流化床干燥器的設(shè)計(jì)教學(xué)提綱

1、流化床干燥器的設(shè)計(jì)第一節(jié) 概述二、流化床干燥器的特性優(yōu)點(diǎn)：（1）床層溫度均勻，體積傳熱系數(shù)大（23007000W /m3）。生產(chǎn)能力大，可在小裝置中處理大量的物料。（2）物料干燥速度大，在干燥器中停留時(shí)間短，所以適用于某些熱敏性物料的干燥。（3）物料在床內(nèi)的停留時(shí)間可根據(jù)工藝要求任意調(diào)節(jié)，故對難干燥或要求干燥產(chǎn)品含濕量低的過程非常適用。（4）設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低，可動部件少，便于制造、操作和維修。（5）在同一設(shè)備內(nèi)，既可進(jìn)行連續(xù)操作，又可進(jìn)行間歇操作。第一節(jié) 概述缺點(diǎn)：（1）床層內(nèi)物料返混嚴(yán)重，對單級式連續(xù)干燥器，物料在設(shè)備內(nèi)停留時(shí)間不均勻，有可能使部分未干燥的物料隨著產(chǎn)品一起排出床層外。（2

2、）一般不適用于易粘結(jié)或結(jié)塊、含濕量過高物料的干燥，因?yàn)槿菀装l(fā)生物料粘結(jié)到設(shè)備壁面上或堵床現(xiàn)象。（3）對被干燥物料的粒度有一定限制，一般要求不小于30m、不大于6mm。（4）對產(chǎn)品外觀要求嚴(yán)格的物料不宜采用。干燥貴重和有毒的物料時(shí)，對回收裝量要求苛刻。二、流化床干燥器的特性第一節(jié) 概述流程三、流化床干燥器的形式及流程第一節(jié) 概述1、單層圓筒形流化床干燥器三、流化床干燥器的形式及流程 連續(xù)操作的單層流化床干燥器可用于初步干燥大量的物料，特別適用于表面水分的干燥。然而，為了獲得均勻的干燥產(chǎn)品，則需延長物料在床層內(nèi)的停留時(shí)間，與此相應(yīng)的是提高床層高度從而造成較大的壓強(qiáng)降。在內(nèi)部遷移控制干燥階段，從流化

3、床排出的氣體溫度較高，干燥產(chǎn)品帶出的顯熱也較大，故干燥器的熱效率很低。第一節(jié) 概述2、多層圓筒形流化床干燥器三、流化床干燥器的形式及流程 熱空氣與物料逆向流動，因而物料在器內(nèi)停留時(shí)間及干燥產(chǎn)品的含濕量比較均勻，最終產(chǎn)品的質(zhì)量易于控制。由于物料與熱空氣多次接觸，廢氣中水蒸氣的飽和度較高，熱利用率得到提高。此種干燥器適用于內(nèi)部水分遷移控制的物料或產(chǎn)品要求含濕量很低的場合。 多層圓筒型流化床干燥器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，操作不易控制，難以保證各層板上均形成穩(wěn)定的流比狀態(tài)以及使物料定量地依次送入下一定。另外，氣體通過整個(gè)設(shè)備的壓強(qiáng)降較大，需用較高風(fēng)壓的風(fēng)機(jī)。第一節(jié) 概述3、臥式多室流化床干燥器三、流化床干燥器的形

4、式及流程 與多層流化床干燥器相比，臥式多室流化床干燥器高度較低，結(jié)構(gòu)筒單操作方便，易于控制，流體阻力較小，對各種物料的適應(yīng)性強(qiáng)，不僅適用于各種難于干燥的粒狀物料和熱敏性物料，而且已逐步推廣到粉狀、片狀等物料的干燥，干燥產(chǎn)品含濕量均勻。因而應(yīng)用非常廣泛。 第一節(jié) 概述四、干燥器選形時(shí)應(yīng)考慮的因素（1）物料性能及干燥持性 其中包括物料形態(tài)(片狀、纖維狀、粒狀、液態(tài)、膏狀等)、物理性質(zhì)(密度、粒度分布、粘附性）、干燥特性（熱敏性、變形、開裂等)、物料與水分的結(jié)合方式等因素。（2）對干燥產(chǎn)品質(zhì)量的要求及生產(chǎn)能力 其中包括對干燥產(chǎn)品特殊的要求(如保持產(chǎn)品特有的香味及衛(wèi)生要求)；生產(chǎn)能力不同，干燥設(shè)備也不

5、盡相同。（3）濕物料含濕量的波動情況及干燥前的脫水 應(yīng)盡量避免供給干燥器濕物料的含濕量有較大的波動，因?yàn)闈窈康牟▌硬粌H使操作難以控制面影響產(chǎn)品質(zhì)量，而且還會影響熱效率，對含濕量高的物料，應(yīng)盡可能在干燥前用機(jī)械方法進(jìn)行脫水，以減小干燥器除濕的熱負(fù)荷。機(jī)械脫水的操作費(fèi)用要比干燥去水低廉的多，經(jīng)濟(jì)上力求成少投資及操作費(fèi)用。 第一節(jié) 概述四、干燥器選形時(shí)應(yīng)考慮的因素（4）操作方便勞動條件好。（5）適應(yīng)建廠地區(qū)的外部條件(如氣象、熱源、場地)，做到因地制宜。 第二節(jié) 流化床干燥器的設(shè)計(jì) 干燥器的設(shè)計(jì)是在設(shè)備選型和確定工藝條件基礎(chǔ)上，進(jìn)行設(shè)備工藝尺寸計(jì)算及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的基本依據(jù)是物料衡算、熱量衡算及

6、干燥速率方程。設(shè)計(jì)的基本原則是物料在干燥器中的停留時(shí)間等于或略大于所需的干燥時(shí)間。第二節(jié) 流化床干燥器的設(shè)計(jì)一、流化床干燥器的設(shè)計(jì)步驟（一）確定設(shè)計(jì)方案 包括干燥方法及干操器結(jié)構(gòu)型式的選擇、干燥裝置流程及操作條件的確定。（二）干燥器主體設(shè)計(jì) 包括工藝計(jì)算，設(shè)備尺寸和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算。（三）輔助設(shè)備的計(jì)算與選型 第二節(jié) 流化床干燥器的設(shè)計(jì)二、干燥條件的確定（1）空氣進(jìn)入預(yù)熱器的狀態(tài) 由當(dāng)?shù)啬昶骄鶜庀髼l件或根據(jù)當(dāng)?shù)刈畈焕麠l件確定。（2）干燥介質(zhì)進(jìn)入干燥器的溫度 t1 為了提高經(jīng)濟(jì)性、強(qiáng)化干燥過程以及設(shè)備小型化， t1 應(yīng)保持在物料允許的最高溫度范圍內(nèi)。對于非熱敏性物料且除去非結(jié)合水時(shí)， t1 可高達(dá)7

7、00以上；對于熱敏性物料，應(yīng)選擇較低的 t1，必要時(shí)可在床層內(nèi)裝置內(nèi)熱構(gòu)件。（3）干燥介質(zhì)離開干燥器的溫度t1 和相對濕度2 提高干燥介質(zhì)出口相對濕度2，可以減少空氣消耗量，降低操作費(fèi)，但 2 提高，降低了干燥過程的平均推動力，使干操器尺寸增大，即加大了設(shè)備費(fèi)用。因此，適宜的2 值應(yīng)通過經(jīng)濟(jì)權(quán)衡和具體的干燥器對氣速的要求來決定。第二節(jié) 流化床干燥器的設(shè)計(jì)二、干燥條件的確定（4）物料的出口溫度2 物料的出口溫度2 與許多因素有關(guān)，但主要取決于物料的最終濕含量X2、臨界濕含量Xc 和內(nèi)部遷移控制段的傳質(zhì)系數(shù)。 如果X2Xc ，則2=tw（空氣的濕球溫度）。 如果X2 Xc ，若物料的臨界濕含量Xc

8、低于0.05，則對于懸浮或薄層物料可用下式計(jì)算：)()()()()()(wscwttcXXrcwswwttcXXrXXXXttcXXrtttwscw第二節(jié) 流化床干燥器的設(shè)計(jì)三、干燥過程的物科衡算和熱量衡算（一）物料衡算)()(122121HHLXXGGGWc12HHWL121HHWLl第二節(jié) 流化床干燥器的設(shè)計(jì)三、干燥過程的物科衡算和熱量衡算（二）熱量衡算)(120wvwctcrWQ)(122mcmcGQ)(020ttLcQHl)(%15%10mWlQQQ)(010ttLcQHpllmWdpQQQQQQQlmcwvdHQcGctcrWQttLc)()()(122120210上式與物料恒算方程

9、聯(lián)解可得：H2，L，l，Qp，加熱蒸汽消耗量。第二節(jié) 流化床干燥器的設(shè)計(jì)三、干燥過程的物科衡算和熱量衡算（三）干燥器的熱效率 干燥過程的經(jīng)濟(jì)性主要取決于熱量的有效利用程度。通常用熱效率來表示干燥過程熱量利用的經(jīng)濟(jì)性。 目前，對于干燥器熱效率的定義很不一致，許多資料和教科書是以直接用于干燥目的的Qw來計(jì)算熱效率dpwQQQ第二節(jié) 流化床干燥器的設(shè)計(jì)四、流化床干燥器的設(shè)計(jì)計(jì)算 流化床干燥器的設(shè)計(jì)，包括床層截面積、設(shè)備高度等主體尺寸的計(jì)算。（一）操作速度的確定（1）臨界流化速度與沉降速度 應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算（參見化工原理第四章） 圖解法（李森科關(guān)系圖）（參見化工原理課程設(shè)計(jì)）（2）操作速度tuu8 .

10、 04 . 0第二節(jié) 流化床干燥器的設(shè)計(jì)四、流化床干燥器的設(shè)計(jì)計(jì)算（二）流化床截面積的計(jì)算（1）表面汽化段所需截面積 A1 在忽略熱損失條件下，列出熱量衡算和傳熱速率方程有，wccHrXXGAttCLQ112101111000wccwHHrXXGAttCLCLazwttzaAQ201第二節(jié) 流化床干燥器的設(shè)計(jì)四、流化床干燥器的設(shè)計(jì)計(jì)算（二）流化床截面積的計(jì)算kdNupp100Re1 . 0Re03. 03 . 1pppNuppudRe球形顆粒）靜止床層的比表面積（,160pda第二節(jié) 流化床干燥器的設(shè)計(jì)四、流化床干燥器的設(shè)計(jì)計(jì)算（二）流化床截面積的計(jì)算（2）物料升溫階段所需截面積 A2 在此段

11、物料由濕球溫度升到排出溫度2。對干燥器的微元面積dA列熱量衡算和傳熱速率方程得，dAtazdAttCLdcGdQHmc2021021ln211122000ttcGACLCLazmcHH（3）流化床層總的底面積21AAA第二節(jié) 流化床干燥器的設(shè)計(jì)四、流化床干燥器的設(shè)計(jì)計(jì)算（三）物料在流化床中的平均停留時(shí)間20GAzb（四）流化床的寬度和長度 寬度的選取，以保證物料在設(shè)備內(nèi)均勻散布為原則，通常不超過2m。若需設(shè)備寬度很大，在物料分散性不良的情況下，則應(yīng)該設(shè)置特殊的物料散布裝置。設(shè)備中物料前進(jìn)方向的長度受到熱空氣均勻分布的條件限制，一般取2.52.7m以下為宜。在設(shè)計(jì)中，往往需要通過反復(fù)調(diào)整以確定最

12、佳的長度比例。第二節(jié) 流化床干燥器的設(shè)計(jì)四、流化床干燥器的設(shè)計(jì)計(jì)算（四）設(shè)備高度（1）濃相段高度 z111001zzR12. 02Re36Re18Ar（2）分離段高度 z2第二節(jié) 流化床干燥器的設(shè)計(jì)四、流化床干燥器的設(shè)計(jì)計(jì)算（四）設(shè)備高度 為了進(jìn)一步減小流化床粉塵帶出量，可在分離段高度之上再加一擴(kuò)大段，降低氣流速度使固體顆粒得以較徹底的沉降。擴(kuò)大段的高度一般可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)視具體情況選取。 設(shè)備的總高度通常為1一l.5m。第二節(jié) 流化床干燥器的設(shè)計(jì)五、干燥器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 主要討論布?xì)獍濉⒏舭搴鸵缌餮叩脑O(shè)計(jì)。（一）布?xì)庋b置（1）分布板gzPsb001bdPP2 . 01 . 022orduP分布板阻力系

13、數(shù)，一般為1.52.5。第二節(jié) 流化床干燥器的設(shè)計(jì)五、干燥器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)212 ddorPCu或，分布板的開孔率為oruu分布板的開孔數(shù)為ororudVn24若分布板上篩孔按等邊三角形布置，則孔心距為，21232ordt第二節(jié) 流化床干燥器的設(shè)計(jì)五、干燥器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （2）預(yù)分布器第二節(jié) 流化床干燥器的設(shè)計(jì)五、干燥器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （二） 隔板(分隔板) 為了改善氣固接觸情況和使物料在床層內(nèi)停留時(shí)間分布均勻，常常采用分隔板沿長度方向?qū)⒄麄€(gè)干燥室分用成48室(隔板數(shù)為37塊)。隔板與分布板之間的距離為3060mm。隔板做成上下移動式，以調(diào)節(jié)其與分布板之間酌距離。第二節(jié) 流化床干燥器的設(shè)計(jì)五、干燥器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)