氣流干燥設計示例.docx

設計示例：例現(xiàn)有含水W1=2%的某晶體物料，物料平均顆粒直徑dp=0.6mm，顆粒最大直徑dpmax=1mm，密度s=2490kg/，經(jīng)實驗測定其臨界含水量Wc=1%，干物料的定壓比熱cm=1.005kJ/kg，要求產(chǎn)品量為730kg/h，干燥后產(chǎn)品含水W2=0.03%（均為濕基）。已知物料進入干燥器的溫度為15，離開干燥器的溫度為60（實測值），使用空氣作干燥介質(zhì)，空氣進入預熱器的溫度為15，相對濕度=80%，進入干燥器的溫度為146，離開干燥器的溫度為64。試設計一氣流干燥器完成此干燥任務。 解 （1） 水分蒸發(fā)量W則加料量G1=G2+W=730+14.7=744.7745kg/h。（2） 空氣消耗量首先確定空氣離開干燥器的出口狀態(tài)。由于過程存在熱損失，有：依題意：t0=15，t1=146，t2=64，H1=H0，0=80%，查飽和水蒸氣表可得t0=15時，Ps=1.71kPa，根據(jù)式（10.6），有過程中干燥器沒有補充加熱，所以qD=0物料升溫所需熱量q1：熱損失粗略估計可取絕熱干燥過程總熱量消耗的10%。按絕熱過程計算，單位空氣消耗量為：式中，H2為按絕熱過程計算所得的空氣出口濕度，即，即 解得： 則： 而I1=（1.01+1.88H1）t1+2490H1=（1.01+1.880.0085）146+24900.0085=170.79kJ/kg水I0=（1.01+1.88H0）t0+2490H0=（1.01+1.880.0085）15+24900.0085=36.55 kJ/kg水故比熱量消耗：所以，熱損失為qL=4130.4210%=413 kJ/kg水濕空氣比熱近似取為進口濕度下的濕比熱，即：cH=1.01+1.880.0085=1.026kJ/kg水的汽化潛熱 r0=2490kJ/kg水的定壓比熱cW=4.18 kJ/kg濕物料進口溫度1=15解得：H2=0.0246kg水/kg干空氣故該過程干空氣的消耗量，得：濕空氣的體積：濕空氣的比容v可按平均溫度t=（146+64）/2=105及平均濕含量H=（0.0246+0.0085）/2=0.0165 kg水/kg干空氣計算，即：濕空氣/kg干空氣則濕空氣體積為：V=9131.1=1004 濕空氣/h故取濕空氣的體積為1010 濕空氣/h。（3）總熱量消耗Q 該過程總熱量消耗Q為：（4）干燥管直徑采用變徑干燥管。 加速段管徑計算取加速段管內(nèi)的氣體速度W=30m/s，此時，加速段管徑D為：等速段干燥管直徑計算取等速段管內(nèi)速度：u=ut+3 m/s式中，ut為顆粒自由沉降速度，已知，dp=1mm，s=2490kg/?？諝獾奈镄园雌骄鶞囟萾=105計算，查得空氣粘度=0.022Pas，密度 。假定Ret=1500 范圍內(nèi)，則： 而將 和 代入上式得：檢驗雷諾數(shù)Ret屬于過渡區(qū)，假設成立。所以，u=ut+3=8+3=11 m/s等速段干燥管直徑為： 故，干燥管加速段直徑為0.110m，等速段直徑為0.180m。（5）干燥管長度干燥管長度z，根據(jù)式：式中，空氣傳給濕物料的總熱量Q=Q1+Q2恒速干燥階段傳熱量（包括物料預熱）Q1：首先將物料濕含量換算為干基，即：物料濕含量由X1降到Xc時為干燥第一階段，由Xc降到X2時為干燥第二階段。濕物料和空氣的濕含量及溫度變化如圖10.44所示。物料溫度由15加熱到41，再由41加熱到60。在降速段內(nèi)，物料的水分汽化溫度?。?圖10.44 空氣和濕物料變化示意圖在=41時，r=2402.8kJ/kg；在=50.5 時，rav=2380.6kJ/kg所以，在恒速干燥階段降速干燥階段的傳熱量 Q2，計算：全管對數(shù)平均溫度差： 為計算，首先計算平均顆粒尺寸的沉降速度，以便計算Ret。此時空氣的溫度仍取平均溫度105，其=2.210-5Pa.s，=0.935kg/，導熱系數(shù)=0.03256W/m.，平均顆粒直