基業(yè)電機有限公司生產(chǎn)的型號為型號DCSF12032S的離心風(fēng)機 ，具體參數(shù)如下： 功率：1.4（kw）

44、材質(zhì)：塑料 類型：離心式鼓風(fēng)機 風(fēng)機壓力：低壓風(fēng)機 升壓：0.25mH2O 氣流方向：離心風(fēng)機 適用范圍：機械 風(fēng)量：2100（可調(diào)） 性能：低噪音風(fēng)機 用途：生產(chǎn) 重量：7.5kg6.3.3、鼓風(fēng)機與引風(fēng)機選用件表根據(jù)三力基業(yè)生產(chǎn)的電機樣本，所選用的鼓風(fēng)機引風(fēng)機的選用件如下：表6.1 鼓風(fēng)機與引風(fēng)機選用件表電機型號功率地腳螺栓4GB799-86螺母4GB6170-86墊圈4GB96-85Y112M-24M10220M10106.3.4、壓頭校核 旋風(fēng)分離器的壓頭損失P=115mmH2O在振動流化床的壓頭損失為P=100mmH2O，另外在管路，閥門等處，在氣體通過時也存在壓頭損失，對于整個系統(tǒng)

45、，總壓頭損失225mmH2O。大于總的壓力損失225mmH2O。故此風(fēng)機是合適的。第四節(jié) 空氣過濾器的選擇6.4.1、空氣流量的確定 空氣流量V風(fēng)=1500m3/h，由于本身振動流化床所需要的風(fēng)量就不大，因此一級高效空氣過濾器就可以了，高效空氣預(yù)熱器采用超細(xì)纖維玻璃紙，膠版紙，鋁膜等材料作為隔板與鋁合金，鐵框膠合而成。具有過濾率高，阻力低，容量大等特點，濾塵率達到了99.99%，高效空氣過濾器的基本參數(shù)如下。表6.2 高效空氣過濾器基本參數(shù)型號風(fēng)量(m3/h)初阻力(pa)容塵量（g）個數(shù)GK-15A150020090016第五節(jié) 加料裝置的設(shè)計 在干燥裝置中，供給或排出粉狀，顆粒狀及塊狀物料

46、的機械，一般統(tǒng)稱為供料器，有加料器和排料器之分。對后續(xù)裝置而言，排料器也就成為了加料器。在干燥過程中，加料器所處理掉往往好似濕物料，而排料器處理的往往是較干的物料。加料器的用途主要是定量連續(xù)或間斷地供給物料。排料器的用途主要是不定量連續(xù)或間斷地排出物料。 供料器應(yīng)具有下列特點：（a）能定量供料（b）不泄露物料和空氣（c）不產(chǎn)生粒子破損（d）能適應(yīng)多種物料，供料量可調(diào)節(jié)（e）消耗功率?。╢）運轉(zhuǎn)可靠，操作簡單，維修方便（g）占地面積小，高度低。6.5.1、供料器的分類及選用原則 供料器從機理上分可以分四種，即：重力作用式、機械力作用式、往復(fù)式及振動式、氣壓式及流態(tài)化式。在設(shè)計供料器時必須要考慮到

47、物料性質(zhì)，使用狀態(tài)，密封等因子。6.5.2、供料器的設(shè)計 考慮到生產(chǎn)成本及操作方便等諸多因素，本設(shè)計中給料器選為重力作用式，通過閘板的開合來控制物料的加料速度。閘板式分為延水平、垂直或傾斜方向作直線運動的擋板（圖6.3（a）；旋轉(zhuǎn)的鉸鏈?zhǔn)介l門（圖6.3（b、c、d、e）；使弧形板作旋轉(zhuǎn)運動的切斷式閘門（圖6.3（f）；以及旋轉(zhuǎn)彎成特殊形狀的彎管（圖6.3（g）。開閉的方式分直接傳動或由杠桿、齒輪鏈傳動等，作用方式分手動、電動和氣動。圖6.3 閘板給料器在本設(shè)計中，我們將選取(a)型給料裝置其結(jié)構(gòu)圖如圖6.4圖6.4 給料器結(jié)構(gòu)示意圖第六節(jié) 出料裝置的設(shè)計 干燥后的物料依靠重力從箱體中排出，排料過程中要保證物料均勻地排出并且落料過程與空氣接觸時間少，那么出料裝置的長度應(yīng)該略長，圖