氣流干燥器設(shè)計(jì)說(shuō)明書

...wd......wd......wd...第一章氣流枯燥的設(shè)計(jì)原則21.1枯燥的目的及各種不同枯燥方式21.2氣流枯燥過(guò)程及適用范圍21.2.1氣流枯燥過(guò)程21.2.2氣流枯燥器適用對(duì)象31.3對(duì)流枯燥流程、設(shè)備和某些操作條件確實(shí)定31.3.1枯燥流程的主體設(shè)備41.4枯燥對(duì)象氯酸鈉的特性4第二章氣流枯燥器的設(shè)計(jì)根基52.1顆粒在氣流枯燥管中的運(yùn)動(dòng)52.1.1加速運(yùn)動(dòng)與等速運(yùn)動(dòng)及其特征52.1.2球形顆粒在氣流中的運(yùn)動(dòng)速度52.2顆粒在氣流枯燥器中的對(duì)流傳熱系數(shù)62.3顆粒在氣流枯燥器中的對(duì)流傳熱速率62.3.1加速運(yùn)動(dòng)階段62.3.2等速運(yùn)動(dòng)階段7第三章氣流枯燥器的設(shè)計(jì)計(jì)算83.1物料、熱量衡算83.1.1設(shè)計(jì)條件83.1.2枯燥器的物料衡算93.1.3枯燥器的熱量衡算93.2氣流枯燥管直徑和高度的計(jì)算113.2.1枯燥管管徑的計(jì)算113.2.2枯燥管高度計(jì)算123.3氣流枯燥管的壓降143.3.1氣固相與枯燥管壁的摩擦損失143.3.2抑制位能提高所需壓降143.3.3顆粒加速所引起的壓降損失143.3.4局部阻力損失143.4輔助設(shè)備的選型153.4.1風(fēng)機(jī)153.4.2預(yù)熱器153.4.3及壁厚的核算15第四章后記174.1設(shè)計(jì)心得體會(huì)174.2符號(hào)說(shuō)明17附錄19參考文獻(xiàn)19第一章氣流枯燥的設(shè)計(jì)原則氣流裝置的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括枯燥介質(zhì)的選擇，流程確實(shí)定，搜集和整理有關(guān)數(shù)據(jù)，枯燥過(guò)程的物料和能量的衡算，枯燥管構(gòu)造類型和主要工藝尺寸確實(shí)定，枯燥條件確實(shí)定以及主要輔助設(shè)備類型選型及設(shè)計(jì)，繪制說(shuō)明物料流向﹑流量﹑組成﹑主要控制點(diǎn)和各設(shè)備之間相互個(gè)關(guān)系的工藝流程圖和枯燥裝置主要設(shè)備總裝置圖等。1.1枯燥的目的及各種不同枯燥方式枯燥的目的主要是便于物料的儲(chǔ)藏﹑運(yùn)輸和加工，通過(guò)枯燥使產(chǎn)品或半成品到達(dá)要求的含濕標(biāo)準(zhǔn)。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(guò)濾﹑離心﹑冷凍及利用枯燥劑等等。但綜合除濕程度﹑操作的可靠性﹑經(jīng)濟(jì)性和處理能力，枯燥是工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最普遍的除濕方法。就枯燥而言，根據(jù)傳遞方式的不同可分為傳導(dǎo)枯燥﹑對(duì)流枯燥﹑輻射枯燥和介電加熱枯燥。1.2氣流枯燥過(guò)程及適用范圍1.2.1氣流枯燥過(guò)程氣流枯燥裝置是連續(xù)常壓枯燥器的一種。顆粒狀或粉末狀濕物料通過(guò)帶式供料器從枯燥器底部進(jìn)入，同時(shí)高溫枯燥介質(zhì)也從枯燥器底部進(jìn)入，并到達(dá)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)氣流一并沿枯燥管向上流動(dòng)的同時(shí),發(fā)生高效的傳質(zhì)傳熱，到達(dá)快速枯燥的目的。適當(dāng)?shù)陌惭b風(fēng)機(jī)在系統(tǒng)中的位置，氣流枯燥器可以在正壓下操作，對(duì)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(shí)也有利于降低水分汽化溫度，保護(hù)熱敏性物料。但此時(shí)風(fēng)機(jī)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(duì)風(fēng)機(jī)要求較高，同時(shí)耗能增加。1.2.2氣流枯燥器適用對(duì)象1.2.2.1物料形態(tài)氣流枯燥技術(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(duì)于塊狀﹑或膏狀濕物料，一般在枯燥器底部串聯(lián)一粉碎機(jī)，濕物料和高溫介質(zhì)可以直接通過(guò)粉碎機(jī)內(nèi)部，使膏狀物料邊枯燥邊粉碎，然后再進(jìn)入氣流枯燥管進(jìn)展枯燥，以解決膏糊狀物料難以連續(xù)枯燥的問(wèn)題。1.2.2.2物料中濕分存在狀態(tài)氣流枯燥器內(nèi)高溫?zé)釟饬饕愿咚僭诳菰锕軆?nèi)流動(dòng)，停留時(shí)間非常有限，因此，一般只適用于物料非結(jié)合水進(jìn)展外表蒸發(fā)的恒速枯燥過(guò)程。實(shí)踐說(shuō)明，這些狀態(tài)水分存在下，顆粒狀物料均可在氣流枯燥管中進(jìn)展枯燥，最終獲得含水率為0.3%~0.5%的產(chǎn)品。對(duì)于濕分在物料內(nèi)作擴(kuò)散遷移的濕物料，則完全不適用于氣流枯燥過(guò)程。1.2.2.3對(duì)枯燥產(chǎn)品有無(wú)其它附加要求氣流枯燥器中的高速氣流使顆粒之間、顆粒與器壁之間的劇烈碰撞和摩擦，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(duì)枯燥產(chǎn)品有上述要求的情況下，不適于氣流枯燥方法。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枯燥方法；另外，物料粒度太細(xì)或物料本身有毒，由于氣固相別離較難，一般也不宜采用氣流枯燥方法。1.3對(duì)流枯燥流程、設(shè)備和某些操作條件確實(shí)定典型對(duì)流枯燥流程，由風(fēng)機(jī)送來(lái)的空氣經(jīng)預(yù)熱器加熱至適當(dāng)溫度后進(jìn)入枯燥器；在枯燥器內(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，廢棄自枯燥器的另一端排出。假設(shè)為間歇操作，濕物料分批投入枯燥器內(nèi)，待枯燥至指定的含濕要求后一次取出；假設(shè)為連續(xù)過(guò)程，濕物料被連續(xù)的參加，枯燥產(chǎn)品也連續(xù)放出。枯燥器內(nèi)，物料與氣流的方向可為并流﹑逆流或其它形式。1.3.1枯燥流程的主體設(shè)備枯燥過(guò)程的主體設(shè)備為枯燥器。根據(jù)被枯燥物料的性質(zhì)﹑枯燥程度的要求﹑生產(chǎn)能力的大小不同，所采用的枯燥器的型式也是多種多樣的。由于固體物料枯燥的機(jī)理復(fù)雜，至今仍未找到說(shuō)明枯燥過(guò)程機(jī)理的適宜理論。在能到達(dá)預(yù)期枯燥目的前提下，選用枯燥器主要還是根據(jù)操作費(fèi)用、投資多少、安全因素及操作是否方便等因素決定，而無(wú)法進(jìn)展嚴(yán)密的實(shí)際計(jì)算。1.4枯燥對(duì)象氯酸鈉的特性危險(xiǎn)性類別：強(qiáng)氧化劑安康危害：本品粉塵對(duì)呼吸道、眼及皮膚有刺激性?？诜毙灾卸?，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(xiǎn)：本品助燃，具刺激性。吸入：迅速脫離現(xiàn)場(chǎng)至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難，給輸氧。如呼吸停頓，立即進(jìn)展人工呼吸。就醫(yī)。食入：飲足量溫水，催吐。就醫(yī)。工程控制：生產(chǎn)過(guò)程密閉，加強(qiáng)通風(fēng)。提供安全淋浴和洗眼設(shè)備。系統(tǒng)防護(hù)：可能接觸其粉塵時(shí)，建議佩戴自吸過(guò)濾式防塵口罩。眼睛防護(hù)：戴化學(xué)安全防護(hù)眼鏡。身體防護(hù)：穿聚乙烯防毒服。其他防護(hù)：工作現(xiàn)場(chǎng)制止吸煙、進(jìn)食和飲水。工作完畢，淋浴更衣。保持良好的衛(wèi)生習(xí)慣?？菰锲髟O(shè)計(jì)應(yīng)基于氯酸鈉的上述性質(zhì)，考慮枯燥器的密封性和耐腐蝕性。第二章氣流枯燥器的設(shè)計(jì)根基氣流枯燥器的設(shè)計(jì)計(jì)算實(shí)質(zhì)就是懸浮態(tài)氣、固相間的相互運(yùn)動(dòng)分析及其傳熱傳質(zhì)的計(jì)算與運(yùn)用過(guò)程。對(duì)于單個(gè)顆粒的運(yùn)動(dòng)已有數(shù)值求解和各種分析法可供參考。2.1顆粒在氣流枯燥管中的運(yùn)動(dòng)2.1.1加速運(yùn)動(dòng)與等速運(yùn)動(dòng)及其特征顆粒從枯燥管底部進(jìn)入時(shí)，其上升的速度為零，而氣流的運(yùn)動(dòng)速度為，此時(shí)氣固相間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度為最大。此后，顆粒在上升氣流對(duì)其產(chǎn)生的曳力的作用下，上升速度不斷增大，而氣、固相間的相對(duì)速度不斷減小。當(dāng)?shù)扔陬w粒的沉降速度時(shí)，顆粒的加速度為零，此后將以恒定的速度繼續(xù)上升。可見顆粒在枯燥管中分為加速階段和恒速階段。單位體積枯燥管中顆粒密集度低，單位體積枯燥管的傳熱傳質(zhì)面積小，這些多重因素使得等速段的傳熱傳質(zhì)速率小，枯燥效率低。2.1.2球形顆粒在氣流中的運(yùn)動(dòng)速度單個(gè)球形顆粒在氣流中運(yùn)動(dòng)受到三個(gè)力的作用：①顆粒的重力Fg，；②氣流對(duì)顆粒的浮力，；③氣流對(duì)顆粒的曳力或阻力。當(dāng)這三個(gè)力到達(dá)平衡時(shí)，氣固相間相對(duì)速度等于顆粒的沉降速度，顆粒呈等速運(yùn)動(dòng)。由此得到式中，—顆粒直徑，mg—重力加速度，m/s，—?dú)怏w、顆粒的密度，kg/m2.2顆粒在氣流枯燥器中的對(duì)流傳熱系數(shù)在氣流枯燥過(guò)程中，由于枯燥介質(zhì)為空氣，所以，單個(gè)球形顆粒與氣流間的對(duì)流傳熱系數(shù)的關(guān)聯(lián)式可以直接寫成單位體積中顆粒的有效傳質(zhì)面積為式中，—顆粒直徑，m；D—枯燥管直徑，m；G—顆粒的絕干質(zhì)量流量，kg/h；u—顆粒的運(yùn)動(dòng)速度，m/s;—顆粒的密度，kg/m2.3顆粒在氣流枯燥器中的對(duì)流傳熱速率2.3.1加速運(yùn)動(dòng)階段在加速運(yùn)動(dòng)階段，由于顆粒的運(yùn)動(dòng)速度不斷變化，所以對(duì)流傳熱系數(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(jìn)展計(jì)算5-15假設(shè)雷諾數(shù)在，則5-16經(jīng)處理得5-17式中，為阿基米德數(shù)，綱量為1。當(dāng)Re=9~88.5之間，處于過(guò)渡區(qū)，根據(jù)曳力系數(shù)與雷諾數(shù)間的關(guān)系得5-18其中5-19當(dāng)Re在400~1之間，把上式整理得5-20其中5-21式5-20是Re在400~1之間，氣流枯燥器加速段內(nèi)顆粒與氣體之間傳熱速率估算公式。2.3.2等速運(yùn)動(dòng)階段等速段內(nèi)顆粒與氣流之間的傳熱速率，不需要進(jìn)展積分計(jì)算，可直接用公式5-20第三章氣流枯燥器的設(shè)計(jì)計(jì)算氣流枯燥器預(yù)熱器濕物料氣流枯燥器預(yù)熱器濕物料新鮮空氣新鮮空氣流程簡(jiǎn)圖3.1物料、熱量衡算3.1.1設(shè)計(jì)條件枯燥產(chǎn)品量：660kg/h物料進(jìn)口濕含量：2%〔濕基〕物料出口濕含量：0.03%〔濕基〕臨界濕含量：1%〔濕基〕空氣進(jìn)預(yù)熱器溫度：15空氣進(jìn)預(yù)熱器相對(duì)濕度：35%空氣進(jìn)枯燥器溫度：145顆粒平均粒徑：0.6mm物料進(jìn)口溫度：15自己查得的數(shù)據(jù)當(dāng)?shù)卮髿鈮?9.59kPa氯酸鈉的比熱容：0.937kJ/(kg)3.1.2枯燥器的物料衡算3.1.3枯燥器的熱量衡算查空氣濕焓圖的入口氣體〔145,=0.0042〕的絕熱飽和溫度為34因?yàn)?，取出口氣體溫度比絕熱飽和溫度高42即，代入公式3.2氣流枯燥管直徑和高度的計(jì)算3.2.1枯燥管管徑的計(jì)算3.2.2枯燥管高度計(jì)算降速枯燥段〔顆粒等速運(yùn)動(dòng)段〕=54971kJ/h=40.27所以Z=0.11+10.9=11.01m3.3氣流枯燥管的壓降3.3.1氣固相與枯燥管壁的摩擦損失3.3.2克服位能提高所需壓降3.3.3顆粒加速所引起的壓降損失3.3.4局部阻力損失3.4輔助設(shè)備的選型3.4.1風(fēng)機(jī)入口氣體狀態(tài)為15,89.59kP,故3.4.2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3.4.3及壁厚的核算氣流枯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氣流枯燥管壁厚的核算設(shè)s=9mm而：第四章后記4.1設(shè)計(jì)心得體會(huì)為期倆周的課程設(shè)計(jì)完畢了。在這14天里，我仿佛是一名企業(yè)的設(shè)計(jì)師，親身體驗(yàn)了一個(gè)儀器是怎樣根據(jù)生產(chǎn)需要，一步步經(jīng)歷設(shè)計(jì)、計(jì)算、再設(shè)計(jì)、再計(jì)算等繁瑣步驟，最后才能進(jìn)入生產(chǎn)。設(shè)計(jì)是枯燥的，但它在生產(chǎn)中可以減少許多人力物力的浪費(fèi)，最大程度地直接滿足生產(chǎn)需求，設(shè)計(jì)過(guò)程中，我切實(shí)體會(huì)到了以前所學(xué)課程的重要用處，也十分懊悔以前沒(méi)有把知識(shí)學(xué)扎實(shí)，“書到用時(shí)方恨少〞，太精辟了。計(jì)算和繪圖，電腦沒(méi)少幫了我忙，大大提高了我的工作效率。感謝在設(shè)計(jì)時(shí)教師的精心輔導(dǎo)，讓我們?cè)谟?jì)算中少走了許多彎路。4.2符號(hào)說(shuō)明換熱器換熱面積，水的飽和蒸汽壓，絕干物料的比熱容，濕球溫度下的水的汽化熱，固體物料的質(zhì)量流量，氣體的速度，空氣的濕度，顆