氣流干燥器設(shè)計說明書

1、第一章氣流干燥的設(shè)計原則錯誤!未定義書簽。干燥的目的及各種不同干燥方式錯誤!未定義書簽氣流干燥過程及適用范圍錯誤!未定義書簽氣流干燥過程錯誤!未定義書簽氣流干燥器適用對象錯誤!未定義書簽對流干燥流程、設(shè)備和某些操作條件的確定錯誤!未定義書簽干燥流程的主體設(shè)備錯誤!未定義書簽干燥對象氯酸鈉的特性錯誤!未定義書簽第二章氣流干燥器的設(shè)計基礎(chǔ)錯誤!未定義書簽顆粒在氣流干燥管中的運動錯誤!未定義書簽加速運動與等速運動及其特征錯誤!未定義書簽球形顆粒在氣流中的運動速度錯誤!未定義書簽顆粒在氣流干燥器中的對流傳熱系數(shù)錯誤!未定義書簽顆粒在氣流干燥器中的對流傳熱速率錯誤!未定義書簽加速運動階段錯誤!未定義書簽

2、等速運動階段錯誤!未定義書簽第三章氣流干燥器的設(shè)計計算錯誤!未定義書簽物料、熱量衡算錯誤!未定義書簽設(shè)計條件錯誤!未定義書簽干燥器的物料衡算錯誤!未定義書簽干燥器的熱量衡算錯誤!未定義書簽氣流干燥管直徑和高度的計算錯誤!未定義書簽干燥管管徑的計算錯誤!未定義書簽干燥管高度計算錯誤!未定義書簽氣流干燥管的壓降錯誤!未定義書簽氣固相與干燥管壁的摩擦損失錯誤!未定義書簽克服位能提高所需壓降錯誤!未定義書簽顆粒加速所引起的壓降損失錯誤!未定義書簽局部阻力損失錯誤!未定義書簽輔助設(shè)備的選型錯誤!未定義書簽風(fēng)機錯誤!未定義書簽預(yù)熱器錯誤!未定義書簽及壁厚的核算錯誤!未定義書簽第四章后記錯誤!未定義書簽設(shè)計

3、心得體會錯誤!未定義書簽符號說明錯誤!未定義書簽附錄錯誤!未定義書簽參考文獻錯誤!未定義書簽。第一章氣流干燥的設(shè)計原則氣流裝置的設(shè)計內(nèi)容包括干燥介質(zhì)的選擇，流程的確定，搜集和整理有關(guān)數(shù)據(jù)，干燥過程的物料和能量的衡算，干燥管結(jié)構(gòu)類型和主要工藝尺寸的確定，干燥條件的確定以及主要輔助設(shè)備類型選型及設(shè)計，繪制表明物料流向、流量、組成、主要控制點和各設(shè)備之間相互個關(guān)系的工藝流程圖和干燥裝置主要設(shè)備總裝置圖等。干燥的目的及各種不同干燥方式干燥的目的主要是便于物料的儲藏、運輸和加工，通過干燥使產(chǎn)品或半成品達到要求的含濕標準。將濕物料中的濕分（常見的為水分）除去的方法很多，如壓榨、過濾、離心、冷凍及利用干燥劑

4、等等。但綜合除濕程度、操作的可靠性、經(jīng)濟性和處理能力，干燥是工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最普遍的除濕方法。就干燥而言，根據(jù)傳遞方式的不同可分為傳導(dǎo)干燥、對流干燥、輻射干燥和介電加熱干氣流干燥過程及適用范氣流干燥過程氣流干燥裝置是連續(xù)常壓干燥器的一種。顆粒狀或粉末狀濕物料通過帶式供料器從干燥器底部進入，同時高溫干燥介質(zhì)也從干燥器底部進入，并達到一定的流速將濕物料分散和懸浮于氣流中，在物料和熱介質(zhì)氣流一并沿干燥管向上流動的同時,發(fā)生高效的傳質(zhì)傳熱，達到快速干燥的目的。適當(dāng)?shù)陌惭b風(fēng)機在系統(tǒng)中的位置，氣流干燥器可以在正壓下操作，對于有毒或粉塵污染可能較大的情況，采用真空操作，產(chǎn)品不宜泄露,有利于保持生產(chǎn)環(huán)境；同時也

5、有利于降低水分汽化溫度，保護熱敏性物料。但此時風(fēng)機處于抽氣工作狀態(tài),所抽的氣體溫度較高，并可能含有一些顆粒和粉塵，因此對風(fēng)機要求較高，同時耗能增加。1.2.2氣流干燥器適用對象1.2.2.1物料形態(tài)氣流干燥技術(shù)主要適用顆粒狀、粉末狀、濕物料。顆粒的粒徑一般在20mm以下。對于塊狀、或膏狀濕物料，一般在干燥器底部串聯(lián)一粉碎機，濕物料和高溫介質(zhì)可以直接通過粉碎機內(nèi)部，使膏狀物料邊干燥邊粉碎，然后再進入氣流干燥管進行干燥，以解決膏糊狀物料難以連續(xù)干燥的問題。1.2.2.2物料中濕分存在狀態(tài)氣流干燥器內(nèi)高溫?zé)釟饬饕愿咚僭诟稍锕軆?nèi)流動，停留時間非常有限，因此，一般只適用于物料非結(jié)合水進行表面蒸發(fā)的恒速干

6、燥過程。實踐表明，這些狀態(tài)水分存在下，顆粒狀物料均可在氣流干燥管中進行干燥最終獲得含水率為%的產(chǎn)品。對于濕分在物料內(nèi)作擴散遷移的濕物料，則完全不適用于氣流干燥過程。1.2.2.3對干燥產(chǎn)品有無其它附加要求氣流干燥器中的高速氣流使顆粒之間、顆粒與器壁之間的激烈碰撞和摩擦，物料很容易粉碎和磨損，更難以保存完好的結(jié)晶形狀和結(jié)晶光澤，因此，對干燥產(chǎn)品有上述要求的情況下，不適于氣流干燥方法。1.2.2.4其它不適用情況有些物料極易粘附在管壁上，如鈦白粉、粗制葡萄糖等不宜采用氣流干燥方法；另外，物料粒度太細或物料本身有毒，由于氣固相分離較難，一般也不宜采用氣流干燥方法。對流干燥流程、設(shè)備和某些操作條件的確

7、定典型對流干燥流程，由風(fēng)機送來的空氣經(jīng)預(yù)熱器加熱至適當(dāng)溫度后進入干燥器；在干燥器內(nèi)，氣流與濕物料直接接觸；沿空氣行程，氣流的溫度降低，濕含量增加，廢棄自干燥器的另一端排出。若為間歇操作，濕物料分批投入干燥器內(nèi)，待干燥至指定的含濕要求后一次取出；若為連續(xù)過程，濕物料被連續(xù)的加入，干燥產(chǎn)品也連續(xù)放出。干燥器內(nèi)，物料與氣流的方向可為并流、逆流或其它形式。1.3.1干燥流程的主體設(shè)備干燥過程的主體設(shè)備為干燥器。根據(jù)被干燥物料的性質(zhì)、干燥程度的要求、生產(chǎn)能力的大小不同，所采用的干燥器的型式也是多種多樣的。由于固體物料干燥的機理復(fù)雜，至今仍未找到闡明干燥過程機理的合適理論。在能達到預(yù)期干燥目的前提下，選用

8、干燥器主要還是根據(jù)操作費用、投資多少、安全因素及操作是否方便等因素決定，而無法進行嚴密的實際計算干燥對象氯酸鈉的特性危險性類別：強氧化劑健康危害：本品粉塵對呼吸道、眼及皮膚有刺激性。口服急性中毒，表現(xiàn)為高鐵血紅蛋白血癥，胃腸炎，肝腎損傷，甚至發(fā)生窒。燃爆危險：本品助燃，具刺激性。吸入：迅速脫離現(xiàn)場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難，給輸氧。如呼吸停止，立即進行人工呼吸。就醫(yī)。食入：飲足量溫水，催吐。就醫(yī)。工程控制：生產(chǎn)過程密閉，加強通風(fēng)。提供安全淋浴和洗眼設(shè)備。系統(tǒng)防護：可能接觸其粉塵時，建議佩戴自吸過濾式防塵口罩。眼睛防護：戴化學(xué)安全防護眼鏡。身體防護：穿聚乙烯防毒服。其他防護：工作現(xiàn)

9、場禁止吸煙、進食和飲水。工作完畢，淋浴更衣。保持良好的衛(wèi)生習(xí)慣。干燥器設(shè)計應(yīng)基于氯酸鈉的上述性質(zhì)，考慮干燥器的密封性和耐腐蝕性。第二章氣流干燥器的設(shè)計基礎(chǔ)氣流干燥器的設(shè)計計算實質(zhì)就是懸浮態(tài)氣、固相間的相互運動分析及其傳熱傳質(zhì)的計算與運用過程。對于單個顆粒的運動已有數(shù)值求解和各種分析法可供參考。顆粒在氣流干燥管中的運動加速運動與等速運動及其特征顆粒從干燥管底部進入時，其上升的速度u為零，而氣流的運動速度p為u，此時氣固相間的相對運動速度u二u-u為最大。此后，顆粒在上grgp升氣流對其產(chǎn)生的曳力的作用下，上升速度u不斷增大，而氣、固相間的p相對速度u不斷減小。當(dāng)u等于顆粒的沉降速度u時，顆粒的加

10、速度為rrt零，此后將以恒定的速度繼續(xù)上升。可見顆粒在干燥管中分為加速階段和恒速階段。單位體積干燥管中顆粒密集度低，單位體積干燥管的傳熱傳質(zhì)面積小，這些多重因素使得等速段的傳熱傳質(zhì)速率小，干燥效率低。球形顆粒在氣流中的運動速度單個球形顆粒在氣流中運動受到三個力的作用：顆粒的重力Fg，F(xiàn)g=d3pg；氣流對顆粒的浮力F，F(xiàn)=nd3pg；氣流對顆粒的曳6ppbb6p力或阻力F=厘巴2。當(dāng)這三個力達到平衡時，氣固相間相對速度u等于D2r顆粒的沉降速度u，顆粒呈等速運動。由此得到tdu=可=pppgpu2=ou=utr4dprp3pg式中，d一顆粒直徑，mpg一重力加速度，m/s2P,p一氣體、顆粒的

11、密度，kg/m3p顆粒在氣流干燥器中的對流傳熱系數(shù)在氣流干燥過程中，由于干燥介質(zhì)為空氣，所以，單個球形顆粒與氣流間的對流傳熱系數(shù)的關(guān)聯(lián)式可以直接寫成1Nu=2.0+0.54Re2單位體積中顆粒的有效傳質(zhì)面積為Gd2a=sp3600d3puvpp工d2p4式中，d一顆粒直徑，m；pD一干燥管直徑，m；G一顆粒的絕干質(zhì)量流量，kg/h；u一顆粒的運動速度，m/s;pP一顆粒的密度，kg/m3p顆粒在氣流干燥器中的對流傳熱速率2.3.1加速運動階段在加速運動階段，由于顆粒的運動速度u不斷變化，所以對流傳熱系p數(shù)h和單位有效傳熱面積a也是不斷變化的。因此顆粒與氣流之間的傳熱量須采用微積分方法進行計算n

12、dQ=haD2dZAt5-154m若雷諾數(shù)在Re0=88-5和Ret=0.9之間1.14Re0-56九dQ=dp6Gn3600dpD2upp4pD2AtudT45-16mp經(jīng)處理得4d2PdRedT=-p+3ygRe2(gRe2)2ArdRe5-17式中，Ar=4gdpPPp3y2為阿基米德數(shù)，綱量為1。當(dāng)Re=9之間，處于過渡區(qū)，根據(jù)曳力系數(shù)與雷諾數(shù)間的關(guān)系得1()Ar1Q=AxRe0.06Re0.06+0.6.0t144Re1.44t1Rei-4405-18其中A=24叫1加入3x3600卩5-19當(dāng)Re在4001之間，把上式整理得)Q=AAxRe0-05Re0.05厶Ar110.5t01

13、55Re1.55t1Re1.5505-205-21其中A=24GAtmZ3x3600gy式5-20是Re在4001之間，氣流干燥器加速段內(nèi)顆粒與氣體之間傳熱速率估算公式。2.3.2等速運動階段等速段內(nèi)顆粒與氣流之間的傳熱速率，不需要進行積分計算，可直接用公式nQ=haD2ZAt5-204m第三章氣流干燥器的設(shè)計計算流程簡圖設(shè)計條件干燥產(chǎn)品量：660kg/h物料進口濕含量：2%（濕基）物料出口濕含量：%（濕基）臨界濕含量：1%（濕基）空氣進預(yù)熱器溫度：15oC空氣進預(yù)熱器相對濕度：35%空氣進干燥器溫度：145oC顆粒平均粒徑：物料進口溫度：15oC自己查得的數(shù)據(jù)當(dāng)?shù)卮髿鈮郝人徕c的比熱容：（kg

14、oC）3.1.2干燥器的物料衡算X=i=0.0204TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 1Q1QX=2=0.0003iQ2水分蒸發(fā)量W=Gx(1Q)x(XX)=13.262kg/h22i2空氣濕度H=H=0.622X0Ps=0.622x0.35X1.82=0.004210pp89.590.35xl.820sG=Gx(1Q)=660 x(10.02)=659.802kg/h22則：W=Gx(XX)=Lx(HH)1221得L=13.262(1)H0.004223.1.3干燥器的熱量衡算I=(1.01+1.88xH)xt+2

15、490 xH0000=(1.01+1.88x0.0042)x15+2490 x0.0042=25.7264kJ/molI=(1.01+1.88xH)xt+2490 xH1111=(1.01+1.88x0.0042)x145+2490 x0.0042=158.0529kJ/mol=(1.01+1.88xH)xt+2490 xH222I=(c+cX)0=(0.937+4.187x0.0204)x15=15.3362kJ/kgsw11I=(c+cX)0=(0.937+4.187x0.0003)0=0.93840sw2222查空氣濕焓圖的入口氣體(145oC,H1=)的絕熱飽和溫度為34oC因為tP，

16、取出口氣體溫度比絕熱飽和溫度高42oCw1w2即t=75C,代入公式2tXt2tw2r(X22X*)c(ts2tw2)(X2Xcr(XX*)c(tt)2cs2w2w2得0=65.1oC（其中X*很小可忽略,2t=34oC時，r=2412kJ/kg)w22則I=0.9384x65.1=61.1kJ/kg2I=(1.01+1.88xH)x75+2490 xH=75.75+2631H熱量衡算方程為2222LI+GI+Q=LI+GI+Q其中11D22LQ=0(干燥管沒有熱源)，Q取總熱量的10%,所以上式可寫為DLLI+GI=LI+GI+0.1x(LI+GI)112211LI0.1xLILI=GIGI

17、+0.1xGI1122110.9LILI=GI0.9xGI帶入已知，得1221L=31206.9323(2),聯(lián)立得66.52631H2H=0.0154，L=1186.1kg/h2用e=65.1oC，H=0.0154，查t=33oC22w20t=32.1。C滿足干燥要求。2w2氣流干燥管直徑和高度的計算干燥管管徑的計算干燥介質(zhì)平均溫度(145+75)/2=110oC,平均濕度H=(0.0042+0.0154)/2=0.0091t=110oC，H=0.0091時空氣的物性：u=(0.772+1.244x0.0091)x273+110 x113=1.2426h27389.591+0.00911.2

18、426=0.812kg/m3,卩g=2.23x105Pa假設(shè)Re在艾倫區(qū)，即2Re500px6x104=5.02m/sp_4x24902x9.812V225x0.812x2.23x105驗證：Re=0.812x6x104x5.0204=109.7,合適2.23x105取u=15m/sg4xLxu4x1186x1.2326干燥官直徑D=h一=186.4mm3600 x3.14xu3600 x3.14x15g干燥管高度計算顆粒加速段(按除去水分的1/2計算)X:0.0204f0.01005范圍由于X=0.0101M.01005,即假設(shè)把恒速段歸入加速段c設(shè)氣體在此段結(jié)束時的溫度為t,熱量衡算得Q=

19、LxCxAt=1186x1.03x(145t)=30539ig=GxCxAt+Gx(r/+1.88(t15)x(XX)ppw01=659.802x0.937x(3515)+659.802x(2414+1.88(t15)x0.01035解得t=120C,此時H=0.0042+659.802x0.01035=0.011186干燥介質(zhì)平均溫度(145+120)/2=132.5oC,平均濕度H=(0.0042+0.01)/2=0.0071t=132.5oC，H=0.0071時空氣的物性：u=(0.772+1.244x0.0071)x273+132.5x113=1.311h27389.591+0.007

20、11.311=0.768kg/m3,卩g=2.3x105Pas,平均氣速ug1186=xun3600 xxD24=15.9m/sdP(uu)6x104x0.768(15.90)Re=pgp=318.6Pg46xGxAtx1.14入46x659.802x105.9x1.14x0.0322A=xmg=x31000p3g=919334,(At=(145巳/號35)=105.9,九=0.0322W/(mC)(110C)m14515g2.3x1051000 x2.3x105i4515、lnW15)4gd3PP4x9.81x(6x104)3x2490 x0.7683x(2.3x105)2Ar=p-mg=1

21、19083|!2gQi=AxRe0.06.0Re0.06t)Ar1+144Re1.44Re1.4401Q=30539=919334x1Ix318.6o.o6Re0.060.6)119081+x144Re1.44318.61.44試差得Re=283.5u14d2p5Reo.5H=pm13卩Aru1gg_-1Reo.5200Re21Re2gReo.55dppgAru11oodpRepgRe0.5+1ReH1=0.11m降速干燥段（顆粒等速運動段）Qn=1186x1.o3x(12。z97(12o15)(7565.1)Atmln(12Ul)7565.1u=uu=155.o2=9.98m/spgt單位體

22、積干燥管有效傳熱面積為6Ga=n36oodpD2upp4p6x659.8o236oox6x1o4x249ox314xo.1862x9.984=2.72m2/m3傳熱系數(shù)h=寧=o.o31X(2+o：54X1o9.7o-5)=472W伽2p6x1o4oC)h=472x2.72=943.8W/(m3oC)=1.284kW/(m3oC)a4x5497136oox1.284x3.14xo.1862x4o.27=1o.9m所以Z=+=氣流干燥管的壓降3.3.1氣固相與干燥管壁的摩擦損失Ap=u2pdZ12gD0gGsp=p+pgm=0.812+659.80236003：x0.1862xl54=0.812

23、+0.450=1.262kg/m3dupRe=g0.0006x15x1.2622.13x105=5652000故-=64/Re=0.113因為H1vH2-0.113Ap=-!Lu2pdZ=X152X1.262X11.01=97Pa12gD0gGs2x9.81x0.1863.3.2克服位能提高所需壓降A(chǔ)p=Zp=11.01x1.262=14Pa2Gs3.3.3顆粒加速所引起的壓降損失Gu2u2659.80215.92Ap=p1p2p=x3L22118623.3.4局部阻力損失取Ap=1200Pa4所以Ap=92+14+19+1200=1325Pa12.80422x0.768=19Pa輔助設(shè)備的選

24、型風(fēng)機入口氣體狀態(tài)為15oC,故122273+1589.590797/p=1.22xx=0.797kg/m3273+110101.31.2H=H=1325x=1995Patt0.7970.797Q=1186/0.812=1460m3/h所以風(fēng)機選擇風(fēng)壓為2100Pa,風(fēng)量為1500m3/h的風(fēng)機。HQ2100 x1500N=一t=1.03kW1000n1000 x0.85x3600預(yù)熱器選擇電加熱器1186kg/h的空氣由15加熱到145需要熱功率(II)x1186=(158.0525.73)x1186=43.6kW1036003600所以加熱器功率選45kW及壁厚的核算氣流干燥管常用的材料有碳鋼、普通低合金鋼、耐酸不銹鋼和鋁等碳鋼是其最常用的材料。直縫卷制電焊鋼管，公稱直徑200外徑195mm壁厚9mm氣流干燥管壁厚的核算設(shè)s=9mmpDs=屮+c2ot申ppD+(sc)Ot=而：2(sc)其中p=89