化工原理干燥器課程設(shè)計(jì)

1、目 錄1 概述 31.1干燥技術(shù)現(xiàn)狀及進(jìn)展3干燥技術(shù)的概況3干燥技術(shù)現(xiàn)狀31.2氣流干燥器的簡介4氣流干燥器的簡介4脈沖式氣流干燥器的簡介52.設(shè)計(jì)任務(wù)及要求52.1設(shè)計(jì)題目5 2.2設(shè)計(jì)任務(wù)及操作條件5 2.3設(shè)計(jì)內(nèi)容53.干燥器主體工藝尺寸計(jì)算計(jì)算63.1基本參數(shù)的確定6 3.2 物料衡算和能量衡算6物料衡算和熱量衡算6氣流干燥管直徑的計(jì)算7氣流干燥管長度的計(jì)算84.輔助設(shè)備的選型及核算17 4.1鼓風(fēng)機(jī)18 4.2加熱器18 4.3進(jìn)料器18 4.4分離器19 4.5除塵器195.設(shè)計(jì)結(jié)果匯總196 結(jié)論 19參考文獻(xiàn)19致謝附圖一. 概述：1.1 干燥技術(shù)現(xiàn)狀及進(jìn)展人們通常把采用熱物理

2、方式將熱量傳給含水的物料并將此熱量作為潛熱而是水分蒸發(fā)、分離操作的過程稱為干燥。其特征是采用加熱、降溫、減壓或其他能量傳遞的方式使物料中的水分揮發(fā)，冷凝、升華等相變過程與物料分離以達(dá)到去濕的目的。干燥技術(shù)的應(yīng)用，在我國具有十分悠久的歷史，文明于世界的造紙技術(shù)，就顯示了干燥技術(shù)的應(yīng)用，現(xiàn)代干燥技術(shù)在國民生產(chǎn)中應(yīng)用的程度與一個(gè)國家的綜合國力和國民生活質(zhì)量的水平密切相關(guān)，從某種意義上來說，它標(biāo)志著這個(gè)國家國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)文明的發(fā)達(dá)程度。干燥技術(shù)的概況干燥技術(shù)的目的是除去某些原料、半成品中的水分或溶劑，就化學(xué)工業(yè)而言目的哦在于，使物料便于包裝、運(yùn)輸、加工和使用，具體為（1）懸浮液和濾餅狀的化工原料和產(chǎn)品

3、，可經(jīng)干燥成為固體，便于包裝和運(yùn)輸。（2）不少的化工原料和產(chǎn)品，由于水分的存在，有利于微生物的繁殖，易霉?fàn)€、蟲蛀或變質(zhì)，這類物料經(jīng)過干燥便于貯藏，例如生物化學(xué)制品、抗生素及食品等，若含水量超過規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，易于變質(zhì)影響使用期限，需要經(jīng)干燥后才有利于貯藏。（3）為了使用方便。例如食鹽、尿素和硫胺等，當(dāng)其干燥至含水率為0.2-0.5%左右時(shí)，物料不易結(jié)塊，使用比較方便。（4）便于加工。一些化工原料，由于加工工藝要求，需要粉碎到一定的粒度范圍和含水率，以利于在加工和使用。（5）為了提高產(chǎn)品的質(zhì)量。某些化工原料和產(chǎn)品，其質(zhì)量的高低和含水量有關(guān)，物料經(jīng)過干燥處理，水分除去后，有效成分相應(yīng)增加，提高了產(chǎn)品質(zhì)量

4、。干燥技術(shù)現(xiàn)狀干燥技術(shù)有很寬的服務(wù)領(lǐng)域，面對(duì)眾多的產(chǎn)業(yè)，理化性質(zhì)各不相同的物料，產(chǎn)品質(zhì)量及其他方面千差萬別的要求，干燥技術(shù)是一門跨學(xué)科、跨行業(yè)、具有實(shí)驗(yàn)性科學(xué)性的技術(shù)。干燥時(shí)比較古老。通用和必不可少的化工單元操作。據(jù)報(bào)道，到目前為止已有400多種形式的干燥器，其中，有100多種形式應(yīng)用較多。由于高的汽化潛熱和以熱空氣為干燥介質(zhì)（最通用）導(dǎo)致了固有的熱效率低，使干燥成為可與蒸餾相比的高能耗單元操作。一般工業(yè)發(fā)達(dá)的國家（美國、英國等）干燥能耗占全國總能耗的10%-15%。同時(shí)它又是一個(gè)缺乏能夠精確指導(dǎo)實(shí)踐的科學(xué)理論和設(shè)計(jì)方法。在實(shí)際中，依靠經(jīng)驗(yàn)和小規(guī)模實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)來指導(dǎo)設(shè)計(jì)、制造、生產(chǎn)還是主要的方法

5、。因此，往往導(dǎo)致其結(jié)局是裝置效果不佳、甚至于報(bào)廢。因此，在建設(shè)工業(yè)裝置時(shí)，尤其是在設(shè)備安裝之前，一定要進(jìn)行充分的、有說服力的實(shí)驗(yàn)，以試驗(yàn)作為工業(yè)裝置建設(shè)的依據(jù)。這就是干燥技術(shù)應(yīng)用的顯著特點(diǎn)。 干燥技術(shù)的進(jìn)展傳統(tǒng)的干燥器主要有廂式干燥器、隧道干燥器、轉(zhuǎn)筒干燥器、轉(zhuǎn)鼓干燥器、帶式干燥器、盤式干燥器、槳葉式干燥器、流化床干燥器、噴動(dòng)床干燥器、噴霧干燥器、氣流干燥器、真空冷凍干燥器、太陽能干燥器、微波和高頻干燥器、紅外熱輻射干燥器等。此外，在各個(gè)行業(yè)，例如谷物、水果和蔬菜、石油化工、燃料和顏料、食品、乳制品、中藥材等行業(yè)也由適合自身特點(diǎn)的專用干燥技術(shù)和和干燥器。這些傳統(tǒng)干燥技術(shù)發(fā)展歷史較長、成熟可靠，

6、在世界各國已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。1.2氣流干燥器 氣流干燥器的簡介氣流干燥機(jī)熱空氣進(jìn)入干燥器后快速?zèng)_擊物料并在瞬間與物料充分混合使物料流態(tài)化與空氣的接觸面積最大化從而迅速蒸發(fā)水份，氣固兩相經(jīng)過除塵分離后得到產(chǎn)品。脈沖氣流干燥是在直管氣流干燥器的基礎(chǔ)上增加了較粗的緩沖管目的是增加氣固兩相的相對(duì)運(yùn)動(dòng)過程從而提高干燥速率。 適用于粘性不大或無粘性的濾餅裝物料的干燥，一般干燥之前需經(jīng)過機(jī)械脫水。 氣流干燥機(jī)的干燥時(shí)間較短一般為1-4秒，產(chǎn)品在溫度還未升高之前已經(jīng)離開了干燥器，所以適合熱敏性物料干燥。  干燥的水份形式以表面水為主，對(duì)含內(nèi)部水較多的物料比較難達(dá)到工藝要求。該機(jī)可根據(jù)工藝要求設(shè)計(jì)成

7、鼓風(fēng)系統(tǒng)、引風(fēng)系統(tǒng)、鼓引風(fēng)系統(tǒng)，鼓風(fēng)機(jī)可兼作分散器。鼓引風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中風(fēng)機(jī)可采用變頻器無級(jí)變速，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)“0壓力”精確的控制在進(jìn)料 處或旋風(fēng)分離器的易漏風(fēng)處。 對(duì)于易燃易爆物料普通焊接管道容易積料導(dǎo)致溫度過高，本廠擁有獨(dú)特的加工工藝使干燥管道內(nèi)壁、法蘭連接處等物料經(jīng)過處絕對(duì)光滑保證物料不在器內(nèi)停留。 干燥強(qiáng)度大、設(shè)備投資?。簹饬鞲稍镌O(shè)備的處理量是最大的，蒸發(fā)水份能力從 50kg/h1500kg/h，而設(shè)備容積小，投資省，是其他干燥設(shè)備比不上的。 自動(dòng)化程度高、產(chǎn)品質(zhì)量好：氣流干燥物料全在管道中進(jìn)行，干燥時(shí)間極短（只有O.52秒）因此可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，產(chǎn)品不與外界接觸，污染小，質(zhì)量好。 氣流干燥機(jī)干燥強(qiáng)

8、度大 氣流干燥由于氣流速度高，粒子在氣相中分散良好，可以把粒子全部表面積作為干燥的有效面積，因此，干燥有效面積大大增加。同時(shí)，由于干燥時(shí)的分散和攪動(dòng)作用，使氣化表面不斷更新，因此，干燥的傳熱、傳質(zhì)過程強(qiáng)度較大。干燥時(shí)間短 氣固兩相的接觸時(shí)間極短，干燥時(shí)間一般在0.52秒，最長為5秒。物料的熱變性一般是溫度和時(shí)間的函數(shù)，因此，對(duì)于熱敏性或低熔點(diǎn)物料不會(huì)造成過熱或分解而影響其質(zhì)量。氣流干燥機(jī)熱效率高氣流干燥采用氣固相并流操作，而且，在表面氣化階段，物料始終處于與其接解的氣體的濕球溫度，一般不超過6065，在干燥末期物料溫度上升的階段，氣體溫度已大降低，產(chǎn)品溫度不會(huì)超過7090。因此，可以使用高溫氣

9、體。一根直徑為0.7m長為1015m的氣流干燥管，每小時(shí)可處理25噸煤或15噸硫銨。氣流干燥器設(shè)備簡單，占地小，投資省。與回轉(zhuǎn)干燥器相比，占地面積減小60，投資約省80。同時(shí)，可以把干燥、粉碎、篩分、輸送等單元過程聯(lián)合操作，不但流程簡化，而且操作易于自動(dòng)控制。應(yīng)用范圍廣 氣流干燥可使用于各種粉粒狀物料。 在加熱方式選擇上，氣流干燥設(shè)備有較大的適應(yīng)性，用戶可以根據(jù)所在地區(qū)的條件選用蒸汽、電、熱風(fēng)爐加熱、同時(shí)又可根據(jù)物料耐熱溫度（或熱風(fēng)溫度）選擇：150時(shí)，可選用蒸汽加熱；200時(shí)，電加熱（或蒸汽加熱，電補(bǔ)償或?qū)嵊图訜幔?00時(shí)，燃煤熱風(fēng)爐；600時(shí)，燃油熱風(fēng)爐。 脈沖式氣流干燥器的簡介脈沖式

10、氣流干燥器的特征是氣流干燥管的管徑交替縮小和擴(kuò)大，采用脈沖式干燥管可以充分發(fā)揮甲酸段具有高的傳熱傳質(zhì)的作用，以強(qiáng)化干燥過程。加入的物料粒子首先進(jìn)入管徑小的干燥管內(nèi)，粒子的得到加速，當(dāng)其加速運(yùn)動(dòng)終了時(shí)，干燥管管徑突然擴(kuò)大，粒子依慣性進(jìn)入管徑大的干燥管。粒子在運(yùn)動(dòng)過程中，由于受到阻力而不斷減速，直至減速終了時(shí)，干燥管又突然縮小，這樣粒子又被加速，如此重復(fù)交替地使管徑縮小和擴(kuò)大，則粒子的運(yùn)動(dòng)速度也交替地加速和減速，空氣和例子間的相對(duì)速度和傳熱面積均較大，從而強(qiáng)化了傳熱傳質(zhì)的速率，同時(shí)，在管徑內(nèi)氣流速下降也相應(yīng)增加了干燥時(shí)間。 二設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 2.1 設(shè)計(jì)題目 脈沖式氣流干燥器的設(shè)計(jì) 2.2設(shè)計(jì)任務(wù)

11、及操作條件 生產(chǎn)能力（按進(jìn)料量計(jì)）：2000Kg/h物料形態(tài)：散粒狀；圓球狀物料顆粒直徑：平均粒徑，最大粒徑物料含水量（干基）:;臨界含水量 物料進(jìn)口溫度： 物料參數(shù)：干料的比熱容；密度 干燥介質(zhì)：空氣稀釋重油燃燒氣（其性質(zhì)與空氣相同） 空氣性質(zhì)：進(jìn)口溫度；初始濕度絕干料 操作壓強(qiáng)：常壓 2.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容 設(shè)計(jì)方案的確定及流程說明 工藝計(jì)算 干燥器主體工藝尺寸計(jì)算 輔助設(shè)備選型及核算 設(shè)計(jì)結(jié)果匯總 工藝流程圖及脈沖式氣流干燥器裝置圖 設(shè)計(jì)評(píng)述 工藝流程圖：首先是氣體經(jīng)過鼓風(fēng)機(jī)經(jīng)過加熱器，通過加熱后溫度達(dá)到很高，然后就進(jìn)入到了干燥器主體，也就是干燥管，與此同時(shí)，在加熱空氣的進(jìn)口的上方，通過螺旋進(jìn)

12、料機(jī)將物料送入到干燥管中，高速的氣體將物料吹上去，并在此同時(shí)將其干燥，干燥過后的氣體和物料經(jīng)過物料分離器和除塵器分開?，F(xiàn)將大概流程圖表示如下。風(fēng)機(jī)加熱器干燥器主體進(jìn)料器除塵器分離器三.干燥器主體工藝尺寸計(jì)算3.1 已知的基本參數(shù) 物料的基本參數(shù) 生產(chǎn)能力=2000kg/h，物料的粒子平均直徑d=200，物料的粒子最大直徑；物料的密度；物料要求從（干基）；干燥至（干基）；物料進(jìn)口溫度；干物料比熱；物料的臨界含水量（干基）。 空氣的基本參數(shù) 進(jìn)氣流干燥管的空氣溫度，進(jìn)氣流干燥管的濕度絕干物料。3.2 物料衡算和熱量衡算（1）物料衡算和熱量衡算 物料衡算 氣流干燥管內(nèi)的物料橫算式為 絕干物料量 干燥

13、出去水分 代入上式 熱量衡算 氣流干燥管內(nèi)熱量衡算式為 選定空氣的出口溫度，假設(shè)物料的進(jìn)口出口溫度。對(duì)于水-空氣系統(tǒng)，運(yùn)用下式 其中，1.01KJ/(KJ·K)為干空氣的比熱容，1.88kJ/(kg·K)為水蒸汽比熱容，2490kJ/kg為水的汽化潛熱。進(jìn)口空氣的焓值為出口空氣的焓值為=將值代入熱量衡算式 將熱量和物料衡算式聯(lián)立求解得 校核假設(shè)的物料進(jìn)口溫度按下式進(jìn)行校核 查的，代入上式得 與假設(shè)的基本一致，可以不必再試算。（2）氣流干燥管直徑的計(jì)算加速段氣流干燥管直徑的計(jì)算 取進(jìn)口空氣速度，空氣進(jìn)氣流干燥管溫度，空氣進(jìn)氣流干燥管的含水率，代入下式 等速段氣流干燥管的直徑的

14、計(jì)算 空氣在氣流干燥管出口處的參數(shù)為此時(shí)，最大粒徑500的沉降速度選用Allen公式計(jì)算，得 空氣出口速度，取作比最大粒子的沉降速度大3m/s，則 （3）氣流干燥管長度的計(jì)算南京化工學(xué)院計(jì)算法 本例氣流干燥管采用變直徑，在例子加速運(yùn)動(dòng)段氣流干燥管直徑采用0.292ma. 粒子加速段中（預(yù)熱帶）氣流干燥管長度的計(jì)算.物料熱量衡算 已知物料的進(jìn)口溫度，故預(yù)熱物料所需熱量.預(yù)熱帶空氣出口溫度的計(jì)算 根據(jù)空氣在預(yù)熱帶放出熱量，計(jì)算預(yù)熱帶終了時(shí)的空氣溫度 解得 預(yù)熱帶空氣的平均溫度。在此溫度下，.預(yù)熱帶粒子運(yùn)動(dòng)速度的運(yùn)算 傳熱量計(jì)算可用下式 在預(yù)熱帶內(nèi)空氣的平均速度為當(dāng)代入熱量計(jì)算式用試算法求的與.預(yù)熱

15、帶氣流干燥管長度的計(jì)算 由于預(yù)熱帶在1-500之間，所以計(jì)算其氣流干燥管長度應(yīng)用下式b.加速段中表面蒸發(fā)帶氣流干燥管長度的計(jì)算 以物料含水率的變化作分段計(jì)算，直到加速段結(jié)束為止。.物料含水率由0.25-0.2區(qū)間當(dāng)物料干燥至含水率為0.2時(shí)，空氣的溫度 解得 本段內(nèi)的各項(xiàng)物理參數(shù) 平均溫度當(dāng)時(shí)，空氣含水率平均含水率 空氣在定性溫度為。加速段中，粒子由本段內(nèi)粒子速度，由得表示式計(jì)算.物料含水率由0.20-0.15區(qū)間 熱平衡求物料干燥至濕含量0.15時(shí)之溫度t.該段內(nèi)給熱量及Re的計(jì)算: .物料含水率在0.15-0.10區(qū)間 熱平衡求物料干燥至濕含量0.10時(shí)之溫度t.該段內(nèi)給熱量及Re的計(jì)算:

16、粒子和空氣相對(duì)速度的計(jì)算 相差不大，粒子加速基本結(jié)束，故可以認(rèn)為物料含水率為0.1以后粒子進(jìn)入等速段 c.等速段中表面蒸發(fā)帶氣流干燥管長度的計(jì)算 在例子等速運(yùn)動(dòng)段，氣流干燥管直徑采用擴(kuò)大0.505m，物料含水率為0.1-0.02（物料臨界含水率）是表面蒸發(fā)帶。下面分段計(jì)算。.物料含水率由0.1-0.05區(qū)間.表面蒸發(fā)帶，物料濕含量自0.05-0.02區(qū)間（0.02是物料臨界濕含量）求干燥至濕含量0.02時(shí)氣體的溫度td.粒子等速段中，降速干燥帶物料含水率由0.02-0.003區(qū)間氣流干燥管長度計(jì)算方法同上。 四.輔助設(shè)備的選型及核算4.1鼓風(fēng)機(jī)：在干燥的裝置中所選用的風(fēng)機(jī)一般都采用離心式風(fēng)機(jī)。

17、目前，國內(nèi)尚無干燥器專用風(fēng)機(jī)，一般選用4-72型離心式風(fēng)機(jī)，該系列風(fēng)機(jī)是為一般廠房及大型建筑物室內(nèi)通風(fēng)換氣用的。干燥器選用4-72風(fēng)機(jī)，流量偏大，壓力偏低，為保證壓力就要選用大一號(hào)的風(fēng)機(jī)，其結(jié)果，使風(fēng)機(jī)的流量更加偏大，裝機(jī)容量增加，耗能加大，因此廠家設(shè)計(jì)生產(chǎn)了干燥設(shè)備通用送風(fēng)專用GG系列離心式風(fēng)機(jī)。干燥設(shè)備送風(fēng)專用GG系列離心式風(fēng)機(jī)用于輸送潔凈的、無腐蝕性和無黏性的空氣?？諝馑瑝m土及硬粒物不大于150mg/，氣體溫度不超過80。該系列風(fēng)機(jī)為單吸入式，共有五個(gè)機(jī)號(hào)：4.5C、5C、6.3C、8C、10C。風(fēng)機(jī)的出口位置以機(jī)殼的出風(fēng)口角度表示，左右制成0°、45°、90

18、76;、135°、180°、225°、270°共7種角度。經(jīng)過計(jì)算，當(dāng)我們假設(shè)風(fēng)速為30m/s,那么計(jì)算得其流量大約為1800左右，因此我們選擇4.5C Y132S1-2型號(hào)的風(fēng)機(jī)，其性能參數(shù)如下所示機(jī)號(hào)4.5，傳動(dòng)方式C，轉(zhuǎn)速2390r/min，電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y132S1-2，功率5.5KW，V帶型號(hào)B，V帶根數(shù)2，V帶內(nèi)周長2240min，主軸帶輪160×38×B2，電動(dòng)機(jī)帶輪132×38×B2，電動(dòng)機(jī)導(dǎo)軌ST0201×02，其工作點(diǎn)如下工作點(diǎn)流量/()全壓/Pa12579.63350.522936.53

19、139.933223.43272.643545.73243.94.2加熱器根據(jù)前面所選的所需熱量選擇對(duì)于空氣加熱的加熱器，經(jīng)過計(jì)算，其空氣所需熱量大約為因此我們選擇的是型號(hào)為RLY-YL3型燃煤熱風(fēng)爐，其技術(shù)參數(shù)如下所示型號(hào)燃燒器型號(hào)燃油量（kg/h）供熱量/外形尺寸（長×寬×高）/mm熱風(fēng)口（寬×長）/mm質(zhì)量/kgRLY-30YL339-481263400×1500×1800250×30031604.3進(jìn)料器首先我們選擇的是螺旋加料器?，F(xiàn)在計(jì)算其參數(shù)。螺旋直徑及螺旋轉(zhuǎn)速的計(jì)算：因?yàn)槲锪蠜]有強(qiáng)烈的粘性，可用下式進(jìn)行：式中：D螺旋機(jī)的

20、螺旋直徑（m）； K表示物料綜合特性的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，某些物料的K值可查表 Q輸送量（t/h） 物料的填充系數(shù) 物料堆積比重 C螺旋機(jī)加料機(jī)在傾斜工作時(shí)，輸送量的校正系數(shù)將數(shù)據(jù)代入上式求的其螺旋直徑D=m圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑，取D=0.3m。再求其螺旋軸的極限轉(zhuǎn)數(shù)n式中A為物料綜合特性的系數(shù)。圓整為標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)數(shù)，取n=90。由于過程中還需要矯正各個(gè)系數(shù)比較復(fù)雜，因此我們就根據(jù)輸送量，選擇LS型D100的，其性能參數(shù)如下：螺旋直徑/mm螺距/mm轉(zhuǎn)速/(r/min)輸送量/D1001001402.21121.7901.4711.14.4分離器選用旋風(fēng)分離器，旋風(fēng)分離器是利用離心力利用凈制氣體的設(shè)備，其結(jié)構(gòu)簡單，制造簡單，分離效率高，并可用于高溫含塵氣體的分離，所以在生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。旋風(fēng)分離器能分離氣體中粒徑為5-200m的塵粒，為了能分離含塵氣體