化工原理課程設(shè)計(jì)處理1.6萬(wàn)噸某顆粒狀物質(zhì)臥式多室流化床干燥裝置設(shè)計(jì)

1、化工原理課程設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)任務(wù)：年處理_1.6_萬(wàn)噸某顆粒狀物質(zhì)從氣流干燥器來(lái)的細(xì)顆粒物料，其中含水量為8%（濕基，下同），要求在臥式多室流化床中干燥至0.8%。已知參數(shù)如下： 被干燥物料： 處理濕物料量g1 2000kg/h 平衡含水量x* 0 顆粒密度s 1400kg/m3 臨界含水量xc 0.013kg水/kg絕干料 堆積密度b 450kg/ m3 顆粒平均直徑dm 0.15mm 干物料比熱容cs 1.256 kj(kg·) 進(jìn)口溫度1 30 在干燥系統(tǒng)要求收率99.5%（回收5m以上顆粒） 干燥介質(zhì)濕空氣： 進(jìn)預(yù)熱器溫度t0 30 進(jìn)干燥器溫度t1 100 初

2、始濕度h0 0.013kgkg絕干氣 熱源：392.4kpa的飽和水蒸氣。 年工作日-300天，連續(xù)生產(chǎn) 試設(shè)計(jì)干燥器主體并選擇合適的風(fēng)機(jī)及氣固分離設(shè)備。圖紙：帶控制點(diǎn)工藝流程圖一張（a3圖紙）； 主體設(shè)備工藝條件圖一張（a2圖紙）。前 言干燥是一門跨學(xué)科、跨行業(yè)、具有實(shí)驗(yàn)科學(xué)性的技術(shù)。傳統(tǒng)的干燥器主要有箱式干燥器、隧道干燥器、轉(zhuǎn)筒干燥器、帶式干燥器、盤式干燥器、槳葉式干燥器、流化床干燥器、噴動(dòng)床干燥器、噴霧干燥器、氣流干燥器、真空冷凍干燥器、太陽(yáng)能干燥器、微波和高頻干燥器、紅外熱能干燥器等。干燥設(shè)備制作是密集型產(chǎn)業(yè)，我國(guó)的國(guó)產(chǎn)干燥設(shè)備價(jià)格相對(duì)低廉，因此具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。主要包括：（1）物料靜

3、止型或物料輸送型干燥器；（2）物料攪拌型干燥器；（3）物料熱風(fēng)輸送型干燥器；（4）物料移動(dòng)狀態(tài)；（5）輻射能干燥器將大量固體顆粒懸浮于運(yùn)動(dòng)著的流體之中，從而使顆粒具有類似于流體的某些表觀特性，這種接觸狀態(tài)稱為固體流態(tài)化。流化床干燥器就是將流態(tài)化技術(shù)應(yīng)用于固體顆粒干燥器德 一種工業(yè)設(shè)備，目前在化工、輕工醫(yī)學(xué)、食品以及建材工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。流化干燥器又名沸騰干燥器，是固體流態(tài)化技術(shù)在干燥器上的應(yīng)用。流體自下而上通過(guò) 顆粒堆成的床層時(shí)，若氣流速度較低，則床層仍維持原狀，氣流從顆粒間空隙流過(guò)，這種床層稱為固定床。氣流速度提高到大于某一臨界值（稱為起始流化速度）后，顆粒剛好在向上流動(dòng)的流體中浮動(dòng)，床

4、層高度隨氣速的加大而升高，這種床層稱為流化床。在流化床內(nèi)，由于顆粒分散并做不規(guī)則運(yùn)動(dòng)，造成了氣固兩相得以良好接觸，加速了傳熱和傳質(zhì)的速度，而且床內(nèi)溫度均勻便于準(zhǔn)確控制，能避免局部過(guò)熱。設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，容易使過(guò)程連續(xù)化，因而得到較廣泛的應(yīng)用。為了改善產(chǎn)品質(zhì)量，生產(chǎn)上常采用臥式多室流化干燥器，干燥室的橫截面做成長(zhǎng)方形，用垂直擋板分隔成多室（一般為48室），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(guò)。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

5、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。流化床干燥器還 可以做成多層式。以臥式多室流化床干燥器相比，其優(yōu)點(diǎn)是熱效率較高。但由于壓降大，而且物料由上一層流到下一層的裝置較復(fù)雜，生產(chǎn)上不如臥式用得廣泛。流化床干燥的優(yōu)點(diǎn)有：1） 由于顆粒物料和流體在床層內(nèi)進(jìn)行充分的混合與碰撞，表面更新頻繁，使氣固間傳熱傳質(zhì)系數(shù)及兩相接觸面積均較大，體積傳熱系數(shù)大。設(shè)備生產(chǎn)能力高，可在小裝置中處理大量的物料。2） 物料干燥速度大，在干燥器中停留時(shí)間短，所以適用于某些熱敏性物料的干燥。3） 物料在床層內(nèi)的停留時(shí)間可根據(jù)工藝要求任意調(diào)節(jié)，故難對(duì)干燥或要求干燥產(chǎn)品含濕

6、量過(guò)低的過(guò)程非常適用。4） 設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，可動(dòng)部件少，便于制造、操作和維修。5） 在同一設(shè)備內(nèi)，既可進(jìn)行連續(xù)操作，又可進(jìn)行間歇操作。流化床干燥器的缺點(diǎn)有：1） 床層內(nèi)物料縱向返混嚴(yán)重，對(duì)單級(jí)式連續(xù)干燥器，物料在設(shè)備內(nèi)停留時(shí)間不均勻，有可能是部分未干燥的物料隨產(chǎn)品一起排出床層外。2） 一般不適用于易黏結(jié)或結(jié)塊、含濕量過(guò)高物料的干燥，因?yàn)槿菀装l(fā)生物料黏結(jié)到設(shè)備壁面上，或堵床現(xiàn)象。3） 對(duì)被干燥物料的粒度有一定的限制，不能太小，也不能太大。4） 對(duì)產(chǎn)品外觀要求嚴(yán)格的物料不宜采用。干燥貴重和有毒的物料時(shí)，對(duì)回收裝置要求苛刻?？傊?，流化床干燥器既有明顯的優(yōu)點(diǎn)，也存在顆粒磨損嚴(yán)重、顆粒在床層內(nèi)停留

7、時(shí)間不勻，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不均勻等不足之處，要能很好的揚(yáng)長(zhǎng)避短，方可獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。另外，必須要考慮的是，物料、加熱空氣等對(duì)設(shè)備腐蝕，會(huì)嚴(yán)重影響生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量。所以對(duì)于一些管道和主體設(shè)備，我們采用耐腐蝕的不銹鋼材料，以保證生產(chǎn)的質(zhì)量。目 錄摘要- 6 -1干燥過(guò)程的設(shè)計(jì)- 6 -1.1 干燥過(guò)程概述- 6 -1.2 幾種常見干燥器- 7 -1.3 干燥器選型需要考慮的因素- 8 -1.4 流化床干燥器的相關(guān)介紹- 8 -1.5 工藝流程設(shè)計(jì)的基本原則- 11 -1.6 設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介- 11 -1.7 干燥流程的說(shuō)明- 12 -2干燥器的物料衡算和熱量衡算- 13 -2.1 主體設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)

8、算- 13 -2.1.1 物料衡算- 13 -2.1.2 空氣和物料的出口溫度確定- 14 -2.1.3 干燥器的熱量衡算- 15 -2.1.4 預(yù)熱器熱負(fù)荷及加熱蒸汽消耗量- 15 -2.2 干燥器的設(shè)計(jì)- 17 -2.2.1 流化速度的確定- 17 -2.2.2 流化床層面積的計(jì)算- 18 -2.2.3干燥器的寬度和長(zhǎng)度- 20 -2.2.4干燥器的高度- 20 -2.2.5干燥器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)- 21 -2.3附屬設(shè)備的選型- 23 -2.3.1送風(fēng)機(jī)和排風(fēng)機(jī)- 23 -2.3.2氣固分離設(shè)備- 24 -2.3.3供料裝置- 24 -2.3.4供熱裝置- 25 -2.3.5換熱器的選型- 2

9、5 -2.3.6空氣過(guò)濾器-25 -2.4 相關(guān)符號(hào)說(shuō)明- 26 -3計(jì)算結(jié)果匯總表- 28 -4說(shuō)明與體會(huì)- 30 -5參考文獻(xiàn)- 31 - 臥室多室流化床干燥器的設(shè)計(jì)摘要:干燥是食品、化工和制藥等工業(yè)生產(chǎn)中的一項(xiàng)重要化工單元操作。本化工原理課程設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)一種臥式多室流化床干燥器，將顆粒狀物質(zhì)的含水量從8%干燥至0.08%，生產(chǎn)能力為1.6萬(wàn)t/a。來(lái)自氣流干燥器的顆粒狀物料用星型加料器加入干燥器的第一室，再經(jīng)過(guò)其余的四個(gè)室，在35.5下離開干燥器。濕度為0.013的空氣經(jīng)翅片換熱器（熱載體為392.4kpa飽和水蒸氣）加熱至100后進(jìn)入干燥器，經(jīng)過(guò)與懸浮物料接觸進(jìn)行傳質(zhì)傳熱后，濕度增

10、加到0.0236，溫度降至68。尾氣經(jīng)過(guò)旋風(fēng)分離器和布袋式除塵器，提高了產(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(guò)查閱資料和選用公式設(shè)計(jì)，干燥器的較好設(shè)計(jì)結(jié)果為：床層底面積4.75m2，長(zhǎng)度與寬度分別取2.5m和1.9m，高度3.2m，隔板間距0.5m，物料出口堰高0.361m。分布板開孔率7.54%，總篩孔數(shù)202862個(gè)。此外，還確定了合適的送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、旋風(fēng)分離器、供料裝置等輔助設(shè)備及型號(hào)。1干燥過(guò)程的設(shè)計(jì)1.1 干燥過(guò)程概述在食品，化工，制藥等工業(yè)生產(chǎn)中，常常需要從濕物料中除去濕分（水或化學(xué)溶劑），這一過(guò)程成為除濕，通常除濕的方法有三種：一是機(jī)械除濕法

11、，它是通過(guò)沉降，過(guò)濾，離心分離，擠壓等機(jī)械除去其濕分，這種方法比較經(jīng)濟(jì)，但只能除去部分濕分往往不能滿足工藝要求，二是化學(xué)除濕法，它是利用硅膠，生石灰，無(wú)水氯化鈣等吸濕劑除去物料中少量的濕分，這種方法因吸濕劑的吸濕能力有限，只適用于產(chǎn)量小，含水量少的場(chǎng)合，最后一種是加熱除濕法（又稱干燥），這種除濕法是將熱能傳遞給濕物料使其中的濕分汽化并排除，使物料的含濕量降到規(guī)定的水平，干燥是應(yīng)用最廣的單元操作之一。干燥過(guò)程進(jìn)行的必要條件是被干燥的物料表面所產(chǎn)生的水汽（其他蒸汽）的壓力pw必須大于干燥介質(zhì)中的水汽（其他蒸汽）的分壓pv.兩者的壓差（pw-pv）越大，干燥過(guò)程進(jìn)行的越快，所以氣化的水汽應(yīng)及時(shí)的被干

12、燥介質(zhì)帶走，以保持一定的傳質(zhì)推動(dòng)力，若壓差為零，傳質(zhì)推動(dòng)力為零，干燥操作也就停止。干燥的基本原理和影響：干燥通常是指將熱量加于濕物料并排除揮發(fā)濕分（大多數(shù)情況下是水），而獲得一定濕含量固體產(chǎn)品的過(guò)程。濕分以松散的化學(xué)結(jié)合或以液態(tài)溶液存在于固體中，或積集在固體的毛細(xì)微結(jié)構(gòu)中。當(dāng)濕物料作熱力干燥時(shí)，以下兩種過(guò)程相繼發(fā)生：過(guò)程1能量（大多數(shù)是熱量）從周圍環(huán)境傳遞至物料表面使?jié)穹终舭l(fā)。過(guò)程2內(nèi)部濕分傳遞到物料表面，隨之由于上述過(guò)程而蒸發(fā)。干燥速率由上述兩個(gè)過(guò)程中較慢的一個(gè)速率控制，從周圍環(huán)境將熱能傳遞到濕物料的方式有對(duì)流、傳導(dǎo)或輻射。在某些情況下可能是這些傳熱方式聯(lián)合作用，工業(yè)干燥器在型式和設(shè)計(jì)上的差

13、別與采用的主要傳熱方法有關(guān)。在大多數(shù)情況下，熱量先傳到濕物料的表面熱按后傳入物料內(nèi)部，但是，介電、射頻或微波干燥時(shí)供應(yīng)的能量在物料內(nèi)部產(chǎn)生熱量后傳至外表面。整個(gè)干燥過(guò)程中兩個(gè)過(guò)程相繼發(fā)生，并先后控制干燥速率1濕物料中水分的性質(zhì) 濕物料中所含水分性質(zhì)的不同影響干燥效果。（1）總水分=平衡水分+自由水分（2）結(jié)合水與非結(jié)合水 （3）平衡水分與自由水分 自由水分=全部非結(jié)合水+平衡水分2干燥速率 干燥速度取決于內(nèi)部擴(kuò)散和表面氣化速度。干燥過(guò)程分成兩階段，恒速階段（平行于橫軸直線）和降速階段（斜向下線）。在恒速階段，干燥速率與物料濕含量無(wú)關(guān)。降速階段，干燥速率近似地與物料濕含量成正比。物料濕含量大于c

14、o時(shí)，干燥過(guò)程屬恒速階段，當(dāng)物料濕含量小于co時(shí)，干燥過(guò)程屬于降速階段。3.影響干燥的因素恒速階段與干燥介質(zhì)條件和物料表面水分氣化速率有關(guān)。降速階段主要與內(nèi)部擴(kuò)散有關(guān)。1.2 幾種常見干燥器氣體干燥器 干燥速度快，氣固并流操作，干燥時(shí)間短；另外結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)備投資少，占地面積小，操作方便，性能穩(wěn)定，維修量小。但其主要缺點(diǎn)是：由于物料停留時(shí)間很短，氣流干燥器只適合干燥非結(jié)合水，不適合于結(jié)合水分的干燥；由于顆粒之間以及顆粒與器壁之間的碰撞與摩擦。因此，氣流干燥器不適合于干燥晶形不允許破壞的物料；氣固兩相分離的任務(wù)很重，固體產(chǎn)品的放空損失較大，粉料排空對(duì)環(huán)境造成一定污染；氣固兩相接觸時(shí)間短，兩相間的傳

15、熱不充分，氣體放空時(shí)的溫度較高，熱效率較低；此外氣體通過(guò)干燥系統(tǒng)的流動(dòng)阻力較大，風(fēng)機(jī)的動(dòng)力消耗較高，因而氣流干燥器的能量消耗較高。a.轉(zhuǎn)筒干燥器：機(jī)械化程度高，生產(chǎn)能力較大，干燥介質(zhì)通過(guò)轉(zhuǎn)筒的阻力較小，對(duì)物料的適應(yīng)性較強(qiáng)，操作穩(wěn)定，運(yùn)行費(fèi)用低。但是，轉(zhuǎn)筒干燥器裝置比較笨重，金屬耗材多，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)復(fù)雜，維修量較大，設(shè)備投資高，占地面積大。b.噴霧干燥器：干燥速度快，干燥時(shí)間短，特別適合于熱敏性物料的干燥。但是它的體積傳熱系數(shù)很低，水分汽化強(qiáng)度小，因而干燥器體積龐大，熱效率低，動(dòng)力消耗較大。c.廂式干燥器：可以用于各種物料的干燥，但其熱效率較低，產(chǎn)品質(zhì)量不均勻，主要使用于小規(guī)模多品種、干燥條件變動(dòng)大

16、的場(chǎng)合d.流化床干燥器：它最大的兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)有兩個(gè)：一是由于物料顆粒的劇烈運(yùn)動(dòng)和相互混合，床內(nèi)各處溫度均勻一致，從而避免了物料的局部過(guò)熱；二是流化床的停留時(shí)間任意可調(diào)，特別適合于干燥結(jié)合水分，因此，工業(yè)上常將流化床干燥器與氣流干燥器串聯(lián)使用。單層流化床的主要缺點(diǎn)是由于顆粒的完全混合，在連續(xù)操作時(shí)顆粒無(wú)聊的停留時(shí)間分布不均勻，部分物料因在流化床中停留時(shí)間過(guò)短而位能得到充分干燥，另一部分在流化床中停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而過(guò)分干燥。這種干燥器不實(shí)用于易結(jié)晶或結(jié)塊的物料1.3 干燥器選型需要考慮的因素（1）物料性能及干燥持性 其中包括物料形態(tài)(片狀、纖維狀、粒狀、液態(tài)、膏狀等)、物理性質(zhì)(密度、粒度分布、粘附性）、

17、干燥特性（熱敏性、變形、開裂等)、物料與水分的結(jié)合方式等因素。（2）對(duì)干燥產(chǎn)品質(zhì)量的要求及生產(chǎn)能力包括對(duì)干燥產(chǎn)品特殊的要求(如保持產(chǎn)品特有的香味及衛(wèi)生要求)；生產(chǎn)能力不同，干燥設(shè)備也不盡相同。（3）濕物料含濕量的波動(dòng)情況及干燥前的脫水 應(yīng)盡量避免供給干燥器濕物料的含濕量有較大的波動(dòng)，因?yàn)闈窈康牟▌?dòng)不僅使操作難以控制面影響產(chǎn)品質(zhì)量，而且還會(huì)影響熱效率，對(duì)含濕量高的物料，應(yīng)盡可能在干燥前用機(jī)械方法進(jìn)行脫水，以減小干燥器除濕的熱負(fù)荷。機(jī)械脫水的操作費(fèi)用要比干燥去水低廉的多，經(jīng)濟(jì)上力求成少投資及操作費(fèi)用。 （4）操作方便勞動(dòng)條件好。（5）適應(yīng)建廠地區(qū)的外部條件 (如氣象、熱源、場(chǎng)地)，做到因地制宜。

18、1.4 流化床干燥器的相關(guān)介紹流化床干燥器的簡(jiǎn)介濕物料經(jīng)進(jìn)料器進(jìn)入床層，熱空氣由下而上通過(guò)多空式氣體分布板，當(dāng)氣速（指空床氣速）較低時(shí)，顆粒床層呈靜止?fàn)顟B(tài)，氣流穿過(guò)顆粒間的空隙。此時(shí)，顆粒床層為固定床。當(dāng)氣速增加到一定程度后，顆粒床層開始松動(dòng)，并略有膨脹，在小范圍內(nèi)交換位置。當(dāng)氣速在增大到某一數(shù)值后，顆粒在空氣呈懸浮狀態(tài)，形成顆粒與氣體的混合層，恰如液體沸騰狀態(tài)，氣固兩相激烈運(yùn)動(dòng)相互接觸。這種狀態(tài)的床層，成為流化床或沸騰床。由固定床轉(zhuǎn)為流化床時(shí)的氣速，成為臨界汽化速度。 干燥的水分形式以表面水為主，對(duì)含內(nèi)部水較多的物料比較難達(dá)到工藝要求。該機(jī)可根據(jù)工藝要求設(shè)計(jì)成鼓風(fēng)系統(tǒng)、引風(fēng)系統(tǒng)、鼓引風(fēng)系統(tǒng)，

19、鼓風(fēng)機(jī)可兼作分散器。鼓引風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中風(fēng)機(jī)可采用變頻器無(wú)級(jí)變速，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)“0壓力”精確的控制在進(jìn)料 處或旋風(fēng)分離器的易漏風(fēng)處。 對(duì)于易燃易爆物料普通焊接管道容易積料導(dǎo)致溫度過(guò)高。氣速越大，流化床層就越高。當(dāng)氣速增大到顆粒的自由沉降速度時(shí)，顆粒開始同氣流一齊向上流動(dòng)，成為氣流干燥狀態(tài)，也稱為流化床的帶出速度，流化床的操作氣速應(yīng)在臨界流化速度與帶出速度之間。濕物料在流動(dòng)床中與熱空氣進(jìn)行熱量和質(zhì)量的傳遞，達(dá)到干燥的目的。干燥后的產(chǎn)品由床層側(cè)面出料管溢流排出，氣流由頂部排出，經(jīng)旋風(fēng)分離器或布袋式除塵器回收其中夾帶的粉塵。流化床干燥器的主要優(yōu)點(diǎn)：床層溫度均勻，并可以調(diào)節(jié)；因傳熱速度快，處理能力大，停留的時(shí)間

20、可在幾分鐘到幾個(gè)小時(shí)范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，使物料的含水量降到最低；物料依靠進(jìn)出口床層高差自動(dòng)流向出口，不需輸送裝置；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可動(dòng)部件少，操作穩(wěn)定。缺點(diǎn)是物料的形狀和力度都有限制。流化床干燥器的主要缺點(diǎn)：床層內(nèi)物料返混嚴(yán)重，對(duì)單級(jí)式連續(xù)干燥器，物料在設(shè)備內(nèi)停留時(shí)間不均勻，有可能使部分未干燥的物料隨著產(chǎn)品一起排出床層外。一般不適用于易粘結(jié)或結(jié)塊、含濕量過(guò)高物料的干燥，因?yàn)槿菀装l(fā)生物料粘結(jié)到設(shè)備壁面上或堵床現(xiàn)象。對(duì)被干燥物料的粒度有一定限制，一般要求不小于30mm、不大于6mm。另外，對(duì)產(chǎn)品外觀要求嚴(yán)格的物料不宜采用。干燥貴重和有毒的物料時(shí)，對(duì)回收裝量要求苛刻。不適用于易粘結(jié)獲結(jié)塊的物料。1.5 工藝流程設(shè)

21、計(jì)的基本原則工程設(shè)計(jì)本身存在一個(gè)多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題，同時(shí)又是一個(gè)政策性很強(qiáng)的工作，設(shè)計(jì)人員必須有優(yōu)化意識(shí)。嚴(yán)格的遵守國(guó)家的有關(guān)政策，法律規(guī)定及行業(yè)規(guī)范，特別是國(guó)家的經(jīng)濟(jì)法規(guī)，環(huán)保法規(guī)等等，一般來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)者應(yīng)遵守以下基本原則。（一）：技術(shù)的先進(jìn)性和可靠性盡量采用當(dāng)前的先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)裝置的優(yōu)化集成，使其具有較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，同時(shí)，對(duì)于所采用的新技術(shù)要進(jìn)行充分的論證，以保證設(shè)計(jì)的科學(xué)性和安全性。（二）:裝置系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性在各種可采用方案的分析比較中，技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)往往是關(guān)鍵的要素之一以求得最小的投資獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。（三）：可持續(xù)發(fā)展及清潔生產(chǎn)樹立可持續(xù)發(fā)展及清潔生產(chǎn)意識(shí)，在所選的方案中，應(yīng)盡可

22、能利用裝置系統(tǒng)產(chǎn)生的廢棄物，減少?gòu)U棄物的排放。（四）：過(guò)程的安全性在設(shè)計(jì)的過(guò)程中要充分考慮到各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)事故，采取有效地安全措施，確保裝置系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，人員健康和人身安全。 （五）：過(guò)程操作的可操作性及可控制性裝置系統(tǒng)應(yīng)便于穩(wěn)定可靠操作。當(dāng)生產(chǎn)負(fù)荷或一些參數(shù)在一定范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)，應(yīng)能快速的進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。 （六）：行業(yè)性法規(guī)1.6 設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介本設(shè)計(jì)以流化床為主體設(shè)備，來(lái)處理1.6萬(wàn)噸/年某顆粒狀物質(zhì).為提高其干燥效果，把流化床設(shè)計(jì)成臥室多室型設(shè)計(jì)成開孔率為7.54%，孔徑為1.5mm篩板上用垂直于擋板將床層分割成5個(gè)室。總干燥面積達(dá)4.75，板間距為0.5m。該種臥式多室流化床

23、干燥器高度較低，結(jié)構(gòu)筒單,操作方便，易于控制，流體阻力較小，對(duì)各種物料的適應(yīng)性強(qiáng)，不僅適用于各種難于干燥的粒狀物料和熱敏性物料，而且已逐步推廣到粉狀、片狀等物料的干燥.在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。流化床干燥有以下特點(diǎn)：1）由于流化床內(nèi)溫度均勻，并能自由調(diào)節(jié)，故可得到均勻的干燥產(chǎn)品。2）因熱傳遞迅速，所以處理能力大。3）由于滯留時(shí)間可在幾分鐘幾小時(shí)范圍內(nèi)任意選定，故可生產(chǎn)含水分極低的干燥制品。4）因流化床有相似于液體的狀態(tài)和作用，所以處理容易。此外，物料輸送簡(jiǎn)單。5）裝置無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定。但被處理物料的形狀和粒徑有一定限制。6）不適用于易黏結(jié)或結(jié)塊的物料。1.7 干燥流程的說(shuō)明如

24、下圖所示。首先，利用鼓風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)，在其內(nèi)部產(chǎn)生負(fù)壓，空氣在壓差的推動(dòng)下進(jìn)入管路。進(jìn)入管路后的空氣經(jīng)過(guò)濾器除去其中含有的顆粒物質(zhì)，以免進(jìn)入干燥器后對(duì)物料產(chǎn)生污染。然后，凈化后的的空氣進(jìn)入換熱器，與壓力為392.4kpa的飽和水蒸氣進(jìn)行熱量交換，空氣被加熱，而飽和水蒸氣冷卻而被液化。換熱器中出來(lái)的空氣溫度已達(dá)到生產(chǎn)所要求的溫度，此時(shí)，熱空氣從干燥器下部進(jìn)入塔內(nèi)，經(jīng)使空氣流動(dòng)均勻的分布板后與濕物料進(jìn)行熱量和質(zhì)量傳遞，使物料得以干燥。出干燥器的空氣中含有少量物料，為減少浪費(fèi)和對(duì)大氣的污染，我們讓空氣進(jìn)入旋風(fēng)分離器，完成氣固分離。鼓風(fēng)機(jī)將含有空氣排往大氣。根據(jù)任務(wù)，采用臥式多室流化床干燥裝置系統(tǒng)。來(lái)自氣

25、流干燥器的顆粒狀物料用星形加料器加到干燥室的第一室，依次經(jīng)過(guò)各室后，于35.3離開干燥器。濕空氣由送風(fēng)機(jī)送到翅片型空氣加熱器，升溫到100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)后溫度降到了68。廢氣經(jīng)旋風(fēng)分離器凈化后由抽風(fēng)機(jī)排除至大氣。空氣加熱器以392.4kpa的飽和水蒸氣作熱載體。 2干燥器的物料衡算和熱量衡算2.1 主體設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算2.1.1 物料衡算 如圖,進(jìn)入干燥器的新鮮的空氣的絕干空氣的消耗量為，空氣進(jìn)出干燥器時(shí)的濕度為，濕物料進(jìn)出干燥器時(shí)的干基含水量為濕物料進(jìn)出干燥器時(shí)的流量。為單位時(shí)間內(nèi)水分的蒸發(fā)量。則單位時(shí)間內(nèi)絕干物料的流量為： 絕干空氣的消耗量，kg絕干空氣/s

26、;空氣進(jìn)出干燥器時(shí)的濕度，kg/kg絕干氣；濕物料進(jìn)出干燥器時(shí)的干基含水量，kg水分/kg干料；濕物料進(jìn)出干燥器時(shí)的流量，kg物料/s.單位時(shí)間內(nèi)水分的蒸發(fā)量，kg/s;單位時(shí)間內(nèi)絕干物料的流量，kg/s;2.1.2 空氣和物料的出口溫度確定故優(yōu)化溫度為高出出口濕球溫度35，為空氣出口濕球溫度，為離開預(yù)熱器時(shí)溫度 根據(jù)焓濕圖得：=33所以33+35=682280225024602370234023102430240024900203040506010708090100溫度/1101200.010.030.020.080.060.050.040.100.120.140.16h 濕空氣的濕度-溫度

27、圖濕度/kg.(kg干空氣)-1汽化潛熱/kj/kg)1.350.950.850.751.051.251.15汽化潛熱對(duì)濕度濕比熱容對(duì)溫度飽和比體積對(duì)溫度濕比體積對(duì)溫度 h=0.140.120.080.100.040.060.020.00絕熱飽和線1.001.051.101.151.201.251.301. 35濕比熱容/kj.(kgh2o.)-1濕比體積/m3.(kg干空氣)-12.物料離開干燥器溫度當(dāng)0.05時(shí)，用以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：其中 在溫度下水的汽化熱，kj/kg臨界點(diǎn)出物料的自由水分，kg/kg絕干料物料離開干燥器的自由水分，kg/kg絕干料 =2500kj/kg =0.013 =1

28、.256kj/kg·k由公式得:解得：=35.32.1.3 干燥器的熱量衡算干燥器中不補(bǔ)充熱量，,故可利用計(jì)算對(duì)于預(yù)熱器單位時(shí)間內(nèi)預(yù)熱器的消耗熱量為 又濕空氣的焓，0時(shí)水的汽化潛熱取=2490kj/kg所以 qp=l（i1-i0）=l(1.01+1.88h0)(t1-t0) = l(1.01+1.88×0.013) ×70 =72.41 lkg/l=0.02011lkw - 對(duì)于干燥器 - +得干燥系統(tǒng)消耗的總熱量其中包括絕干物料的焓和物料中所含水分（以0的液態(tài)水為基準(zhǔn)）絕干物料的比熱容，kj/（kg絕干物料）濕物料的比熱容，kj/（kg絕干物料）水的比熱容取干燥

29、器熱損失為的15%由由 ，得空氣離開干燥器濕度kg水/kg絕干空氣2.1.4 預(yù)熱器熱負(fù)荷及加熱蒸汽消耗量加熱蒸汽的消耗量, 查得392.4kpa下的水蒸氣的溫度為ts=142.9 冷凝熱 r=2140kj/kg取有效傳熱量15%，則蒸汽消耗功為：干燥器熱效率為：=2.2 干燥器的設(shè)計(jì)對(duì)于干燥器結(jié)構(gòu)的計(jì)算，由于小數(shù)點(diǎn)后保留的位數(shù)不同，手算結(jié)果存在一定的誤差。以下是手算結(jié)果。 2.2.1 流化速度的確定1.臨界流化速度的計(jì)算 ,空氣進(jìn)入干燥器的溫度100100下空氣參數(shù)：=0.946kg/m3 pa·s 導(dǎo)熱系數(shù)對(duì)于氣-固系統(tǒng)，由經(jīng)驗(yàn)公式ar阿基米德數(shù)d顆粒直徑，m絕干物料的密度，kg

30、/對(duì)于均勻球形顆粒：=0.4 由關(guān)系曲線得: = 臨界流化速度，m/s以臨界流化速度計(jì)算的李森科數(shù)2.顆粒帶出速度：根據(jù)顆粒被帶出時(shí)，床層空隙=1，ar=91.4 得=0.57則顆粒帶出速度 m/s以臨界帶出速度計(jì)算的李森科數(shù)3.操作流化速度: u取操作流化速度為0.7u=0.7=m/s2.2.2 流化床層面積的計(jì)算1.干燥第一階段所需底面積計(jì)算：由公式： 靜止時(shí)床層厚度，m干空氣的質(zhì)量流速，kg絕干氣/流化床層的體積傳熱系數(shù)或熱容量系數(shù)，靜止時(shí)床層的比表面積，取z0=0.10m，干空氣的質(zhì)量流速為，即靜止床層的空隙率顆粒平均直徑，m流化床的對(duì)流傳熱系數(shù)， 由于=0.15mm0.9mm 對(duì)校正

31、得:c=0.11得：則修正后體積傳熱 2.物料升溫階段計(jì)算所需的底面積由公式： 干燥產(chǎn)品的比熱容，kj/kg·物料升溫階段所需底面積，=得所以床層總面積a=2.2.3干燥器的寬度和長(zhǎng)度 今取寬b=1.9m 長(zhǎng)l=2.5m則實(shí)際面積為4.75。沿長(zhǎng)度方向在床層內(nèi)設(shè)置五個(gè)橫向分板，板間距0.5m。物料在床層中停留的時(shí)間：2.2.4干燥器的高度1.液相段高度 影響流化床層空隙率的因素很多，目前沒(méi)有一個(gè)準(zhǔn)確的公式，用半經(jīng)驗(yàn)公式流化床層空隙率流化床高度，m2.分離段高度 由u=0.4012m/s，查圖得 所以為了減少氣流對(duì)固體顆粒的帶出量，取分布板以上的總高度為3.2米。2.2.5干燥器的結(jié)構(gòu)

32、設(shè)計(jì)1. 布?xì)庋b置 布?xì)庋b置包括分布板和預(yù)分布器兩部分。其作用除了支撐固體顆粒、防止漏料以及使氣體均勻分布外，還有分散氣流使其在分布板上產(chǎn)生較小氣泡的作用，以造成良好的起始流化條件與抑制聚式流化床的不穩(wěn)定性。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%則床層壓降近似等于單位截面上顆粒層凈質(zhì)量，即床層壓強(qiáng)降，pa氣體通過(guò)分布板的孔速，有取=2，一般為1.5 2.5，則篩孔氣速為： 得氣體通過(guò)分布板的壓強(qiáng)降，pa氣體通過(guò)篩孔的速度，m/s干燥介質(zhì)體積流量為：則篩孔直徑常取1.5 2.5mm,現(xiàn)取，則篩孔總數(shù)為所以個(gè)分布板的實(shí)際開孔率： 在分布板上篩孔按等邊三角形布置，孔心距為取t=5.

33、2mm2.分隔板沿長(zhǎng)度方向設(shè)置四個(gè)橫向隔板，隔板與分布板之間的距離為20-40mm，提供室內(nèi)物料通路。分隔板寬1.9m，高3m，厚5mm. 物料出口堰高h(yuǎn)得到： 代入即試差解得：溢流堰高度，m顆粒的堆積密度，kg/對(duì)應(yīng)于顆粒帶出速度的雷諾數(shù)溢流堰的寬度，m床層膨脹率2.3附屬設(shè)備的選型為了保持干燥室基本維持常壓操作，采用前送后抽式系統(tǒng)。2.3.1送風(fēng)機(jī)和排風(fēng)機(jī)送風(fēng)機(jī)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，取風(fēng)機(jī)的全風(fēng)壓為4000pa。由風(fēng)機(jī)的綜合特性曲線圖可選9-27-101no8型風(fēng)機(jī)。 排風(fēng)機(jī) 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，故選用9-26 .6.3a型，流量為1269913525，全壓為8936 83102.3.2氣固分離設(shè)備氣固分離設(shè)備

34、應(yīng)分兩級(jí)考慮，首先選用旋風(fēng)分離器，因其分離對(duì)5以上顆粒的分離的效率達(dá)不到99.5%，故用布袋式除塵器進(jìn)行二次分離。旋風(fēng)分離器是利用離心力利用凈制氣體的設(shè)備，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造簡(jiǎn)單，分離效率高，并可用于高溫含塵氣體的分離，所以在生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。旋風(fēng)分離器能分離氣體中粒徑為5200m的塵粒，為獲得比較的高的固相回收率，擬選用xlp/b-8.2型旋風(fēng)分離器。其圓筒直徑820mm，入口氣速20m/s。壓力降1150pa，單臺(tái)生產(chǎn)能力8650m3/h。2.3.3供料裝置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。常用的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

35、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)高大300oc的高溫物料也能使用，體積小，使用范圍廣，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。本次輸送的物料為濕含量不高（8%）的固體顆粒，選星形閥進(jìn)行輸料，星形閥初選為：6型。查表得

36、：轉(zhuǎn)速：n=33，每轉(zhuǎn)體積：校驗(yàn)： 其中：為排料重量，為物料堆密度為填充系數(shù)，取0.6-0.8取=0.6時(shí)，則：故滿足要求。2.3.4 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。2.3.5換熱器空氣為被加熱物質(zhì)，選擇翅片式換熱器，空氣走殼層，水蒸氣走管層。可選srz 10×7d型2.3.6空氣過(guò)濾器為除去空氣中少量的雜質(zhì)，要選擇過(guò)濾器。通過(guò)查看資料，可以選擇gb/t14925-93型空氣過(guò)濾器。2.4 相關(guān)符號(hào)說(shuō)明- 26 -化工原理課程設(shè)計(jì)a-單位體積物料所提供的干燥面積，； a-流化床干燥器床層截面積，；-阿基米德數(shù)，量綱為一；b-臥室多室流化床床層高度，；c-比熱容，；

37、c-修正系數(shù)，量綱為一； -空氣的濕熱，；d-顆粒直徑，篩孔直徑，m； d-設(shè)備直徑，m；-當(dāng)量直徑，m； -床層膨脹率，量綱為一；g-重力加速度，； g-固體物料的質(zhì)量流量，； h-干燥器中物料出口堰高，m； h-空氣的濕度，kg水/kg干空氣；-風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓，pa； i-空氣的焓，kj/kg干空氣；-固體物料的焓，kj/kg干空氣；k-常數(shù)；l-單位空氣消耗量，kg干空氣/kg水；l-絕干空氣流量，kg/s或kg/h；-空氣的質(zhì)量流速，；-李森科數(shù)，量綱為一； n-轉(zhuǎn)速，r/min；-分布板開孔數(shù)； -操作壓強(qiáng)，pa；q-傳熱速率，w或kw； r-汽化熱，kj/kg； r-膨脹比，量綱為一；

38、 re-雷諾數(shù)，量綱為一；t-溫度，或k； u-速度，m/s；v-濕空氣的比體積，；-空氣的體積流量，；x-物料的濕基含水量； w-水分蒸發(fā)量，kg/s或kg/h；x-物料的干基含水量； z-流化床層高度，m；希臘字母-對(duì)流傳熱系數(shù)，； -阻力系數(shù)；-效率； -固體物料的溫度，；-導(dǎo)熱系數(shù)，； -黏度，；-密度，； -停留時(shí)間，s；-分布板開孔率； -總傳熱面積-加熱空氣側(cè)總阻力下標(biāo)0-進(jìn)預(yù)熱器的，開孔的，靜止的； 1-進(jìn)干燥器或預(yù)熱器的，干燥第一階段的；2-離開干燥器的或干燥第二階段；b-堆積的； c-絕干的或臨界的；h-濕的； l-熱損失的；m-平均的； p-預(yù)熱的； -濕球溫度下的 -露

39、點(diǎn)溫度下的w-濕球的3計(jì)算結(jié)果匯總表項(xiàng)目符號(hào)單位計(jì)算數(shù)據(jù)處理濕物料量kg/h1840物料溫度入口130出口235.3氣體溫度入口100出口68氣體用量lkg絕干空氣/h13654.8熱效率%38.46流化速度u0.4012床層底面積第一階段4.787加熱段0.377設(shè)備尺寸長(zhǎng) 2.5寬b1.9高z3.2布?xì)獍逍吞?hào)單層多孔板孔徑1.5孔速11.4孔數(shù)個(gè)202862開孔率%7.54分隔板高c3寬b1.9與布?xì)獍寰嚯x20-40物料出口堰高h(yuǎn)0.3614說(shuō)明與體會(huì)首先說(shuō)明的是：我做出是按老師所給的數(shù)據(jù)按部就班的算下來(lái)的，但是后來(lái)發(fā)現(xiàn)按老師的數(shù)據(jù)計(jì)算得出的床層底面積過(guò)于大，經(jīng)過(guò)我多次的求算與驗(yàn)證，最終決定把原先的生產(chǎn)能力