氣流干燥設(shè)計(jì)2008

1、聚氯乙烯干燥設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)張浩勤2008.8概述去濕干燥 工業(yè)上常常用機(jī)械去濕方法除去大量濕分之后，用熱能去濕（稱(chēng)為干燥）除去少 量濕分。干燥一般包括兩個(gè)基本過(guò)程，一是對(duì)固體加熱達(dá)到濕分汽化的過(guò)程；另一個(gè)是汽化 后濕分?jǐn)U散進(jìn)入氣相的傳質(zhì)過(guò)程， 同時(shí)濕分從固體內(nèi)部擴(kuò)散源源不斷達(dá)到固體表面， 這是濕 分在物體內(nèi)部的傳質(zhì)過(guò)程。所以，干燥過(guò)程的特點(diǎn)是傳熱和傳質(zhì)同時(shí)伴生且相互影響、相互 制約的過(guò)程?；瘜W(xué)工業(yè)用的較多的是對(duì)流干燥，尤其是分散懸浮干燥應(yīng)用得最廣泛，最突出 的是氣流干燥和流化床干燥，這里著重討論氣流干燥。第一節(jié) 干燥設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)干燥涉及氣、固兩相之間的動(dòng)量、熱量、質(zhì)量傳遞，計(jì)算較為復(fù)雜。本節(jié)討論幾

2、個(gè)基本 問(wèn)題。1.1 干燥設(shè)計(jì)基本關(guān)系干燥器設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)為：（ 1） 物料衡算、熱量衡算（見(jiàn)化工原理教材）（ 2） 相平衡關(guān)系（見(jiàn)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)） ；（ 3） 傳熱速率方程和傳質(zhì)速率方程：由于對(duì)流傳熱系數(shù)與傳質(zhì)系數(shù)隨干燥器的型 式、 物料性質(zhì)和操作條件而異，因此需查找適用于氣流干燥器的關(guān)聯(lián)式1，2 。熱、質(zhì)傳遞之間存在相互關(guān)系，目前多以傳熱的方法進(jìn)行干燥器設(shè)計(jì)計(jì)算。詳細(xì)內(nèi)容將在第三節(jié)討論。1.2 干燥操作條件的確定1. 干燥介質(zhì)的選擇 干燥介質(zhì)的選擇，決定于干燥過(guò)程的工藝及可利用的熱源?；镜臒嵩从酗柡退魵?， 液態(tài)或氣態(tài)的燃料和電能。故在對(duì)流干燥中，干燥介質(zhì)可采用空氣、惰性氣體、煙道氣和過(guò) 熱

3、蒸汽。當(dāng)干燥溫度不太高，且氧氣的存在不影響被干燥物料的性能時(shí)，可采用熱空氣作為 干燥介質(zhì)。對(duì)某些易氧化的物料，或以物料中蒸出易爆氣體時(shí)，宜采用惰性氣體作為干燥介 質(zhì)。煙道氣適用于不怕污染，且不與煙氣中 SO2和 CO2等氣體發(fā)生作用的物料。2. 流動(dòng)方式的選擇 氣體和物料在干燥器中的流動(dòng)方式，一般可分為并流、逆流、錯(cuò)流。 并流：其特點(diǎn)為可采用較高氣溫干燥，而物料溫度在恒速段接近于空氣的濕球溫度而不 致過(guò)熱；物料出口溫度較低，帶走熱量較少。在干燥強(qiáng)度和經(jīng)濟(jì)性方面優(yōu)于逆流。但并流干 燥的推動(dòng)力沿程逐漸下降，干燥后階段的推動(dòng)力很小，使干燥速率降低，因而難以獲得含水 量很低的產(chǎn)品。并流操作適用于：（

4、1） 物料含水量高，允許快速干燥而不產(chǎn)生龜裂或焦化的物料；（ 2） 干燥后期不耐高溫的物料；（ 3） 只有恒速段，干燥要求不很高的物料。逆流： 整個(gè)干燥過(guò)程的推動(dòng)力比較均勻，適用于：（ 1） 要求獲得含水量很低的物料；（ 2） 干燥后期可耐高溫，而前期不允許快速干燥的物料；錯(cuò)流： 錯(cuò)流的熱、質(zhì)傳遞情況介于并流和逆流之間，適用于：（ 1） 在高、低含水量時(shí)，都可進(jìn)行快速干燥且耐高溫的物料；（ 2） 干燥器構(gòu)造不適宜采用并流或逆流的場(chǎng)合（如流化床） 。3. 干燥介質(zhì)溫度（ 1） 干燥介質(zhì)為空氣時(shí)，進(jìn)口條件應(yīng)按夏季條件計(jì)算；（ 2） 進(jìn)干燥器的溫度愈高，則干燥器熱效率愈高，所以應(yīng)保持在物料允許的最高

5、溫度范 圍內(nèi)。此值受到干燥器型式和熱源溫度的影響，例如，靜止物料，介質(zhì)進(jìn)口溫度稍低，懸浮 物料進(jìn)口溫度可高些；若選用飽和水蒸氣加熱，介質(zhì)溫度不超過(guò)150。（ 3） 干燥介質(zhì)出口的溫度和濕度只能指定一個(gè)，另一個(gè)由物料、熱量衡算確定。干燥介 質(zhì)出口溫度愈低，熱效率愈高；但干燥過(guò)程的平均推動(dòng)力下降，干燥器尺寸增大。最適宜的 出口溫度應(yīng)通過(guò)經(jīng)濟(jì)衡算來(lái)決定。 實(shí)際選擇時(shí)， 首先要考慮物性的限制， 如物料的熔點(diǎn)或軟 化點(diǎn)溫度的限制，其次還應(yīng)考慮相對(duì)濕度不能太大，在后繼設(shè)備（如旋風(fēng)分離器等）和管路 中不能有水析出而破壞正常操作。對(duì)氣流干燥器，一般要求較物料出口溫度高1030，較入口氣體的絕熱飽和溫度高 20

6、50。4. 物料的出口溫度 恒速干燥階段，物料溫度等于空氣的濕球溫度；降速干燥階段，物料溫度有所升高。 影響物料的出口溫度的因素較多，主要取決于物料的臨界含水量及降速干燥階段的傳質(zhì) 系數(shù)。臨界含水量愈低，傳質(zhì)系數(shù)愈大，出口溫度愈低。簡(jiǎn)化計(jì)算公式見(jiàn)天大化原教材（ 6-55）（或華東教材（ 13-32）。 其近似條件為：（1）物體內(nèi)部溫度均一，即懸浮顆?；虮游锪?； （2）降速階段的速率 與物料的自由含水量成正比。第二節(jié) 干燥設(shè)備選型2.1 氣流干燥器1. 氣流干燥器的基本知識(shí) ：請(qǐng)參閱化原教材或有關(guān)參考書(shū) 5，6，學(xué)習(xí)時(shí)注意以下幾個(gè)問(wèn)題： （ 1） 氣流干燥器的流程，由哪些設(shè)備構(gòu)成？（ 2） 氣

7、流干燥器的特點(diǎn)是什么？（優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)）（ 3） 氣流干燥器適用于什么物料？（ 4） 加料口上部一段（加速段）干燥速度特別快的原因是什么？ 2氣流干燥裝置分類(lèi)：以干燥管形式分類(lèi)有：（ 1） 直管式氣流干燥器：氣流干燥器基本型式；（ 2） 變徑式氣流干燥器：在加料口上部一段（顆粒加速段）采用較小管徑，顆粒速度進(jìn) 入恒速段以后則采用擴(kuò)大管徑，以降低干燥管高度；（ 3） 倒錐式氣流干燥器：從上到下氣流干燥管直徑逐漸增加，氣速由下到上逐漸減少， 增加了顆粒在管內(nèi)的停留時(shí)間，降低了干燥管的高度；（ 4） 脈沖式氣流干燥器：特征是氣流干燥管的管徑是交替縮小和擴(kuò)大，氣流在上升過(guò)程 中加速與減速交替進(jìn)行，發(fā)揮加速

8、段有較高的傳熱、傳質(zhì)作用，以強(qiáng)化傳熱過(guò)程。（ 5） 旋風(fēng)式氣流干燥器：旋風(fēng)式氣流干燥器是氣流夾帶物料從切線方向進(jìn)入，沿著內(nèi)壁 形成螺旋線運(yùn)動(dòng)， 物料在氣流中的均勻分布與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)， 使顆粒周?chē)鷼怏w邊界層處于高度湍流狀態(tài)，以強(qiáng)化傳熱、傳質(zhì)過(guò)程。適用于不怕粉碎的熱敏性物料。 作為訓(xùn)練，本設(shè)計(jì)以最簡(jiǎn)單的直管干燥器為主。2.2 聚氯乙烯的性質(zhì)和生產(chǎn)方法 1，2，3，4 同學(xué)們應(yīng)獨(dú)立查找與干燥有關(guān)的物理化學(xué)性質(zhì)，主要有形狀、軟化點(diǎn)、分解溫度、密 度、比熱、導(dǎo)熱系數(shù)、主要用途等。了解生產(chǎn)基本原理和干燥流程。思考題：聚氯乙烯物料為什么可適用氣流干燥器？聚氯乙烯干燥的流程？2.3 干燥介質(zhì)的性質(zhì) 聚氯乙烯干燥以

9、空氣為干燥介質(zhì)，干空氣的性質(zhì)可查化工原理教材附錄。對(duì)黏度和導(dǎo) 熱系數(shù)，以干空氣數(shù)值代替濕空氣的數(shù)值；比熱和比容按化原教材給定的公式計(jì)算。 濕空氣的密度 = 1 H kg 濕氣/m3 濕氣H特別注意： 的定性溫度應(yīng)為膜溫；其它物性的定性溫度為氣體的平均溫度。 相平衡數(shù)據(jù)：物料與濕分的相平衡知識(shí)見(jiàn)化原教材，相平衡數(shù)據(jù)參見(jiàn)任務(wù)書(shū)。第三節(jié) 氣流干燥原理和設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)介氣流干燥器設(shè)備簡(jiǎn)單， 連續(xù)高效，應(yīng)用廣泛。其特點(diǎn)為懸浮顆粒與氣相之間的熱質(zhì)傳遞。3.1 顆粒在重力場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 5，6 由化工原理知識(shí)知，顆粒的沉降速度為顆粒與氣體的相對(duì)速度，其絕對(duì)速度還與氣體 的運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)。絕對(duì)速度 um = 氣流速

10、度 ug - 沉降速度 ut 以上各值均為向量。對(duì)于單一顆粒，沉降速度可進(jìn)行計(jì)算（化原沉降一章） 。在垂直管中， 氣流速度向上，沉降速度向下，（1）當(dāng) ug ut時(shí)， um 0，顆粒向上運(yùn)動(dòng)；（氣力輸送）；（2）當(dāng) ug ut時(shí)， um 0，顆粒向下運(yùn)動(dòng)；（沉降）；（3）當(dāng) ug = ut時(shí)， um = 0，顆粒靜止不動(dòng)；（流態(tài)化）。 對(duì)于實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)的群體顆粒，計(jì)算更為復(fù)雜，可參見(jiàn)化工原理教材固體流態(tài)化的內(nèi)容。 顯然，對(duì)氣流干燥器，必須有氣體速度大于顆粒的沉降速度，形成氣力輸送操作。下面 對(duì)顆粒在直管中運(yùn)動(dòng)規(guī)律做進(jìn)一步的分析。當(dāng)濕顆粒在某一位置被加入干燥管時(shí)，其絕對(duì)速度 um 可按零計(jì)算。此

11、時(shí)氣流與顆粒之間的相對(duì)速度 ur = u g - um 最大，流體與顆 粒之間的作用力也最大，顆粒被上升氣流 加速，um 增大；而后隨著顆粒被上升氣流 不斷加速， ug 愈來(lái)愈小，直至熱氣流與顆 粒間的相對(duì)速度等于顆粒在氣流中的沉降 速度，顆粒的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)速度 um = ug - ut，即 顆粒進(jìn)入等速運(yùn)動(dòng)階段，且維持此速度直 至干燥管出口。如圖所示，顆粒在干燥管 中的運(yùn)動(dòng)被分為加速區(qū)和恒速區(qū)兩段。加 速區(qū)與恒速區(qū)顆粒與氣流之間的相對(duì)速度 ur不同，其熱質(zhì)傳遞規(guī)律也不同。在等速運(yùn)動(dòng)區(qū)域， 氣固相間相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度 ur 不變，其對(duì)流給熱系數(shù) （或?qū)α鱾髻|(zhì)系數(shù) kH ）也不同；但該值較?。槭裁矗?。

12、對(duì)空氣 -水系統(tǒng)，可按下式計(jì)算：0.5Nut 2.0 0.54 Ret 0.5對(duì)于加速區(qū)，由于 ur = ug - um在不斷減小，使 和 kH都在不斷減小，直至減小至恒速區(qū) 的情況。顯然，在物料進(jìn)口處，即加速區(qū)起點(diǎn)， ur 最大，和 kH均最大，其計(jì)算式為：Nuo 0.95 10 4 Re o 2.15400 Reo 1300Nuo 0.76 Reo 0.6530 Reo 400其中Re d(ur) gugd：顆粒直徑， m； ur：相對(duì)速度；g：氣體密度， kg/m3； ug：氣體粘度， Pa.s。? 在已知加速區(qū)起點(diǎn)和終點(diǎn)對(duì)流給熱系數(shù)的條件下， 中間其他點(diǎn)的對(duì)流給熱系數(shù)可以采用內(nèi)插法進(jìn)行

13、計(jì)算。（詳見(jiàn)第 7 頁(yè)內(nèi)容）由化原知識(shí)知，在干燥過(guò)程中，濕物料含濕量可分為恒速干燥段和降速干燥段，物料從 進(jìn)口溫度升（降）溫至空氣的濕球溫度，并不濕分傳遞，稱(chēng)為預(yù)熱段。空氣沿干燥管的溫度分布如圖所示，綜觀整個(gè)干燥過(guò)程，（ 1） 空氣的性質(zhì)（溫度，濕度）沿干燥管在不斷變化；（ 2） 物料溫度變化分為三個(gè)階段；（ 3） 顆粒的速度是先加速后恒速。 故導(dǎo)致在干燥管中傳熱、傳質(zhì)系數(shù)及推動(dòng)力都有所變化，理論上應(yīng)取微元，通過(guò)積分進(jìn) 行計(jì)算，并考慮各段的特點(diǎn)。實(shí)際計(jì)算中，常常進(jìn)行必要的簡(jiǎn)化，視簡(jiǎn)化方法各異，有不同的計(jì)算方法。常用的有三 種算法。思考題：加料口上部一段 （粒子加速段） 干燥速度特別快的原因是什

14、么？提示： 從傳熱系數(shù)、 傳熱面積、傳熱推動(dòng)力三方面來(lái)考慮。3.1 簡(jiǎn)單計(jì)算法 8 要點(diǎn)：把整個(gè)干燥管按照顆粒在恒速區(qū)的傳熱系數(shù)進(jìn)行計(jì)算， 空氣物性取其進(jìn)出口平均 溫度下的數(shù)據(jù)。算法：略（詳細(xì)讀懂，然后再做）討論：計(jì)算簡(jiǎn)單，結(jié)果偏于保守。3.2分段計(jì)算法 5，6，71 按照粒子在干燥管中運(yùn)動(dòng)規(guī)律，及傳熱、傳質(zhì)的變化規(guī)律，桐榮良三提出了速點(diǎn)試差和 分段圖解積分法。夏誠(chéng)意在桐榮良三法的基礎(chǔ)上將粒子加速度方程用無(wú)窮級(jí)數(shù)展開(kāi)并取前 2 項(xiàng)進(jìn)行積分得到計(jì)算結(jié)果。 為了確定加速區(qū)的傳熱系數(shù)， 計(jì)算法需先假定加速區(qū)結(jié)束時(shí)的干 燥介質(zhì)條件，假設(shè)不當(dāng)會(huì)引起較大誤差而導(dǎo)致需多次試差。2 張浩勤利用上述概念，引入了

15、部分控制參數(shù)，使氣流干燥器設(shè)計(jì)計(jì)算程序化，可避免了 反復(fù)試差。和其它文獻(xiàn)相比，其要點(diǎn)為：（ 1） 以加速區(qū)傳熱量占整個(gè)干燥管傳熱量的 6080%，近似確定加速區(qū)結(jié)束時(shí)的干燥介 質(zhì)條件，并依此計(jì)算沉降速度 ut。（ 2） 利用加速區(qū)開(kāi)始與結(jié)束時(shí)的傳熱系數(shù)關(guān)聯(lián)，導(dǎo)出了加速區(qū)普遍化的傳熱系數(shù)計(jì)算式Nu AnRer ，以便于上機(jī)計(jì)算。（3） 分段計(jì)算實(shí)際試差時(shí)在計(jì)算機(jī)中以 ur = 1.11.5 ut 控制加速段結(jié)束。反復(fù)計(jì)算表明，上述近似法在工程上引起誤差很小，是可行的從圖 1 知，分段的情況如下，手算時(shí)至少應(yīng)分為四段。2氣流干燥器的主要計(jì)算步驟和所適用的有關(guān)公式， 是同學(xué)們?cè)诓橘Y料時(shí)的重要任務(wù)之一

16、提示：（1）總體上按河南化工一文的計(jì)算步驟計(jì)算；（2）對(duì)（ 4）、（5）兩步的詳細(xì)計(jì)算方法參見(jiàn)文獻(xiàn) 5 6。第四節(jié) 氣流干燥器的設(shè)計(jì)計(jì)算4.1 聚氯乙烯物性 統(tǒng)一按下面數(shù)值計(jì)算： 軟化點(diǎn)溫度7080 熱分解溫度120150 密度 1380 kg/m3比熱 1.842 kJ/kg. 導(dǎo)熱系數(shù) 0.14 4.187/3.6 W/m2. 4.2設(shè)計(jì)步驟和主要公式1 物料、熱量衡算求解風(fēng)量 L、出口濕度 H2 和物料出口溫度 tm2W L(H2 H1) GC(X1 X 2)若忽略熱損失，則 LI1 GC(CS Cl X1)tm1 LI2 GC(CS Cl X2)tm2t2 tm2t2 tw2X X *

17、 ( tw2(XC X*) tw2(X2 X* ) CS(t2 tw2)( X2 X * ) CS(t2 tw2)X C X tw2(XC X ) CS (t2 t w2 )其中： tw2：出口氣體狀態(tài)下的濕球溫度，；tw2：在 tw2 下水的汽化潛熱， kJ/kg。Cl:水的比熱， 4.18 kJ/kg ； Cs:絕干物料比熱， kJ/kg 該過(guò)程為試差 tm2 的過(guò)程。然后，可計(jì)算出 預(yù)熱器的加熱量Qp L（I1 I0 ）蒸汽的用量 GGGG Qp / r其中： r：為蒸汽的冷凝潛熱， kJ/kg干燥管的熱效率：(r0 cwt2 )W c2 tm1W G2cm2 (t m2 tm1)Qp進(jìn)

18、口風(fēng)量Vg L H（用于選擇風(fēng)機(jī) ）2 干燥管徑計(jì)算4Vgug其中： Vg：進(jìn)口溫度下的氣體流量， m3/s；Vg L H1 ug：選擇的氣速初值， m/s。450，500，600，700，800管徑計(jì)算后按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)圓整，可選值為 300， 350， 400， 等等。圓整后計(jì)算實(shí)際氣速Vgug2D24空氣物性取進(jìn)出口平均溫3.干燥管長(zhǎng)計(jì)算方法一：簡(jiǎn)單估算法 8 要點(diǎn)：把整個(gè)干燥管按照顆粒在恒速區(qū)的傳熱系數(shù)進(jìn)行計(jì)算， 度下的物性。計(jì)算結(jié)果偏于保守。Pa.s和密度 g， kg/m3。g，( 1) 顆粒的沉降速度計(jì)算 在平均溫度 T T1 T2 ()下，查干空氣的粘度2在膜溫 T (T1 T2) 0

19、.5 (tm1 tm2) 0.5 下，查干空氣的導(dǎo)熱系數(shù) g，W/m. 。cH 1.01 1.88HH 0.5 (H1 H2 )273 TH (0.773 1.244H ) H 2731 H ，kg 濕氣/m3濕氣*濕空氣的密度H工業(yè)干燥系統(tǒng)沉降多處于阿侖區(qū)，沉降速度可用下式計(jì)算 ut ( 4 s g )1/3dp ，m/st 225 g g ，utdp g3校核Rett g ，1 Ret 103tg( 2) 干燥管長(zhǎng)計(jì)算 將空氣速度校核至平均溫度下的氣速，273 Tug ug傳熱系數(shù)平均溫差273 T12 0.54 Ret 0.5 g ， W/m. (恒速段) dp(T1 tm1) (T2

20、t m2 )tm干燥器中顆粒的總表面積T1 tm1 lnT2 tm2S Ssdp s其中：對(duì)球形顆粒，每秒鐘內(nèi)提供的表面積 Ss 6Gc為顆粒在干燥器中的停留時(shí)間。忽略干燥器熱損失，干燥器的總傳熱量為汽化水分所需熱量和物料升溫所需熱量之和。Q W(r0 cwT2 c2tm1) Gc(cs cl X 2)(tm2 tm1) Cw 為水蒸氣比熱由熱量衡算 Q S t m ，得 QSs t m干燥管長(zhǎng) L uQmSstm (ug ut)m4干燥管長(zhǎng)計(jì)算方法二，分段計(jì)算法 基本公式：( 1) 顆粒加速區(qū)氣流與顆粒之間的給熱系數(shù)關(guān)聯(lián)式的確定 確定加速段開(kāi)始時(shí)物性參數(shù)： T1，H1，g，g，并計(jì)算相應(yīng)氣速

21、 dpug gRe0，選擇公式計(jì)算 Nu0。g一般加速區(qū)傳熱量占全干燥管傳熱量的 6080 %，按 60 %計(jì)算；LcH(T1 T) LcH (T1 T2) 60%設(shè) cH cH ，則T 0.4T1 0.6T2其中： T：為加速區(qū)結(jié)束時(shí)的溫度，； 設(shè)干燥器中所進(jìn)行過(guò)程接近等焓干燥過(guò)程，由 I (1.01 1.88H 1 )T1 2492H1 (1.01 1.88H )T 2 49H25，6，7ug；(點(diǎn)值)可計(jì)算出加速區(qū)結(jié)束時(shí)的濕度確定物性后可計(jì)算沉降速度以及 Retdput gt g 、以及 Nut 。 gtNu0ln由文獻(xiàn)7知， n Nut ，AnRe0nlnRet則加速區(qū)傳熱系數(shù)計(jì)算公式

22、為dp(ug um) gRerNu0Re0nNu An Rern其中g(shù) 分段計(jì)算應(yīng)注意各段的 ug、um在變化， g、g也有較小的變化。( 2) 加速區(qū)某段長(zhǎng)度的計(jì)算 5，6，7 根據(jù)圓球形粒子在氣流干燥器一維變動(dòng)的基本方程， 可求得顆粒在某段的停留時(shí)間， 及 干燥管長(zhǎng)度4 sdp ug 0.5 0.5 g 0.5 0.5L i Rer,iRer,i 1Rer,i 1Rer,ii 3 g 5 r,i r,i 1 5dp g r,i 1 r,iA rug Rer,i2 Rer,i 1 2 Ar gRer,i1 Rer,i1 1 200 r,i r,i 1100dp g r,i r,i1將傳熱速率

23、方程 dQ tm dstm Ss d積分后可得，其中 A r1 (n 0.5) (n 0.5)Qi A m Rer,i 1Rer,i10 n 0.5ArRer,i 1100 n 2 r,i 134gdp 3( s g) g(n 2)Rer ,i (n 2) n0.5)Am3 g26Gc tm A n gg數(shù)量級(jí) 幾十，無(wú)因此）數(shù)量級(jí)很大 105 , 必須和 Q 單位一致）實(shí)際計(jì)算時(shí)，已知 Rer,i-1，由熱量衡算確定 Qi，試差 Rer,i，然后計(jì)算 Li。（3）顆粒恒速區(qū)干燥管長(zhǎng)的計(jì)算方法和簡(jiǎn)化算法公式相同。熱量衡算確定 Qi 后，可直接計(jì)算出倍數(shù)長(zhǎng)度 Li 。實(shí)際計(jì)算步驟：（ 1） 預(yù)熱

24、段：物料升溫至空氣的濕球溫度，不蒸發(fā)水分。熱量衡算Q1 Gc（cs c2X1）（tw tm1） LcH （T1 t1）可計(jì)算出 t1 為預(yù)熱段結(jié)束時(shí)的溫度，。物性數(shù)據(jù)和平均氣速取段平均值后，計(jì)算 Re0，試差計(jì)算 Rer,1，ur1，um1 和 L1 （ 2） 加速區(qū)、表面蒸發(fā)帶某段長(zhǎng)度計(jì)算：設(shè)定濕物料水分含量的變化區(qū)間（設(shè) Xi），做物料衡算求 Hi ，cHL（ HiHi-1）=Gc（Xi-1Xi）cH=1.01+1.88Hm（ Hm=0.5（Hi+Hi-1）熱量衡算Qi=LcH （ti 1 ti） Gc Xi 1 Xi rw cw（ti tw）求出 ti，Qi。注：濕球溫度可用熱量衡算時(shí)求

25、出值近似計(jì)算。 計(jì)算段平均溫度、濕度，求物性數(shù)據(jù)。 然后計(jì)算 ugi ，Rer，i-1。（um 取上段結(jié)束值） 試差計(jì)算 Rer,i 和 umi 、uri Li。 若 uri （ 1.11.5）ut，可認(rèn)為加速區(qū)結(jié)束，以后改用恒速區(qū)計(jì)算公式。 注：手算時(shí)（ uri ut）1 可認(rèn)為加速區(qū)結(jié)束，以后改用恒速區(qū)計(jì)算公式。（3） 粒子恒速運(yùn)動(dòng)，表面蒸發(fā)帶某段長(zhǎng)度計(jì)算： 計(jì)算方法見(jiàn)簡(jiǎn)單計(jì)算法。 （注意現(xiàn)為段值） 當(dāng)物料含水量降至 Xc 時(shí)，表面蒸發(fā)帶計(jì)算結(jié)束。（ 4） 粒子恒速運(yùn)動(dòng)，降速干燥段計(jì)算（作為一段計(jì)算即可） 降速干燥階段，蒸發(fā)水分量小，但物料升溫。Q Gc（Xc X2）rw cw（t2 tw

26、） Gc（cs c2 X 2）（Tm2 tw ）（ 5） 將各段長(zhǎng)度加和后得總干燥管長(zhǎng)度。計(jì)算注意事項(xiàng)：（ 1）應(yīng)采用國(guó)際單位制計(jì)算。注意單位制不同，某些公式形式不同，如；ut；（2）試差 Rer,i時(shí)，必須注意 Am 和 Qi的單位一致。4.3 氣體通過(guò)干燥管壓降的計(jì)算 氣流通過(guò)干燥管的壓降計(jì)算，主要由以下幾部分構(gòu)成： （ 1） 氣固相與管壁的摩擦損失：2p1ug gmdL ，Pa2Dgm m gGcm c2 D um 4，kg/m3，其中： Gc：絕干物料量， kg/s；物料均勻分散在直管中以 um 速度運(yùn)動(dòng)時(shí)的堆密度。 請(qǐng)注意與物料真密度區(qū)分， 0.1227 0.705.338Re0.3

27、8Re Du g gm2） 克服位能提高所需壓降p2 g gmdL ，Pa3） 由顆粒加速引起的壓降：g ， Pa2umi2umi 12kg/s；。Gcp3 Lc 2其中 L 為空氣用量， 恒速段此項(xiàng)值為零（ 4） 其它局部阻力引起的壓降： 此項(xiàng)包括管徑的擴(kuò)大、縮小及彎頭等的局部阻力所造成壓降，可用單一流體的計(jì)算法處 理，用 gm進(jìn)行計(jì)算即可對(duì)直管而言，為了統(tǒng)一，進(jìn)口按 45彎頭計(jì)算，出口按 90回彎頭計(jì)算。2 ug 進(jìn)口阻力pin 0.35 gm g2出口阻力pout 0.75 gm u2g實(shí)際計(jì)算時(shí)，可分段計(jì)算，然后加和。式中各項(xiàng)數(shù)值取各段的平均值（本科生） 作為估算，可將全管看作一段近似

28、計(jì)算。 （專(zhuān)科生）注：輔助設(shè)備選型時(shí)的壓降還應(yīng)考慮整個(gè)系統(tǒng)的阻力損失，計(jì)算方法后面敘述。第五節(jié) 輔助設(shè)備選型干燥系統(tǒng)的主要輔助設(shè)備有：風(fēng)機(jī)，空氣預(yù)熱器，除塵設(shè)備（旋風(fēng)分離器，袋濾器） 進(jìn)料設(shè)備（螺旋加料機(jī)，星形加料機(jī)）等。5.1 預(yù)熱器選型： 各種干燥裝置有蒸汽加熱器、煙道氣、電加熱器等。本設(shè)計(jì)中用飽和水蒸氣作為熱源， 絕對(duì)壓強(qiáng)為 8 atm，溫度為 170 。預(yù)熱器的加熱量 Q L（I1 I 0）常用的蒸汽加熱器有葉片式和螺旋形翅片式（與一般換熱器不同） 。材料有鋼制和紫銅 兩類(lèi)。優(yōu)先選用鋼制設(shè)備。1SR2 型散熱器 ：采用機(jī)械繞片，散熱翅片牢固，傳熱性能良好。空氣通過(guò)阻力較小。重 量輕，安

29、裝方便，外觀美觀，經(jīng)久耐用。表 1. SR2 型散熱器傳熱系數(shù)和空氣通過(guò)阻力型號(hào)傳熱系數(shù)（ W/m2. ）空氣通過(guò)阻力（ Pa）D0.49 4.1870.18rSRZ5.6.111.7 r3.69.81Z0.15 r00.532 4.187X12.5 0r.532r 3.60.09 rD0.510 4.1870.21rZ12.3 r3.69.810.30 rSRZ70.571 4.187X13.0 r0.5713.60.14 r其中r 為空氣的質(zhì)量流速， kg/m2.s。 該類(lèi)換熱器為多片組合結(jié)構(gòu)，所需總換熱面積可由調(diào)整片數(shù)得到 對(duì)于單片有關(guān)尺寸如下表：表 2.SR2 散熱器（全國(guó)最新機(jī)電設(shè)備

30、目錄大全)型號(hào)通風(fēng)凈截面積（ m2）散熱面積（m2）參考價(jià)格（元）備注D0.15410.13250SRZ 55Z0.1558.78230X0.1586.23220該價(jià)格為 88D0.23115.33300SRZ 66Z0.23413.29275年公布價(jià)格，X0.2399.43280經(jīng)濟(jì)核算時(shí)，D0.32020.31390現(xiàn)價(jià) = f參SRZ 77Z0.32417.60375考價(jià)X0.32912.48350f=20D0.45028.59520SRZ 107Z0.45624.77480X0.46417.55450計(jì)算步驟：101）計(jì)算預(yù)熱器傳熱速率 Qi，計(jì)算 tm；查蒸汽汽化潛熱，計(jì)算蒸汽用量；

31、2）選定某一型號(hào)，確定靜通風(fēng)面積 F 和單片傳熱面積 A；3） 計(jì)算r， r L（1 H ） ，kg/m2.s；4）選定 K 和阻力 p 計(jì)算公式，計(jì)算 K 和單片阻力；5）由 AQ ，計(jì)算總面積；K tm6）總面積 /單片散熱面積所需片數(shù)，取整片適當(dāng)留有余地；7）總阻力 = 單片阻力片數(shù)。注：散熱器由其它許多型號(hào)，在此不一一介紹，實(shí)用時(shí)可參考有關(guān)手冊(cè)。參考資料：干燥設(shè)備設(shè)計(jì) 全國(guó)最新機(jī)電設(shè)備目錄大全5.2 除塵設(shè)備設(shè)計(jì) 1除塵系統(tǒng)選擇主要考慮以下因素： （ 1）含塵氣體性質(zhì)，如氣量、溫度、濕度、含塵濃度、 粉塵性質(zhì)和粒徑；（2）環(huán)境對(duì)凈化程度的要求； （ 3）除塵設(shè)備的性能。常用分離設(shè)備有：

32、（1）降塵市；（2）旋風(fēng)分離器；（3）袋式除塵器、濕式出塵器和電除 塵器。選型原則：（1）滿足工藝要求，有較高的分離效率； （2）阻力盡量能??；（3）操作方便，節(jié)約投資等。必要時(shí)可使用多級(jí)除塵。干燥中使用較多的是旋風(fēng)除塵器，滿足不了工藝要求時(shí)，在（3）類(lèi)設(shè)備中選擇一設(shè)備作為后繼除塵裝置。本設(shè)計(jì)要求選擇一旋風(fēng)除塵器。2旋風(fēng)除塵器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，操作方便，捕集性能好，一般可除去5m 以上的顆粒。故應(yīng)用廣泛。常用的旋風(fēng)除塵器有 CLT型， CLP型（旁路式），CLK 型（擴(kuò)散式）等。國(guó)家已制定了 系列標(biāo)準(zhǔn)。此處建議選用 CLT/A 型。3CLT/A 型旋風(fēng)除塵器 使用于收集氣體中含密度和顆粒較大

33、的干燥粉塵。旋風(fēng)筒體直徑 150800 mm共14種，以 50mm為一級(jí)，有單筒、雙筒、三筒、四筒、 六筒 5種組合。每種組合含有兩種通風(fēng)方式， X 型為水平出風(fēng)，一般用于負(fù)壓操作； Y 型為 上部出風(fēng)，用于正壓或負(fù)壓操作均可。選型：依據(jù)處理風(fēng)量，選定進(jìn)口氣速。查除塵設(shè)備設(shè)計(jì) p875 頁(yè)，表 3-15?？纱_定相應(yīng)的型號(hào)和壓力損失。 價(jià)格在查全國(guó)最新機(jī)電設(shè)備目錄大全 Pg1062，現(xiàn)價(jià) = f參考價(jià)。 注：除塵效率不做要求，學(xué)有余力者可自行計(jì)算。5.3 風(fēng)機(jī)選擇干燥裝置中一般應(yīng)采用離心式風(fēng)機(jī)。 依據(jù)風(fēng)量的大小和干燥系統(tǒng)阻力的大小， 應(yīng)參考化11原上冊(cè)有關(guān)內(nèi)容選擇風(fēng)機(jī)，并計(jì)算輔助率。 干燥系統(tǒng)的

34、阻力應(yīng)包括：預(yù)熱器阻力、干燥管阻力、除塵器阻力和管路阻力。管路阻力 應(yīng)依據(jù)管路布置情況按流體流動(dòng)有關(guān)方法進(jìn)行計(jì)算。本設(shè)計(jì)中管路阻力統(tǒng)一取500Pa。離心風(fēng)機(jī)的分類(lèi)見(jiàn)下表。表 2.離心風(fēng)機(jī)的分類(lèi)全壓范圍風(fēng)量范圍 （m3/h）輸送介類(lèi)別型號(hào)質(zhì)最高 溫度（）備注(mmH2O)4-722032499022750080一般離心通風(fēng)機(jī)4-791834099017720808-1835070060010000080高壓離心通風(fēng)機(jī)9-273501200148511000080低噪音離心通風(fēng)機(jī)11-74157649522700空調(diào)配套使用6-464020060050000輸送含塵量較排塵離心通風(fēng)機(jī)7-40503

35、23131020800大的空氣本設(shè)計(jì)中可選 4-72（包括 B4-72、T4-72）類(lèi)風(fēng)機(jī)。 性能表見(jiàn)離心通風(fēng)機(jī)說(shuō)明書(shū)。大連壓河縣風(fēng)機(jī)廠，參考價(jià)格查全國(guó)最新機(jī)電設(shè)備目錄 大全 Pg418 頁(yè)。下面重點(diǎn)介紹對(duì)型風(fēng)機(jī)的應(yīng)用知識(shí)。（ 1） 用途： 大型建筑室內(nèi)通風(fēng)換氣，輸送空氣、對(duì)人體無(wú)害、對(duì)鋼材無(wú)腐蝕性氣體。氣體含塵不大 于 150 mg/m3 ，氣溫不超過(guò) 80 。B4-72 型可用于易燃揮發(fā)性氣體的通風(fēng)換氣用，其性能基本與 4-72 一致。 （ 2） 型式：從電動(dòng)機(jī)一側(cè)正視，葉輪順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，稱(chēng)為右旋風(fēng)機(jī)，以右表示；葉輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，稱(chēng) 為左旋風(fēng)機(jī)，以“左”表示。離心風(fēng)機(jī)的出口位置，根據(jù)使用要求，

36、可分為向上、向下、水平向左、水平向右及各向 傾斜等各種形式。定貨時(shí)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況注明風(fēng)機(jī)出口位置。離心風(fēng)機(jī)的傳動(dòng)方式：A - 電動(dòng)機(jī)直聯(lián)傳動(dòng)；B - 懸臂支撐，皮帶傳動(dòng)，皮帶輪在軸承之間；C - 懸臂支撐，皮帶傳動(dòng)，皮帶輪在軸承外側(cè)；D - 懸臂支撐，以聯(lián)軸器傳動(dòng)。123）風(fēng)機(jī)型號(hào)代號(hào)書(shū)寫(xiě)法：472 11N06C右90 全比進(jìn)設(shè)機(jī)傳旋出壓轉(zhuǎn)口葉號(hào)動(dòng)轉(zhuǎn)風(fēng)系數(shù)吸順?lè)椒娇跀?shù)入序式向位型號(hào)置式5.4 固體加料裝置連續(xù)而均勻的加料，并將其分散于氣流中， 是氣流干燥操作的關(guān)鍵。常用的有螺旋加料 器、星形加料器、轉(zhuǎn)盤(pán)加料器等。1 螺旋加料器 用途：適宜于供給各種粉狀、粒狀和小塊物料，如聚氯乙烯、硫銨、淀粉等，但不宜輸 送易變質(zhì)、粘性大、易結(jié)塊河大塊的物料。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，密封性能好，操作安全方便，造價(jià)低。 實(shí)體螺旋用于輸送干燥而粒度小的顆粒和粉狀物料，其螺距約為顆粒直徑的 0.8 倍。帶式螺 旋用于輸送小塊壯或粘性中等物料， 其螺距約等于顆粒直徑。 對(duì)于粘性大和可壓縮物料宜采 用葉片螺旋，輸送過(guò)程中同時(shí)完成攪拌混合工作。設(shè)計(jì)計(jì)算：見(jiàn)干燥設(shè)備設(shè)計(jì) pg569。定貨技術(shù)條件為：名稱(chēng)、型號(hào)、螺旋直徑長(zhǎng)度、安裝位置、出料口尺寸及位置。 實(shí)際工作中，弄清使用目的、現(xiàn)