氣流干燥器的設(shè)計

1、3 上?；W(xué)院：干燥技術(shù)進展1976（544 上?；W(xué)院編：干燥技術(shù)進展、第三分冊、氣流干燥、（1979）（34）畢克侶:氣流干燥器的設(shè)計、化工技術(shù)資料（設(shè)計分冊）1964（9潘永康主編現(xiàn)代干燥技術(shù).北京市.化學(xué)工業(yè)出版社.1998年（36）7 天津大學(xué)化工原理教研室編，化工原理上、下冊（第二版）M.天津：天津科技出版社,1996（35）8 黃少烈、鄒華生主編化工原理（第二版）.北京市.高等教育出版社.2002年月第一版（19）9 柳金江，劉超鋒，何清鳳煙絲氣流干燥系統(tǒng)氣流干燥器的設(shè)計J.廣州化工,2009,37（6）:173-174.10 張言文氣流干燥器數(shù)學(xué)模型及分段設(shè)計計算方法J.計

2、算機與應(yīng)用化學(xué),2006,（04）.11 高嘉安主編淀粉與淀粉制品工藝學(xué)北京市中國農(nóng)業(yè)出版社.2001（27）12 匡國柱史啟才主編.化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計北京市化學(xué)工業(yè)出版社2002年1月第一版（29）柴誠敬化工原理課程設(shè)計M.天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社,2000（45）7合肥工業(yè)大學(xué)化工系化工原理教研組：對流式干燥設(shè)備的設(shè)計（1963）.（22）劉澤勇氣流干燥技術(shù)的應(yīng)用J.甘肅科技,2000,（5）：71氣流干燥器的設(shè)計一、設(shè)計任務(wù)化工原理課程設(shè)計任務(wù)書二十六二、設(shè)備的簡介氣流干燥器一般由空氣濾清器、熱交換器、干燥管、加料管、旋風分離器、出料器及除塵器等組成。直管氣流干燥器為最普遍的一種

3、。它的工作原理是：物料通過給料器從干燥管的下端進入后，被下方送來的熱空氣向上吹起，熱空氣和物料在向上運動中進行充分接觸并作劇烈的相對運動，進行傳熱和傳質(zhì)，從而達到干燥的目的。干燥后的產(chǎn)品從干燥管頂部送出，經(jīng)旋風分離器回收夾帶的粉末產(chǎn)品，而廢氣便經(jīng)排氣管排入大氣中。為了使制品的含水量均勻以及供料連續(xù)均勻，在干燥管的出口處常裝有測定溫度的裝置。直管氣流干燥器分單管式和雙管式兩種型號。旋風分離器是最常用的氣固分離設(shè)備。對于顆粒直徑大于5微米的含塵氣體，其分離效率較高，壓降一般為10002000Pa。旋風分離器的種類很多，各種類型的旋風分離器的結(jié)構(gòu)尺寸都有一定的比例關(guān)系，通常以圓柱直徑的若干倍數(shù)表示。

4、三、工藝條件1. 原料：玉米淀粉2. 物料含水量w=25%（質(zhì)量分數(shù)）3. 產(chǎn)品含水量w2=14%（質(zhì)量分數(shù)）4. 產(chǎn)品平均粒徑dp:0.154伽5. 新鮮空氣溫度t:15C6. 空氣干燥溫度t1:90C7. 新鮮空氣濕度X1:0.00737. 物料進口溫度tm1:25C8. 干燥生產(chǎn)能力G:15000t/y（產(chǎn)品）9. 淀粉臨界濕含量Mc:0.0210. 淀粉比熱容Cm:1.55kJ/（kgC）四、工藝數(shù)據(jù)計算1. 物料衡算：M1=_巴=0.333kg水/kg絕干料1-w1M2=0.163kg水/kg絕干料1-w2氣流干燥管內(nèi)的物料衡算式：G（M1-M2）=L（X2-X1）絕干物料量：G=G

5、1M2=150000.163=0.40t/h=400kg/h（按一年300天，每天24小300汶24300江24時生產(chǎn)計算）a.干燥蒸發(fā)水分：W=G（M1-M2）=400X（0.333-0.163）=68kg/hb.干空氣流量:L=X2-Xi68X2-0.00732. 熱量衡算:干燥管內(nèi)熱量衡算式：LIi+G(Cm+CwM1)tmi=Ll2+G(Cm+CwM2)tm2選定空氣出口溫度t2=50C,假設(shè)物料的出口溫度tm2=35C對于空氣-水系統(tǒng),運用下式:I=(1.01+1.88X)t+2490X所以進口空氣的焓值：4=(1.01+1.88X0.0073)x90+2490X0.0073=110

6、kJ/kg出口空氣的焓值：12=(1.01+1.88X2)X50+2490X2=50.5+2584X2將丨1丨2代入熱量衡算式中110L+400X(1.55+4.186X0.333)X25=L(50.5+2584X2)+400X(1.55+4.186X0.163)X35整理得L=175259.5-2584X2聯(lián)立物料衡算中的式可求得：X2=0.023L=4331kg/hI2=110kJ/kg3.檢驗假設(shè)的物料出口溫度tm2,按下式進行校核t2-tm2=(t2-tw)McwrIV/I/££fM2Cm(t2tw)rwM2-Cm(t<tw)()MeMw一tw)其中：Me-物

7、料臨界濕含量%Cm-物料比熱容kJ/kgtw-出口空氣處濕度溫度Crw-濕球溫度tw下水的氣化潛熱kJ/kg由工藝條件得：t2=50CCm=1.55KJ/(kgC)M1=0.333M2=0.163Me=0.02查表得:tw=30Crw=2423.7kJ/kg代入上式求得tm2=34C,與假設(shè)溫度35C基本相同,假設(shè)正確.4.氣流干燥器直徑的計算a.最大顆粒沉降速度Umax：dmax取3dp=3X0.154-0.45mm干燥管內(nèi)空氣的平均物性溫度為9°=70E,查干空氣2性質(zhì)表得：該空氣下的粘度=0.0206xio'Pas,；-=1.029kg/m3，另外淀粉：-p=1500k

8、g/m33所以Armax=3248dmaxP(Pp-P)g=(0.45"0f1.029域(15001.029)漢9.81卩2(0.0206燈0)22倍,即Ua=2Umax=2X因為A屬于1.833.5105范圍內(nèi)，由經(jīng)驗式Re+0.14農(nóng)1"=今把Armax=3248代入，用試差法求得Re=55所以Umax'dpP550.020610"=3=7.15m/s0.154101.029b.氣流干燥管內(nèi)的平均操作氣速Ua:如果取氣流干燥管內(nèi)的平均操作氣速為最大顆粒沉降速度的7.15=14.3m/s,圓整后取氣流干燥管內(nèi)的平均操作氣速Ua=15m/sc.干燥管內(nèi)直徑

9、D:干燥管內(nèi)空氣的平均溫度為70C，平均濕度Hm=H1H2二000730.023=0.0151kg水22273十70/kg干空氣，則平均濕比容Vm=(0.772+1.244X0.0151)X一=0.994m3濕空氣/kg干273空氣所以干燥管內(nèi)體積流量V=LVm=4331X0.994=4305m3/h故氣流干燥管直徑D為：_4V_44305_3600Ua=：36003.1415=0.32m取整，即D=0.35m5.氣流干燥管長度Y:物料和氣體在氣流干燥管內(nèi)的溫度及濕含量變化如下圖所示，氣體：H1=0.0073H2=0.023ti=90Ct2=50Ctw=30C物料：M1=0.333tmi=25

10、C因為M2>Mc所以物料一直處于恒速干燥階段在恒速干燥階段（包括預(yù)熱段），水的氣化溫度為rw=2423.7kJ/kg.a.物料干燥所需的總熱量Q:Q=G(M1-M2)rw+(Cm+CWM1)(tm2-tm1)=0.163tm2=35Ctw=30C（查I-H圖得），水的氣化潛熱=(0.333-0.163)X2423.7+(1.55+4.186X0.333)X(35-25)3600=49.0kwb.平均傳熱溫度差.'：tm:At=(t1_tm1)_(t2_仁2)=(90_25)_(50_35)=3彳Cin50-35In七2-tm2c.傳熱膜系數(shù)：對平均直徑0.154mm的顆粒來說，3

11、A=dpP(Pp_P)g=(0.154"0)3".02A(15001.029)漢9.81=130(0.020610)2查阿基米德數(shù)Ar與雷諾數(shù)Re關(guān)系圖知Re5,故,Re=50.。2061。6=0.7m/sdp，、154101.029貝上=(2+0.54dPRe0.5)=O.029-亠X(2+0.54X50.5)0.15410=619wf.氣流干燥管長度丫：24asdpa=32,其中asav為非球形顆粒的面積系數(shù)及體積系數(shù),3600avdppDum般情況下,*©=6,故a-可簡化為600dpJ(ua-Uf)由于aD24G400-5)=6000.154101500(

12、15-0.7)600dp訂(山=0.20m3/m23Q49.0"0Y=z=11.6m：(a_D2)：tm619°.2034.14圓整后取丫=12m所以干燥管長度主要符號說明Ar-阿基米得數(shù)a-單位干燥管體積內(nèi)的干燥表面積，m2/m3:-顆粒與流體間的對流傳熱系數(shù),w/(m)五、主要附屬設(shè)備的計算與選型1空氣加熱器的選擇翅片加熱器將濕空氣由15C加熱到90C所需的熱量為Q=L(1+XjCP1(90-15)=4331(1+0.0073)1.009(90-15)=3.30105(kJ/h)取加熱蒸汽壓力為0.2Mpa蒸汽的飽和溫度為120C，汽化潛熱為2205.1kJ/kg，冷凝

13、水的排出溫度為120C，則水蒸氣的耗量為Gv=53.30102205.1=149.8(kg/h)傳熱溫差為tm1=90-15,120-15In12090=60C若選SRZ5X5Z翅片式散熱器，(附表2)每片傳熱面積為8.78，通風凈截面積為0.155m2,則質(zhì)量流速為3567(1°.°°73)=6.44kg/(m2s),查得傳熱系數(shù)0.155x36002K=100KJ/(mhC)，故所需傳熱面積為AQ3.30I05“ca2A1=149.8mKr:tm110060552所需片數(shù)為6.26，取7片，實際傳熱面積為61.5m。由此，可選SRZ5<5Z翅片式散8.7

14、8熱器共7片。2. 進料器的選擇根據(jù)進料量，選取Zd-2000傳動送料器。該吸收歐美上料機先進技術(shù)，自行設(shè)計生產(chǎn)的高效上料機，適用各種粉、粒、破碎回料及化工原料，每小時上料量0.4噸的系列產(chǎn)品，直接上料高度25m,具有性能穩(wěn)定、節(jié)省人力、安全可靠等特點。電源為？3/380V50HzA電機功率為1.1Kw;B電機功率為0.75Kw;送料管直徑為141?;送料容量為200Kg；料箱尺寸LXW<H為(140X85X90)cm機器重量為460Kg。3. 風機的選擇因為操作壓強為常壓，系統(tǒng)需要2臺風機，即干燥管前安裝1臺鼓風機，干燥管后安裝1臺引風機。阻力也以干燥管為基準分前段(從空氣加熱器至干燥

15、管之間的設(shè)備和管道)阻力和后段(干燥管后的設(shè)備和管道)阻力。在操作條件下，空氣流經(jīng)系統(tǒng)各設(shè)備和管道的阻力如下表所示。系統(tǒng)阻力估算：設(shè)備壓降/Pa設(shè)備壓降/Pa翅片加熱器200旋風分離器1200管道、閥門、灣頭等300脈沖布袋除塵器2000合計500干燥管1500消音器300管道、閥門、灣頭等400合計5400a.鼓風機的選型鼓風機入口處的空氣溫度為15C，濕含量為0.0073，則273+153H0=(0.773+1.2440.0073)=0.83(m/kg干空氣)H02733V0=LH0=43310.83=3595(m/h)3取安全系數(shù)=1.1，故所需的空氣流量為3595X1.仁3954(m/

16、h)系統(tǒng)前段平均風溫按65C計，密度為1.044kg/m3,則所需風壓(規(guī)定狀態(tài)下)為500(1.18/1.004)=587.6(Pa)。取安全系數(shù):=1.1故所需的風機風壓為587.6X1.仁646.4Pa綜上所計算，選用6-46-11型離心通風機，其風量為50348770m3/h,風壓為5003230Pa=(附表3)b.引風機的選型系統(tǒng)后段平均溫度按50T計，密度為1.093Kg/m3,則引風機所需風壓為5400(1.18/1.093)=6133Pa取安全系數(shù):=1.1故所需的風機風壓為6133X1.仁6746Pa取引風機入口處的風溫為50T，濕含量X2=0.023，貝UH5=(0.773

17、+1.2440.023)X27350=0.948(m3/kg干空氣)H52733V5=LH5=43310.948=4106(m/h)取安全系數(shù)=1.1，故所需的空氣流量為4106X1.仁4516(m3/h)故選用9-27-11型離心通風機，風量為1310-11020m3/h,風壓為3700-9150Pa。(附表3)4.旋風分離器的選擇進入旋風分離器的含塵氣體近似按空氣處理，則取溫度為70C,Hm=H1H0.00730.023二。.。kg水/kg干空氣，則平均濕比容Vm=(0.772+1.244X22273+7030.0151)X27370=0.994m3濕空氣/kg干空氣273V3=LVm=4

18、3310.994=4305(m3/h)選蝸殼式入口的旋風分離器，取入口風速為15m/s,則0.225D0.3D15=5463600即D=0.99m,圓整后取D=1其尺寸如下所示:D=1000mm圓柱體體直徑)a=0.3D=300mm進口高度)L1=0.8D=800mm圓柱體高度)b=0.225D=225mm進口寬度）L2=2D=2000mm圓錐體高度）d=0.35D=350mm排氣管直徑）l=0.7D=700mm（排氣管深度）d'=0.2D=200mm排塵管直徑）可選用規(guī)格為XC-5型蝸殼式入口的旋風分離器（附表1）5.袋式的選擇取進入布袋過濾器的氣體溫度為50C，則273+503H4

19、=（0.772+1.2440.023）=0.95（m/kg干空氣）273V4=LH4=43310.95=4114（m3/h）取過濾氣速為4m/min.則所需過濾面積為旦1417.1m2，由脈沖布袋過濾器選型表查（60汶4）得，可選取MC24型脈沖布袋過濾器，（附表3）其過濾面積為18m2，過濾風量為2160-4300m3/h。六、工藝設(shè)計計算結(jié)果匯總表通過上述工藝設(shè)計計算得到的設(shè)計計算結(jié)果匯總表如下所示。工藝設(shè)計的計算結(jié)果匯總表物料處理量/（kgh-1）533蒸發(fā)水量/(kgh-1)68產(chǎn)品產(chǎn)量/(kgh1)400空氣用量/（kg干空氣h-1）4331干燥管直徑/m0.35干燥管高度/m12翅

20、片加熱器的型號SRZ5X5Z翅片加熱器傳熱面積/m255旋風分離器的型號XC-12旋風分離器直徑/m1.4引風機型號9-27-11型離心通風機鼓風機型號6-46-11型離心通風機供料器型號Zd-2000七干燥裝置的工藝流程濕物料咼嘉安主編.淀粉與淀粉制品工藝學(xué).北京市.中國農(nóng)業(yè)出版社.2001.2002年8月第一版中國石化集團上海工程有限公司編.化工工藝設(shè)計手冊.北京市.化學(xué)工業(yè)出版社.2006匡國柱史啟才主編.化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計.北京市.化學(xué)工業(yè)出版社2002年1月第一版梁世中主編.生物工程設(shè)備.北京市.中國輕工業(yè)出版社.2006曹崇文、朱文學(xué)著.生產(chǎn)品工藝過程的計算機模擬.北京市.中國農(nóng)業(yè)出版社.2001李功樣等主編.常用化工單元設(shè)備設(shè)計.廣州市.華南理工大學(xué)出版社.2003年馬連湘主編.化工設(shè)備算圖手冊.北京市.化學(xué)工業(yè)出版社.2002年潘永康主編.現(xiàn)代干燥技術(shù).北京市.化學(xué)工業(yè)出版社.1998年大連理工大學(xué)化工原理教研室編.化工原理課程設(shè)計.大連市.大連理工大學(xué)出版社.1997年附表1旋