氣流干燥器的設計

附圖1:干燥裝置流程示意圖 16旋風分離器干燥器空氣加熱器旋風分離器干燥器空氣加熱器廢氣產(chǎn)品風機風機布袋過濾器布袋過濾器[1]劉澤勇.氣流干燥技術的應用[J].甘肅科技,2000,(5)[2]李功樣等主編.常用化工單元設備設計.廣州市.華南理工大學出版社.2003年[3]上?；W院:干燥技術進展1976（54[4]上?；W院編:干燥技術進展、第三分冊、氣流干燥、(1979)（34）[5]畢克侶:氣流干燥器的設計、化工技術資料(設計分冊)1964（9[6]潘永康主編.現(xiàn)代干燥技術.北京市.化學工業(yè)出版社.1998年（36）[7]天津大學化工原理教研室編，《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)氣流干燥器的設計[J].廣州化工,2009,37(6):173-174.[10]張言文.氣流干燥器數(shù)學模型及分段設計計算方法[J].計算機與應用化學,2006,(04).[11]高嘉安主編.淀粉與淀粉制品工藝學.北京市.中國農(nóng)業(yè)出版社.2001（27）[12]匡國柱史啟才主編.化工單元過程及設備課程設計.北京市.化學工業(yè)出版社2002年1月第一版（29））[6]柴誠敬.《化工原理課程設計》[M].天津:天津科學技術出版社,2000（45）[7]合肥工業(yè)大學化工系化工原理教研組:對流式干燥設備的設計(1963).（22)劉澤勇.氣流干燥技術的應用[J].甘肅科技,2000,(5):71氣流干燥器的設計一、設計任務化工原理課程設計任務書二十六二、設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。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，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1000～2000Pa。旋風分離器的種類很多，各種類型的旋風分離器的結構尺寸都有一定的比例關系，通常以圓柱直徑的若干倍數(shù)表示。三、工藝條件1.原料：玉米淀粉2.物料含水量w1=25%（質量分數(shù)）3.產(chǎn)品含水量w2=14%（質量分數(shù)）4.產(chǎn)品平均粒徑：0.154㎜5.新鮮空氣溫度:15℃6.空氣干燥溫度:90℃7.新鮮空氣濕度：0.00737.物料進口溫度:25℃8.干燥生產(chǎn)能力G1:15000t/y(產(chǎn)品)9.淀粉臨界濕含量：0.0210.淀粉比熱容：1.55kJ/(kg·℃)四、工藝數(shù)據(jù)計算物料衡算：==0.333kg水/kg絕干料==0.163kg水/kg絕干料氣流干燥管內(nèi)的物料衡算式：G（-）=L（-）絕干物料量:G===0.40t/h=400㎏/h(按一年300天，每天24小時生產(chǎn)計算)干燥蒸發(fā)水分：W=G（-）=400×（0.333-0.163）=68kg/h干空氣流量：L==………①2.熱量衡算:干燥管內(nèi)熱量衡算式:L+G(+)=L+G(+)選定空氣出口溫度=50℃,假設物料的出口溫度=35℃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:=(1.01+1.88×0.0073)×90+2490×0.0073=110kJ/kg出口空氣的焓值:=(1.01+1.88)×50+2490=50.5+2584將代入熱量衡算式中:110L+400×(1.55+4.186×0.333)×25=L(50.5+2584)+400×(1.55+4.186×0.163)×35整理得L=聯(lián)立物料衡算中的①式可求得:=0.023L=4331kg/h=110kJ/kg3.檢驗假設的物料出口溫度,按下式進行校核-=(-)其中:--物料臨界濕含量%--物料比熱容kJ/kgt--出口空氣處濕度溫度℃r--濕球溫度t下水的氣化潛熱kJ/kg由工藝條件得:=50℃=1.55KJ/(kg·℃)=0.333=0.163=0.02查表得:t=30℃r=2423.7kJ/kg代入上式求得=34℃,與假設溫度35℃基本相同,假設正確.4.氣流干燥器直徑的計算a.最大顆粒沉降速度:取3=3×0.154≈0.45mm干燥管內(nèi)空氣的平均物性溫度為=70℃,查干空氣性質表得:該空氣下的粘度=0.0206×Pa·s,=1.029kg/，另外淀粉=1500kg/所以===3248因為屬于1.83～3.5范圍內(nèi),由經(jīng)驗式+0.14=把=3248代入,用試差法求得=55所以===7.15m/sb.氣流干燥管內(nèi)的平均操作氣速: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2倍,即=2=2×7.15=14.3m/s,圓整后取氣流干燥管內(nèi)的平均操作氣速=15m/sc.干燥管內(nèi)直徑D:干燥管內(nèi)空氣的平均溫度為70℃，平均濕度===0.0151kg水/kg干空氣，則平均濕比容=(0.772+1.244×0.0151)×=0.994濕空氣/kg干空氣所以干燥管內(nèi)體積流量V=L=4331×0.994=4305/h故氣流干燥管直徑D為：D===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：=0.0073=0.023=90℃=50℃=30℃物料：=0.333=0.163=25℃=35℃因為＞所以物料一直處于恒速干燥階段。在恒速干燥階段（包括預熱段），水的氣化溫度為=30℃（查I-H圖得），水的氣化潛熱=2423.7kJ/kg.a.物料干燥所需的總熱量Q:Q=G[(-)+(+)(-)]=[(0.333-0.163)×2423.7+(1.55+4.186×0.333)×(35-25)]=49.0kw平均傳熱溫度差：===34.1℃?zhèn)鳠崮は禂?shù)：對平均直徑0.154mm的顆粒來說，===130查阿基米德數(shù)與雷諾數(shù)關系圖知≈5，故===0.7m/s則=（2+0.54）=×（2+0.54×）=619w··°f.氣流干燥管長度Y:a=,其中為非球形顆粒的面積系數(shù)及體積系數(shù),一般情況下,/=6,故a可簡化為由于a===0.20所以干燥管長度Y===11.6m圓整后取Y=12m主要符號說明--阿基米得數(shù)a--單位干燥管體積內(nèi)的干燥表面積,--顆粒與流體間的對流傳熱系數(shù),w/(·℃)五、主要附屬設備的計算與選型1．空氣加熱器的選擇——翅片加熱器將濕空氣由15℃加熱到90℃所需的熱量為Q=L（1+）CP1（90-15）=4331（1+0.0073）1.009（90-15）=3.30（kJ/h）取加熱蒸汽壓力為0.2Mpa蒸汽的飽和溫度為120℃，汽化潛熱為2205.1kJ/kg，冷凝水的排出溫度為120℃，則水蒸氣的耗量為==149.8（kg/h）傳熱溫差為△==60℃若選SRZ5×5Z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，則質量流速為[kg/(m2·s)]，查得傳熱系數(shù)K1=100KJ/(m2·h·℃)，故所需傳熱面積為A1==m2所需片數(shù)為，取7片，實際傳熱面積為61.5m2。由此，可選SRZ5×5Z翅片式散熱器共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，自行設計生產(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2～5m，具有性能穩(wěn)定、節(jié)省人力、安全可靠等特點。電源為?3／380V50Hz；A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L×W×H為（140×85×90）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管之間的設備和管道）阻力和后段（干燥管后的設備和管道）阻力。在操作條件下，空氣流經(jīng)系統(tǒng)各設備和管道的阻力如下表所示。系統(tǒng)阻力估算:設備壓降/Pa設備壓降/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15℃，濕含量為0.0073，則=（0.773+1.2440.0073）=0.83（m/kg干空氣）V=L=43310.83=3595(m/h)取安全系數(shù)，故所需的空氣流量為3595×1.1=3954(m/h)系統(tǒng)前段平均風溫按65℃計，密度為1.044kg/m,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)故所需的風機風壓為587.6×1.1=646.4Pa綜上所計算，選用6-46-11型離心通風機，其風量為503~~48770m/h,風壓為500～3230Pa。（附表3）b.引風機的選型系統(tǒng)后段平均溫度按50℃計，密度為1.093Kg/m,則引風機所需風壓為5400取安全系數(shù)故所需的風機風壓為6133×1.1=6746Pa取引風機入口處的風溫為50℃，濕含量=0.023，則=（0.773+1.2440.023）×=0.948（m/kg干空氣）V5=L=43310.948=4106(m/h)取安全系數(shù)，故所需的空氣流量為4106×1.1=4516(m/h)故選用9-27-11型離心通風機，風量為1310--11020/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70℃，===0.0151kg水/kg干空氣，則平均濕比容=(0.772+1.244×0.0151)×=0.994濕空氣/kg干空氣V=L=43310.994=4305(m/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=即D=0.99m,圓整后取D=1m。其尺寸如下所示：D=1000mm(圓柱體體直徑)a=0.3D=300mm(進口高度)L=0.8D=800mm(圓柱體高度)b=0.225D=225mm(進口寬度)L=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50℃，則=（0.772+1.2440.023）=0.95（m/kg干空氣）V=L=43310.95=4114(m/h)取過濾氣速為4m/min.則所需過濾面積為，由脈沖布袋過濾器選型表查得，可選取MC24型脈沖布袋過濾器，（附表3）其過濾面積為18，過濾風量為2160-4300/h。六、工藝設計計算結果匯總表通過上述工藝設計計算得到的設計計算結果匯總表如下所示。工藝設計的計算結果匯總表物料處理量/(kg·h-1)533蒸發(fā)水量/(kg·h-1)68產(chǎn)品產(chǎn)量/(kg·h-1)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翅片加熱器的型號SRZ5×5Z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新鮮空氣旋風分離器干燥器空氣加熱器新鮮空氣旋風分離器干燥器空氣加熱器廢氣產(chǎn)品風機風機布袋過濾器布袋過濾器參考文獻黃少烈、鄒華生主編.化工原理（第二版）.北京市.高等教育出版社.2002年8月第一版高嘉安主編.淀粉與淀粉制品工藝學.北京市.中國農(nóng)業(yè)出版社.2001中國石化集團上海工程有限公司編.化工工藝設計手冊.北京市.化學工業(yè)出版社.2006匡國柱史啟才主編.化工單元過程及設備課程設計.北京市.化學工業(yè)出版社2002年1月第一版梁世中主編.生物工程設備.北京市.中國輕工業(yè)出版社.2006曹崇文、朱文學著.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.常用化工單元設備設計.廣州市.華南理工大學出版社.2003年馬連湘主編.化工設備算圖手冊.北京市.化學工業(yè)出版社.2002年

潘永康主編.現(xiàn)代干燥技術.北京市.化學工業(yè)出版社.1998年大連理工大學化工原理教研室編.化工原理課程設計.大連市.大連理工大學出版社.1997年附表1旋風分離器規(guī)格型號公稱直徑(mm)處理風量（