流化床干燥器課程設(shè)計(jì)

1、 大 學(xué)材料工程基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目： 2700kg/h臥式多室流化床干燥器的設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 材料科學(xué)與工程 班 級： 學(xué) 號： 姓 名： 日 期： 指導(dǎo)教師： 設(shè)計(jì)成績： 日 期： 目 錄1設(shè)計(jì)任務(wù)書12 概述2 2.1.流態(tài)化現(xiàn)象2 2.2 流化床干燥器的特性3 2.3 流化床干燥器的型式及干燥流程43 流化床干燥器的設(shè)計(jì)簡介5 3.1流化床干燥器的設(shè)計(jì)步驟5 3.2流化床干燥器干燥條件的確定54 干燥過程的物料衡算和熱量衡算簡介8 4.1 主體設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算8 4.1.1 物料衡算8 4.1.2 空氣和物料出口溫度的確定9 4.1.3 干燥器的熱量衡算9 4.2 干燥器的設(shè)計(jì)104.

2、2.1 流化速度的確定104.2.2 流化床底層面積的計(jì)算114.2.3 干燥器的寬度和長度124.2.4 干燥器的高度124.2.5 干燥器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)124.2.6 干燥流程的確定135 干燥裝置附屬設(shè)備簡介145.1 風(fēng)機(jī)145.2 空氣加熱器155.3 供料器155.4 氣固分離器176 干燥過程的計(jì)算17 6.1 主體設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算176.1.1 物料衡算176.1.2 空氣和物料出口溫度的確定186.1.3 干燥器的熱量恒算186.1.4 預(yù)熱器的熱負(fù)荷和加熱蒸汽消耗量19 6.2 干燥器的設(shè)計(jì)196.2.1 流化速度的確定196.2.2 流化床層底面積的計(jì)算206.2.3 干燥器的

3、寬度和長度216.2.4 干燥器高度216.2.5 干燥器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)22 6.3 附屬設(shè)備的選型236.3.1 送風(fēng)機(jī)和排風(fēng)機(jī)236.3.2氣-固分離設(shè)備256.3.3 供料裝置256.3.4除塵設(shè)備266.3.5 換熱器選型266.3.6 空氣過濾器276.3.7 管路計(jì)算及管道選擇27符號說明29計(jì)算結(jié)果匯總表31認(rèn)識與體會32參考文獻(xiàn)32附錄33臥式多室流化床干燥器設(shè)計(jì)任務(wù)書（一）設(shè)計(jì)題目 2700kg/h 臥式多室流化床干燥器的設(shè)計(jì)（二）操作條件與條件細(xì)顆粒物料初水分為3%，要求在臥式多室流化床中干燥至0.3%（以上均為濕基）1、 生產(chǎn)能力（按進(jìn)料量計(jì)） 2700kg/h2、 顆粒密度

4、1400（kg/m3） 3、 堆積密度 450（kg/m3） 4、干物料比熱容 1.256 kj/.5、臨界濕含量 0.015（干基） 6、平衡濕含量 近似取為07、顆粒平均直徑 0.15mm 8、進(jìn)口溫度 409、在干燥系統(tǒng)要求收率 99.5%（回收5um以上顆粒）10、干燥介質(zhì)-濕空氣參數(shù)： 進(jìn)預(yù)熱器溫度t0 25 進(jìn)干燥器溫度t1 105 初始濕度H0 0.018 kg水/kg干氣11、熱源 392.4kPa的飽和水蒸汽（三）要求臥式多室流化床干燥器主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝流程及主排風(fēng)機(jī)的選型計(jì)算2.概述借助于固體的流態(tài)化來實(shí)現(xiàn)某種處理過程的技術(shù)，稱為流態(tài)化技術(shù)。流態(tài)化技術(shù)已廣泛應(yīng)用于固體顆粒

5、物料的干燥、混合、煅燒、輸送以及催化反應(yīng)過程中。目前絕大多數(shù)工業(yè)應(yīng)用都是氣固流化系統(tǒng)。流化干燥就是流態(tài)化技術(shù)在干燥上的應(yīng)用。 2.1流態(tài)化現(xiàn)象當(dāng)流體以不同速度由下向上通過固體顆粒床層時，根據(jù)流速的不同，可能出現(xiàn)以下幾種情況。 1.固定床階段 當(dāng)流體速度較低時，顆粒所受的曳力較小，能夠保持靜止?fàn)顟B(tài)，不發(fā)生相對運(yùn)動，流體只能穿過靜止顆粒之間的空隙而流動，這種床層稱為固定床。 2.流化床階段 當(dāng)流速增至一定值時，顆粒床層開始松動，顆粒位置也在一定區(qū)間內(nèi)開始調(diào)整，床層略有膨脹，但顆粒仍不能自由運(yùn)動，床層的這種情況稱為初始流化或臨界流化。此時床層高度為Lmr，空塔氣速稱為初始流化速度或臨界流化速度。如繼

6、續(xù)增大流速，固體顆粒將懸浮于流體中作隨機(jī)運(yùn)動，床層開始膨脹、增高，空隙率也隨之增大，此時顆粒與流體之間的摩擦力恰好與其凈重力相平衡。此后床層高度將隨流速提高而升高，這種床層具有類似于流體的性質(zhì)，故稱為流化床。在流態(tài)化時，通過床層的流體稱為流化介質(zhì)。 3.稀相輸送床階段 若流速再升高達(dá)到某一極限時，流化床的上界面消失，顆粒分散懸浮于氣流中，并不斷被氣流帶走，這種床層稱為稀相輸送床，顆粒開始被帶出的速度稱為帶出速度，其數(shù)值等于顆粒在該流體中的沉降速度。 2.2流化床干燥器的特性在流化床中，氣、固兩相的運(yùn)動狀態(tài)就象沸騰的液體，因此流化床也稱為沸騰床。流化床具有液體的某些性質(zhì)，如具有流動性，無固定形狀

7、，隨容器形狀而變，可從小孔中噴出，從一個容器流入另一個容器；具有上界面，當(dāng)容器傾斜時，床層上界面將保持水平，當(dāng)兩個床層聯(lián)通時，它們的上界面自動調(diào)整至同一水平面；比床層密度小的物體被推入床層后會浮在床層表面上；床層中任意兩截面的壓差可用壓差計(jì)測定，且大致等于這兩截面間單位面積床層的重力。 因此，流化床干燥器的優(yōu)點(diǎn)有： （1）流化干燥具有較高的傳熱和傳質(zhì)速率。體積傳熱系數(shù)可高達(dá)23007000W/(m3.)。由于干燥速率大，干燥器中停留時間短，適用于熱敏性物料的干燥。 （2）物料在干燥器中停留時間可自由調(diào)節(jié)，因此可以得到含水量很低的產(chǎn)品。當(dāng)物料干燥過程存在降速階段時，采用流化床干燥器也較為有利。

8、（3）流化床干燥器結(jié)構(gòu)簡單，造價低，活動部件少，操作維修方便。（4）流化床干燥器的流體阻力較小，對物料的摩損較輕，氣固分離較易，熱效率較高（對非結(jié)合水的干燥為60%80%，對結(jié)合水的干燥為30%50%）。 流化床干燥器的缺點(diǎn)有：（1） 床層內(nèi)物料縱向反混嚴(yán)重，對單級式連續(xù)干燥器，物料在設(shè)備內(nèi)停留時間不均勻，有可能使部分未干燥的物料隨著產(chǎn)品一起排出床層外。（2） 一般不適于易粘結(jié)或結(jié)塊、含濕量過高物料的干燥，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。（3） 對被干燥物的粒度有一定限制，一般適用于處理粒徑為30m6mm的粉粒狀物料。（4） 對產(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

9、，對回收裝置要求苛刻。2.3流化床干燥器的型式及干燥流程 流化床干燥器又稱沸騰床干燥器，是流態(tài)化技術(shù)在干燥操作中的應(yīng)用。流化床干燥器種類很多，大致可分為以下幾種：單層流化床干燥器、多層流化床干燥器、臥式多室流化床干燥器、噴動床干燥器、旋轉(zhuǎn)快速干燥器、振動流化床干燥器、離心流化床干燥器和內(nèi)熱式流化床干燥器等。 對單層圓筒流化床干燥器，待干燥的顆粒物料放置在分布板上，熱空氣由多孔板的底部送入，使其均勻地分布并與物料接觸。氣速控制在臨界流化速度和帶出速度之間，使顆粒在流化床中上下翻動，彼此碰撞混合，氣固間進(jìn)行傳熱和傳質(zhì)，氣體溫度下降，濕度增大，物料含水量減少，被干燥。最終在干燥器底部得到干燥產(chǎn)品，熱

10、氣體則由干燥器頂部排出，經(jīng)旋風(fēng)分離器分出細(xì)小顆粒后放空。當(dāng)靜止物料層的高度為0.05-0.15m時，對于粒徑大于0.5mm的物料，適宜的氣速可取為（0.40.8）ut；對于較小的粒徑，因顆粒床內(nèi)可能結(jié)塊，采用上述的速度范圍稍嫌小，一般對于這種情況的操作氣速需由實(shí)驗(yàn)確定。 由于流化床中存在返混或短路，可能有一部分物料未經(jīng)充分干燥就離開干燥器，而另一部分物料又會因停留時間過長而產(chǎn)生過度干燥現(xiàn)象。因此單層沸騰床干燥器僅適用于易干燥、處理量較大而對干燥產(chǎn)品的要求不太高的場合。 對于干燥要求較高或所需干燥時間較長的物料，一般可采用多層（或多室）流化床干燥器。對兩層流化床干燥器。物料從上部加入，由第一層經(jīng)

11、溢流管流到第二層，然后由出料口排出。熱氣體由干燥器的底部送入，向上依次通過第二層及第一層的分布板，與物料接觸后的廢氣由器頂排出。物料與熱氣流逆流接觸，物料在每層中相互混合，但層與層間不混合。3 流化床干燥器的設(shè)計(jì)簡介 干燥器的設(shè)計(jì)是在設(shè)備選型和確定工藝條件基礎(chǔ)上，進(jìn)行設(shè)備工藝尺寸計(jì)算及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。不同物料、不同操作條件、不同型式的干燥器中氣固兩相的接觸方式差別很大，對流傳熱系數(shù)及傳質(zhì)系數(shù)不相同，目前還沒有通用的求算和的關(guān)聯(lián)式，干燥器的設(shè)計(jì)仍然大多采用經(jīng)驗(yàn)或半經(jīng)驗(yàn)方法進(jìn)行。另外，各類干燥器的設(shè)計(jì)方法也不相同，各干燥器的設(shè)計(jì)方法可參閱有關(guān)設(shè)計(jì)手冊。 3.1流化床干燥器的設(shè)計(jì)步驟 對于一個具體的干燥

12、任務(wù)，一般按下列步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)： 1確定設(shè)計(jì)方案 包括干燥方法及干燥器結(jié)構(gòu)型式的選擇、干燥裝置流程及操作條件的確定。確定設(shè)計(jì)方案時應(yīng)遵循如下原則： （1）滿足生產(chǎn)工藝的要求并且要有一定的適應(yīng)性 保證產(chǎn)品質(zhì)量能達(dá)到規(guī)定的要求，且質(zhì)量穩(wěn)定。裝置系統(tǒng)能在一定程度上適應(yīng)不同季節(jié)空氣濕度、原料含濕量、顆粒粒度的變化。 （2）經(jīng)濟(jì)上的合理性 使得設(shè)備費(fèi)與操作費(fèi)總費(fèi)用降低。 （3）安全生產(chǎn) 注意保護(hù)勞動環(huán)境，防止粉塵污染。 2干燥器主體設(shè)計(jì) 包括工藝計(jì)算，設(shè)備尺寸設(shè)計(jì)。 3輔助設(shè)備的計(jì)算與選型 各種結(jié)構(gòu)型式的流化床干燥器的設(shè)計(jì)步驟和方法基本相同。 3.2流化床干燥器干燥條件的確定 干燥器的設(shè)計(jì)依據(jù)是物料衡算、

13、熱量衡算、速率關(guān)系和平衡關(guān)系四個基本方程。設(shè)計(jì)的基本原則是物料在干燥器內(nèi)的停留時間必須等于或稍大于所需的干燥時間。 干燥器操作條件的確定與許多因素（如干燥器的型式、物料的特性及干燥過程的工藝要求等）有關(guān)。并且各種操作條件之間又是相互關(guān)聯(lián)的，應(yīng)予以綜合考慮。有利于強(qiáng)化干燥過程的最佳操作條件，通常由實(shí)驗(yàn)測定。下面介紹干燥操作條件一般的選擇原則。 干燥介質(zhì)的選擇 干燥介質(zhì)的選擇，決定于干燥過程的工藝及可利用的熱源，此外還應(yīng)考慮介質(zhì)的經(jīng)濟(jì)性及來源?；镜臒嵩从袩釟怏w、液態(tài)或氣態(tài)的燃料以及電能。在對流干燥中，干燥介質(zhì)可采用空氣、惰性氣體、煙道氣和過熱蒸汽。 熱空氣是最廉價易得的熱源，但對某些易氧化的物料

14、，或從物料中蒸發(fā)出的氣體易燃、易爆時，則需用惰性氣體作為干燥介質(zhì)。煙道氣適用于高溫干燥，但要求被干燥的物料不怕污染、且不與煙氣中的SO2和CO2等氣體發(fā)生作用。由于煙道氣溫度高，故可強(qiáng)化干燥過程，縮短干燥時間。 流動方式的選擇 氣體和物料在干燥器中的流動方式，一般可分為并流、逆流和錯流： 在并流操作中，物料的移動方向與介質(zhì)的流動方向相同。濕物料一進(jìn)入干燥器就與高溫、低濕的熱氣體接觸，傳熱、傳質(zhì)推動力都較大，干燥速率也較大，但沿著干燥器管長干燥推動力下降，干燥速率降低，因此，并流操作時前期干燥速率較大，而后期干燥速率較小，難以獲得含水量很低的產(chǎn)品。并流操作適用于當(dāng)物料含水量較高時，允許進(jìn)行快速干

15、燥而不產(chǎn)生龜裂或焦化的物料；干燥后期不耐高溫，即干燥產(chǎn)品易變色、氧化或分解等的物料。 在逆流操作中，物料移動方向和介質(zhì)的流動方向相反，整個干燥過程中的干燥推動力變化不大，它適用于在物料含水量高時，不允許采用快速干燥的場合；在干燥后期，可耐高溫的物料；要求干燥產(chǎn)品的含水量很低時。 若氣體初始溫度相同，并流時物料的出口溫度可較逆流時為低，被物料帶走的熱量就少，就干燥經(jīng)濟(jì)性而論，并流優(yōu)于逆流。 在錯流操作中，干燥介質(zhì)與物料間運(yùn)動方向相互垂直。各個位置上的物料都與高溫、低濕的介質(zhì)相接觸，因此干燥推動力比較大，又可采用較高的氣體速度，所以干燥速率很高，它適用于無論在高或低的含水量時，都可以進(jìn)行快速干燥，

16、且可耐高溫的物料；因阻力大或干燥器構(gòu)造的要求不適宜采用并流或逆流操作的場合。 干燥介質(zhì)進(jìn)入干燥器時的溫度 提高干燥介質(zhì)進(jìn)入干燥器的溫度可提高傳熱、傳質(zhì)的推動力，因此，在避免物料發(fā)生變色、分解等理化變化的前提下，干燥介質(zhì)的進(jìn)口溫度可盡可能高一些。對于同一種物料，允許的介質(zhì)進(jìn)口溫度隨干燥器型式不同而異。 4.干燥介質(zhì)離開干燥器時的相對濕度2和溫度t2 增高干燥介質(zhì)離開干燥器的相對濕度，可以減少空氣消耗量，即可降低操作費(fèi)用；但2增大，介質(zhì)中水汽的分壓增高，使干燥過程的平均推動力下降，為了保持相同的干燥能力，就需增大干燥器的尺寸，即加大了投資費(fèi)用。所以，最適宜的2值應(yīng)通過經(jīng)濟(jì)衡算來決定。 不同的干燥器

17、，適宜的2值也不相同。例如，對氣流干燥器，由于物料在器內(nèi)的停留時間很短，就要求有較大的推動力以提高干燥速率，因此一般離開干燥器的氣體中水蒸汽分壓需低于出口物料表面水蒸汽壓的50%。對于某些干燥器，要求保證一定的空氣速度，因此應(yīng)考慮氣量和2的關(guān)系，即為了滿足較大氣速的要求，只得使用較多的空氣量而減小2值。 干燥介質(zhì)離開干燥器的溫度t2與2應(yīng)綜合考慮。若t2增高，則熱損失大，干燥熱效率就低；若t2降低，而2又較高，此時濕空氣可能會在干燥器后面的設(shè)備和管路中析出水滴，破壞了干燥的正常操作。對氣流干燥器，一般要求t2較物料出口溫度高1030，或t2較入口氣體的絕熱飽和溫度高2050。在工藝條件允許時，

18、可采用部分廢氣循環(huán)操作流程。 物料離開干燥器時的溫度 物料出口溫度2與物料在干燥器內(nèi)經(jīng)歷的過程有關(guān)，主要取決于物料的臨界含水量值及干燥第二階段的傳質(zhì)系數(shù)。若物料出口含水量高于臨界含水量，則物料出口溫度cXcX2等于與它相接觸的氣體濕球溫度；若物料出口含水量低于臨界含水量，則值愈低，物料出口溫度cXcX2也愈低；傳質(zhì)系數(shù)愈高,2愈低。目前還沒有計(jì)算2的理論公式。有時按物料允許的最高溫度估計(jì)，即 式中 2物料離開干燥器時的溫度，； max物料允許的最高溫度，。 顯然這種估算是很粗略的，因?yàn)樗鼉H考慮物料的允許溫度，并未考慮降速階段中干燥的特點(diǎn)。 若X00.05kg/kg絕干料時，對于懸浮或薄層物料可

19、按下式計(jì)算物料出口溫度，即 4干燥過程的物料衡算和熱量衡算簡介4.1主體設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算4.1.1 物料衡算 圖2 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)出干燥器時的濕度為，濕物料進(jìn)出干燥器時的干基含水量為濕物料進(jìn)出干燥器時的流量。為單位時間內(nèi)水分的蒸發(fā)量。則單位時間內(nèi)絕干物料的流量為： 式中： 絕干空氣的消耗量，絕干空氣；空氣進(jìn)出干燥器時的濕度，絕干氣；濕物料進(jìn)出干燥器時的干基含水量，水分干料；濕物料進(jìn)出干燥器時的流量，kg物料；單位時間內(nèi)水分的蒸發(fā)量，；單位時間內(nèi)絕干物料的流量，絕干料。4.1.2 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 (經(jīng)優(yōu)化可

20、取)，即 t2=tw2+35由及H1=0.018查濕度圖得tw1=36.5,近似取tw2=tw1=36.5,于是 t2=36.5+35=71.5物料離開干燥器的溫度 的計(jì)算，即 式中 空氣在出口狀態(tài)下的濕球溫度，； 在溫度下水的汽化熱，kJ/kg； 臨界點(diǎn)處物料的自由水分，kg/kg絕干料；物料離開干燥器時的自由水分，kg/kg絕干料。 利用式6-2求物料出口溫度時需要試差。 4.1.3 干燥器的熱量衡算 圖3 對如圖所示干燥裝置作熱量衡算，則得在本設(shè)計(jì)中的干燥器沒有補(bǔ)充熱量，故，所以，干燥器中的熱量衡算可表達(dá)為： （b）由上式得加入干燥系統(tǒng)的的熱量用于以下四個方面：以汽化水分，以加熱物料，以

21、補(bǔ)償設(shè)備的熱損失，以Ql加熱空氣。其中: 又 = =因?yàn)楦稍锲鞯臒釗p失為有效耗熱量的15%，即： 將上面各式代入(b)式，即為解得L，將代入;解得 。4.1.4預(yù)熱器的熱負(fù)荷和加熱蒸汽消耗量 Qp=L(1.01+1.88H0)(t1t0)由水蒸汽表查得，392.4水蒸氣的溫度Ts=142.9，冷凝熱r=2140kJ/kg，取預(yù)熱器的熱損失為有效傳熱量的，則蒸汽消耗量為： Wh=干燥器的熱效率為 4.2 干燥器的設(shè)計(jì)4.2.1 流化速度的確定 1.臨界流化速度的計(jì)算在105下空氣的有關(guān)參數(shù)為密度，黏度 ，導(dǎo)熱系數(shù)。 Ar=d3(g-)g/2取球形顆粒床層在臨界流化點(diǎn)。由和數(shù)值查圖得 Lymf=2

22、10-6 臨界流化速度由下式計(jì)算，即2.顆粒帶出速度由1 及值查圖得Lyt =0.55帶出速度計(jì)算。3.操作流化速度取操作流化速度為4.2.2 流化床層底面積的計(jì)算1.干燥第一階段所需底面積由下式計(jì)算，即式中有關(guān)參數(shù)計(jì)算如下：取靜止床層厚度，干空氣的質(zhì)量流速取為，即 由于，所得值應(yīng)予以校正，由值從查圖得 。 2.物料升溫階段所需底面積，由下式計(jì)算，即 式中 床層總的底面積為： 4.2.3 干燥器的寬度和長度今取寬度b=1.2m ，長度l= 2m，則流化床的實(shí)際底面積為2.4m2。沿長度方向在床層內(nèi)設(shè)置三個橫向分隔板，板間距。物料在床層中的停留時間為： 4.2.4 干燥器高度1.濃度相高度由下式

23、計(jì)算，即 2.分離段高度 由u=0.4034m/s及De=0.7m,從查圖得： 4.2.5 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?，且取分布板壓?qiáng)降為床層壓強(qiáng)降的，則 再取阻力系數(shù)，則篩孔氣速為： 干燥介質(zhì)的體積流量為： 選取篩孔直徑,則篩孔總數(shù)為： 分布板的實(shí)際開孔率為： 在分布板上篩孔按等邊三角形布置，孔心距為： 2分隔板沿長度方向設(shè)置三個橫向分隔板，隔板與分布板之間的距離為2040mm（可調(diào)節(jié)），提供室內(nèi)物料通路。分隔板寬 1.2m ，高 2.5m ，由 5mm 厚鋼板制造。3. 物料出口堰高 用式 求溢流堰高度.4.2.6干燥流程的確定根據(jù)干燥任務(wù)，采用下圖所示的臥式多室流化床干

24、燥裝置系統(tǒng)（簡化）。 來自氣流干燥器的顆粒狀物料用星形加料器加到干燥器的第一室，依次經(jīng)各室后，于51.5下離開干燥器。濕空氣由送風(fēng)機(jī)送到翅片型空氣加熱器升溫到105后進(jìn)入干燥器，經(jīng)過與懸浮物料接觸進(jìn)行傳熱傳質(zhì)后溫度降到71.5。廢氣經(jīng)旋風(fēng)分離器凈化后由抽風(fēng)機(jī)排至大氣?？諝饧訜崞饕?92.4kPa的飽和水蒸汽作熱載體。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)壓下操作。5干燥裝置附屬設(shè)備的計(jì)算與選型 流化床干燥裝置的附屬設(shè)備主要包括風(fēng)機(jī)、空氣加熱器、氣固分離器及供料器（加料器 和排料器）。5.1風(fēng)機(jī) 為了克服整個干燥系統(tǒng)的阻力以輸送干燥介質(zhì)，必須選擇合適類型的風(fēng)機(jī)并確定其安裝 方式。風(fēng)機(jī)的

25、安裝方式基本有三種：1送風(fēng)式 風(fēng)機(jī)安裝在空氣加熱器前，整個系統(tǒng)在正壓下操作。這時要求系統(tǒng)的密封性良好，避免粉塵飛入室內(nèi)污染環(huán)境，惡化操作條件。2后抽式 風(fēng)機(jī)安裝在氣固分離器之后，整個系統(tǒng)在負(fù)壓下操作，粉塵不會飛出。這時同樣要求系統(tǒng)的密封性良好，以免把外界氣體吸入系統(tǒng)內(nèi)破壞操作條件。3前送后抽式 用兩臺風(fēng)機(jī)分別安裝在空氣加熱器前和氣固分離器之后，前臺為送風(fēng)機(jī)，后臺為抽風(fēng)機(jī)，調(diào)節(jié)前后壓力，可使干燥室處于略微負(fù)壓下操作，整個系統(tǒng)與外界壓力差很小。 離心通風(fēng)機(jī)的選擇根據(jù)所輸送氣體的性質(zhì)及所需的風(fēng)壓范圍，確定風(fēng)機(jī)的材質(zhì)和類型。 然后，根據(jù)計(jì)算的風(fēng)量和系統(tǒng)所需要的風(fēng)壓，選擇適宜的風(fēng)機(jī)型號。需要注意的是，風(fēng)

26、量是 指單位時間內(nèi)從風(fēng)機(jī)出口排出的氣體體積；并以風(fēng)機(jī)進(jìn)口處的氣體狀態(tài)計(jì)，單位為m3/h。而 風(fēng)壓則需要將操作條件下的風(fēng)壓換算為實(shí)驗(yàn)條件下的風(fēng)壓HT來選擇風(fēng)機(jī)，即 HT=HT(1.2/)式中操作條件下空氣的密度，kg/m3。 通風(fēng)機(jī)銘牌或手冊中所列的風(fēng)壓是在空氣的密度為 1.2kg/m3（20、101.3 kPa）的條件下用空氣作介質(zhì)測定的。干燥系統(tǒng)中各部分的壓力損失范圍如下： 干燥器550015500Pa 旋風(fēng)分離器5002000Pa 袋濾器10002000Pa 濕式洗滌器10002000Pa5.2空氣加熱器 用于加熱干燥介質(zhì)（空氣）的換熱器稱為空氣加熱器。一般采用煙道氣或飽和水蒸氣作 為加熱

27、介質(zhì)，且以飽和蒸汽應(yīng)用更為廣泛?？諝庠谡羝郊訜崞鞯某隹跍囟韧ǔ２怀^ 160,其所用蒸汽的壓力一般在 785kPa 以下，最高壓力可達(dá) 1374kPa。由于蒸汽冷凝側(cè)熱阻很小， 故總傳熱系數(shù)接近于空氣側(cè)的對流傳熱系數(shù)值。為了強(qiáng)化傳熱，應(yīng)設(shè)法減小空氣側(cè)的熱阻， 例如加大空氣的湍動或增大空氣側(cè)的傳熱面積?？捎米骺諝饧訜崞鞯膿Q熱器有以下幾種：（1）翅片管加熱器 工業(yè)上常用的翅片管加熱器有葉片式和螺旋形翅片式。這類換熱 器均有系列產(chǎn)品可供選用。（2）列管式和板式換熱器 這是適應(yīng)性很強(qiáng)、規(guī)格齊全的兩類換熱器?？筛鶕?jù)任務(wù)要 求選用適宜的型號。5.3供料器 供給或排出顆粒狀與片狀物料的裝置一般統(tǒng)稱為供料器

28、。在干燥過程中進(jìn)料器所處理的 往往是濕物料，而排料器所處理的往往是較干物料。 供料器作為干燥裝置的附屬設(shè)備，其作用是保證按照要求定量、連續(xù)（或間歇）、均勻地 向干燥器供料和排料。設(shè)計(jì)時要根據(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、粘附性、吸濕性、磨損性和腐蝕性等）以及要求的加料速率選擇適宜的供料器。在工業(yè) 生產(chǎn)中，使用較多的固體物料供料器有以下幾種：1圓盤供料器 圓盤供料器在料斗底部安裝有作水平方向旋轉(zhuǎn)的圓盤，它靠管板將水平板上的物料刮落。加料量是以圓盤的轉(zhuǎn)數(shù)、與料斗間的距離以及刮刀的角度等進(jìn)行調(diào)節(jié)。它的供料量調(diào)節(jié)幅度很大，也很方便。這種加料器的特點(diǎn)是物料無破損，裝置不會磨 損，

29、結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備費(fèi)用低，故障少。主要適用于定量要求不嚴(yán)格而流動性較好的粒狀物料，不適宜于含濕量高的物料。若物料含濕量及粒度變動，將會影響物料的定量排出。2旋轉(zhuǎn)葉輪供料器 旋轉(zhuǎn)葉輪供料器又稱星形供料器，是應(yīng)用最廣泛的供料器之一，其操作原理是：電動機(jī) 通過減速器帶動星形葉輪轉(zhuǎn)動，物料進(jìn)入葉片之間的空隙中，借助葉輪旋轉(zhuǎn)由下方排放到受 料系統(tǒng)。它的供料量調(diào)節(jié)幅度很大，也很方便。這種加料器的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡 單，操作方便，物料顆粒幾乎不受破碎，對高達(dá) 300的高溫物料也能使用，體積小，安裝 方便，可用耐磨耐腐蝕材料制造，適用范圍很廣。但這種供料器在結(jié)構(gòu)上不能保證完全的氣 密性，對含濕量高以及有粘附性的物料不宜

30、采用。星形供料器的規(guī)格見表 1。 表 1 星形供料器的規(guī)格參數(shù)規(guī)格/mm生產(chǎn)能力/(m3/h)葉輪轉(zhuǎn)速n/(r/min)傳動方式齒輪減速電機(jī)設(shè)備質(zhì)量/kg型號功率/kW輸出轉(zhuǎn)速n/(r/min)200200472031鏈輪直聯(lián)JTC561131662003006102031鏈輪直聯(lián)JTC561131763003001520鏈輪直聯(lián)JTC561131155233130040020312031鏈輪直聯(lián)JTC5621.63117440040035532031鏈輪直聯(lián)JTC5712.63122440050043672031鏈輪直聯(lián)JTC5712.631260500500681062031鏈輪直聯(lián)JTC

31、5724.2313503螺旋供料器 螺旋供料器的主體是安裝在圓筒形機(jī)殼內(nèi)的螺旋。依靠螺旋旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的推送作用，使 物料從一端向另一端移動而進(jìn)行送料。螺旋供料器橫截面 積尺寸小，密封性能好，操作安全方便，進(jìn)料定量性高。選擇適當(dāng)結(jié)構(gòu)的螺旋?？墒怪m用于含濕量范圍寬廣的物料。另外，通過材質(zhì)的選擇，又可使它適用于輸送腐蝕性物料。但這種供料器動力消耗較大，難以輸送顆粒大、易粉碎的物料。由于螺旋葉片和殼體之間易沉積 物料，所以它不宜于輸送易變質(zhì)、易結(jié)塊的物料。在輸送質(zhì)地堅(jiān)硬的磨削性物料時，螺旋磨 損也較嚴(yán)重。對于膏狀物料的定量輸送，可采用立式螺旋供料器，加料量由螺旋的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)。第一個螺旋尺寸大小及其位

32、置的高低隨膏狀物料的性質(zhì)調(diào)節(jié)，這是決定是否順利加料的關(guān)鍵。4噴射式供料器 噴射式供料器是依靠壓縮空氣從噴嘴高速噴出將物料吸引而進(jìn)行壓送。該供料器沒有運(yùn)動部件，且由于噴嘴處為負(fù)壓，使上部物料可處于開口狀態(tài)。但這種供料器壓縮空氣消耗量大,效率不高，輸送能力和輸送距離有限，并且在輸送堅(jiān)硬粒子時，喉部磨損嚴(yán)重。5.4氣固分離器 氣固分離器分離效率的高低直接影響到固體產(chǎn)品的回收率和環(huán)境衛(wèi)生，因此必須正確地 選擇和合理地使用氣固分離器。工業(yè)中常用的氣固分離器有旋風(fēng)分離器、袋濾器和濕式除塵 器等，但應(yīng)用最廣泛的是旋風(fēng)分離器。旋風(fēng)分離器的性能不僅受含塵氣的物理性質(zhì)、含塵濃度、粒度分布及操作條件的影響，還與設(shè)備

33、的結(jié)構(gòu)尺寸密切相關(guān)。只有各部分結(jié)構(gòu)尺寸恰當(dāng)，才能獲得較高的分離效率和較低 的壓力降?；ぶ谐Ｒ姷男L(fēng)分離器類型有 XLT/A、XLP/A 及 XLP/B 型。其性能比較如下： 表 2 化工中常用的各種旋風(fēng)分離器的比較分離器種類XLT/A 型XLP/A 型XLP/B 型XLK 型氣速范圍，m/s1018122012201216分離效率低高次低次高對粒度適應(yīng)性10m5m5m10m對含塵濃度的適應(yīng)性4.050g/m3適應(yīng)性廣適應(yīng)性廣1.7200g/m3摩擦阻力次大次小小大結(jié)構(gòu)簡單復(fù)雜復(fù)雜簡單 設(shè)計(jì)旋風(fēng)分離器時，首先應(yīng)根據(jù)具體的分離含塵氣體任務(wù)，結(jié)合各型設(shè)備的特點(diǎn)，選定旋風(fēng)分離器的型式，而后通過計(jì)算決

34、定尺寸與個數(shù)。計(jì)算的主要依據(jù)有：含塵氣的體積流量； 要求達(dá)到的分離效率；允許的壓力降。根據(jù)固體顆粒回收要求，在干燥系統(tǒng)中還可以使用袋濾器及濕式洗滌器等。6干燥過程的計(jì)算6.1主體設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算6.1.1 物料衡算 6.1.2 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 (經(jīng)優(yōu)化可取)，即 t2=tw2+35由及H1=0.018查濕度圖得tw1=36.5,近似取tw2=tw1=36.5,于是 t2=36.5+35=71.5物料離開干燥器的溫度 的計(jì)算，即 由水蒸氣查表得rtw2=2409kJ/kg將有關(guān)數(shù)據(jù)代入上式，即 解得 2=51.56.1.3 干燥器的熱量衡算干燥器中

35、不補(bǔ)充熱量，因而可用下式進(jìn)行衡算，即 式中 Q1=W(2490+1.88t2)=73.15(2490+1.8871.5) =191976kJ/h=53.33kW Q2=Gccm2(21)=Gc(cs+4.187X2)(21) =2619(1.256+4.1870.003)(51.540) =38207kJ/h=10.62kW Q3=L(1.01+1.88H0)(t2t0) =L(1.01+1.880.018)(71.525) =48.54LkJ/h=0.01348LkW Qp=L(1.01+1.88H0)(t1t0) =L(1.01+1.880.018)(10525) =83.51LkJ/h=

36、0.0232LkW取干燥器的熱損失為有效耗熱量Q1+Q2的，即 QL=0.15(Q1+Q2)=0.15(53.33+10.62)=9.59kW將上面各值代入式中，便可解得空氣耗用量，即 0.0232L=0.01348L+53.33+10.62+9.59解得 L=7566kg絕干氣/h由式 可求得空氣離開干燥器的濕度H2，即 H2=0.0277kg水/kg絕干氣 6.1.4預(yù)熱器的熱負(fù)荷和加熱蒸汽消耗量 Qp=L(1.01+1.88H0)(t1t0) =7566(1.01+1.880.018)(10525) =631810kJ/h=175.5kW由水蒸汽表查得，392.4水蒸氣的溫度Ts=142

37、.9，冷凝熱r=2140kJ/kg，取預(yù)熱器的熱損失為有效傳熱量的，則蒸汽消耗量為： Wh=干燥器的熱效率為 6.2 干燥器的設(shè)計(jì)6.2.1 流化速度的確定 1.臨界流化速度的計(jì)算在105下空氣的有關(guān)參數(shù)為密度，黏度 ，導(dǎo)熱系數(shù)。 Ar=d3(g-)g/2 =(0.1510-3)3(1400-0.935)0.9359.81 =88.3取球形顆粒床層在臨界流化點(diǎn)。由和數(shù)值查圖得 Lymf=210-6 臨界流化速度由下式計(jì)算，即 2.顆粒帶出速度由1 及值查圖得Lyt =0.55帶出速度由下式計(jì)算，即 3.操作流化速度取操作流化速度為，即 6.2.2 流化床層底面積的計(jì)算1.干燥第一階段所需底面積

38、由下式計(jì)算，即式中有關(guān)參數(shù)計(jì)算如下：取靜止床層厚度，干空氣的質(zhì)量流速取為，即 由于，所得值應(yīng)予以校正，由值從查圖得 。 解得2.物料升溫階段所需底面積，由下式計(jì)算，即 式中 解得 床層總的底面積為： 6.2.3 干燥器的寬度和長度今取寬度b=1.2m ，長度l= 2m，則流化床的實(shí)際底面積為2.4m2。沿長度方向在床層內(nèi)設(shè)置三個橫向分隔板，板間距。物料在床層中的停留時間為： 6.2.4 干燥器高度1.濃度相高度由下式計(jì)算，即而由前式已算出，Re=2.554, Ar=88.3于是 2.分離段高度 由u=0.4034m/s及De=0.7m,從查圖得： 為了減少氣流對固體顆粒的帶出量，取分布板以上的

39、總高度為3m。6.2.5 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?，且取分布板壓?qiáng)降為床層壓強(qiáng)降的，則 再取阻力系數(shù)，則篩孔氣速為： 干燥介質(zhì)的體積流量為： 選取篩孔直徑,則篩孔總數(shù)為： 個分布板的實(shí)際開孔率為： 在分布板上篩孔按等邊三角形布置，孔心距為： 2分隔板沿長度方向設(shè)置三個橫向分隔板，隔板與分布板之間的距離為2040mm（可調(diào)節(jié)），提供室內(nèi)物料通路。分隔板寬 1.2m ，高 2.5m ，由 5mm 厚鋼板制造。3. 物料出口堰高 將及代入上式，即 解得 Ev=6.578 用式 求溢流堰高度，即 整理上式得 經(jīng)試差解得 h=0.322m6.3 附屬設(shè)備的選型計(jì)算6.3.1 送風(fēng)機(jī)和

40、排風(fēng)機(jī)為克服整個干燥系統(tǒng)的阻力以輸送干燥介質(zhì)，必須選用合適類型的風(fēng)機(jī)并確定其安裝方式。風(fēng)機(jī)的安裝方式基本有三種，即送風(fēng)式、后抽式、前送后抽式，此處選用前送后抽式，選擇兩臺風(fēng)機(jī)分別安裝在換熱器的前面和除塵器的后面，調(diào)節(jié)前后壓強(qiáng)，可使干燥室處于略微負(fù)壓，整個系統(tǒng)與外界壓強(qiáng)差可很小。1.送風(fēng)機(jī)已知體積流量 壓頭 式中 可忽略, 則整個干燥過程的壓降主要有空氣過濾器、換熱器、干燥器、旋風(fēng)分離器和袋濾器的壓降，由相關(guān)信息估算干燥器壓降為12000Pa，取總壓降為12000Pa，為前半段提供動力的風(fēng)機(jī)取已知標(biāo)準(zhǔn)條件下空氣密度為查表知進(jìn)口空氣密度為；標(biāo)準(zhǔn)條件下體積流量為：標(biāo)準(zhǔn)條件下風(fēng)壓為：根據(jù)所需風(fēng)量和風(fēng)壓

41、參考旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥與氣流干燥技術(shù)手冊，查9-19No.6.3A型離心通風(fēng)機(jī)滿足要求，電動機(jī)型號為Y200L1-2。該風(fēng)機(jī)性能如下：風(fēng)量 56906978全風(fēng)壓 88578148軸功率 30kW 2.排風(fēng)機(jī)已知體積流量 為后半段提供動力的風(fēng)機(jī)取，已知干燥器出口空氣溫度為t2=71.5，查表知此時空氣密度為則標(biāo)準(zhǔn)條件下體積流量和風(fēng)壓分為： 根據(jù)所需風(fēng)量和風(fēng)壓參考旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥與氣流干燥技術(shù)手冊，查9-19No.6.3A型離心通風(fēng)機(jī)滿足要求，電動機(jī)型號為Y200L1-2。該風(fēng)機(jī)性能如下： 風(fēng)量 56906978 全風(fēng)壓 88578148 軸功率 30kW 6.3.2氣-固分離設(shè)備為獲得比較高的固相回收率

42、，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。壓強(qiáng)降為1150Pa，單臺生產(chǎn)能力8650m3/h。6.3.3 供料裝置 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，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300天，每天24小時的連續(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限制，也不宜采用。綜上，我們選用星型供料裝置，如下圖所示： 根據(jù)物料性質(zhì)（散粒狀）和生產(chǎn)能力（2.7t/h）選用星形供料裝置（加料和排料）。

43、其規(guī)格和操作參數(shù)為： 規(guī)格：200200mm 生產(chǎn)能力：4m3/h 葉輪轉(zhuǎn)速：20r/min 鏈輪傳動 齒輪減速電機(jī)：型號JTC561，功率1kW，輸出轉(zhuǎn)速31r/min。6.3.4除塵設(shè)備 由于對于粒徑小于的細(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。 目前應(yīng)用最多的袋濾器有兩種形式，一種為電磁脈沖反吹式袋濾器，另一種為機(jī)械回轉(zhuǎn)反吹式袋濾器。兩種袋濾器各有優(yōu)缺點(diǎn)，脈沖式可以自動控制反吹周期及反吹時間，但反吹量較少，如果濾袋較長時，末端的反吹效果不佳。機(jī)械回轉(zhuǎn)反吹量較大，反吹效果較好，但對系統(tǒng)有一定影響，使系統(tǒng)壓力波動。綜合以上

44、優(yōu)缺點(diǎn)，我們選用具有自動控制的脈沖袋濾器。參考常用化工單元設(shè)備設(shè)計(jì)知，對于脈沖袋濾器 式中 ：所需過濾面積，； 含塵氣體處理量，； 過濾風(fēng)速，。對于脈沖振打 已知含塵氣體處理量 故 查表后選用DMC-48型脈沖袋濾器 6.3.5 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。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。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。對于此次設(shè)計(jì)任務(wù)來說，操作壓力為，被加熱空氣最高溫度為，符合加熱器操作范圍要求。所選SRZ型換熱器結(jié)構(gòu)如下圖所示：6.3.6 空氣過濾器空氣動力設(shè)備吸入含有灰塵的空氣

45、之后，由于所用加熱介質(zhì)空氣中有可能會含有各種煤塵、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，吸入的灰塵會在風(fēng)機(jī)葉片表面上結(jié)垢，造成設(shè)備中轉(zhuǎn)子的動平衡精度下降，使其工作壽命大大減短，灰塵中的有害化學(xué)成分會使設(shè)備生銹、腐蝕，因而，空氣動力設(shè)備必須要配高精度空氣過濾器。本設(shè)計(jì)所選型自潔式空氣過濾器過濾面積大、流速低、阻損小，可實(shí)現(xiàn)空氣過濾元件的自動清潔，自動化程度高，使用壽命長。其性能參數(shù)如下： 表3 ZKL180空氣過濾器的主要性能參數(shù)最大空氣過濾量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

46、損Pa反吹氣壓MPa0.1單層1500.4-0.66.3.7 管路計(jì)算及管道選擇空氣流動適宜流速為15-20m/s取流速；計(jì)算空氣入口管路管徑： 解得 d=0.341m=341mm選用管路管徑，材質(zhì)為不銹鋼，壁厚。計(jì)算空氣出口管路管徑： 解得 d=0.369m=369mm 選用管路管徑，材質(zhì)為不銹鋼，壁厚， 飽和蒸汽在管路中適宜流速為取流速。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 查表知選取無縫鋼管為輸送管道外徑為，壁厚，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，查表知其密度，冷凝水在管道中適宜流速為取 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。符號說明英文字母：a單位體積物料所提