化工原理干燥器課程設計

1、目 錄1 概述 31.1干燥技術現(xiàn)狀及進展3干燥技術的概況3干燥技術現(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.設計任務及要求52.1設計題目5 2.2設計任務及操作條件5 2.3設計內容53.干燥器主體工藝尺寸計算計算63.1基本參數的確定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算7氣流干燥管長度的計算84.輔助設備的選型及核算17 4.1鼓風機18 4.2加熱器18 4.3進料器18 4.4分離器19 4.5除塵器195.設計結果匯總196 結論 19參考文獻19致謝附圖一. 概述：1.1 干燥技術現(xiàn)狀及進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到去濕的目的。干燥技術的應用，在我國具有十分悠久的歷史，文明于世界的造紙技術，就顯示了干燥技術的應用，現(xiàn)代干燥技術在國民生產中應用的程度與一個國家的綜合國力和國民生活質量的水平密切相關，從某種意義上來說，它標志著這個國家國民經濟和社會文明的發(fā)達程度。干燥技術的概況干燥技術的目的是除去某些原料、半成品中的水分或溶劑，就化學工業(yè)而言目的哦在于，使物料便于包裝、運輸、加工和使用，具體為（1）懸浮液和濾餅狀的化工原料和產品

3、，可經干燥成為固體，便于包裝和運輸。（2）不少的化工原料和產品，由于水分的存在，有利于微生物的繁殖，易霉爛、蟲蛀或變質，這類物料經過干燥便于貯藏，例如生物化學制品、抗生素及食品等，若含水量超過規(guī)定標準，易于變質影響使用期限，需要經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，當其干燥至含水率為0.2-0.5%左右時，物料不易結塊，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）為了提高產品的質量。某些化工原料和產品，其質量的高低和含水量有關，物料經過干燥處理，水分除去后，有效成分相應增加，提高了產品質量

4、。干燥技術現(xiàn)狀干燥技術有很寬的服務領域，面對眾多的產業(yè)，理化性質各不相同的物料，產品質量及其他方面千差萬別的要求，干燥技術是一門跨學科、跨行業(yè)、具有實驗性科學性的技術。干燥時比較古老。通用和必不可少的化工單元操作。據報道，到目前為止已有400多種形式的干燥器，其中，有100多種形式應用較多。由于高的汽化潛熱和以熱空氣為干燥介質（最通用）導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)達的國家（美國、英國等）干燥能耗占全國總能耗的10%-15%。同時它又是一個缺乏能夠精確指導實踐的科學理論和設計方法。在實際中，依靠經驗和小規(guī)模實驗的數據來指導設計、制造、生產還是主要的方法

5、。因此，往往導致其結局是裝置效果不佳、甚至于報廢。因此，在建設工業(yè)裝置時，尤其是在設備安裝之前，一定要進行充分的、有說服力的實驗，以試驗作為工業(yè)裝置建設的依據。這就是干燥技術應用的顯著特點。 干燥技術的進展傳統(tǒng)的干燥器主要有廂式干燥器、隧道干燥器、轉筒干燥器、轉鼓干燥器、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)也由適合自身特點的專用干燥技術和和干燥器。這些傳統(tǒng)干燥技術發(fā)展歷史較長、成熟可靠，

6、在世界各國已經得到廣泛的應用。1.2氣流干燥器 氣流干燥器的簡介氣流干燥機熱空氣進入干燥器后快速沖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，氣固兩相經過除塵分離后得到產品。脈沖氣流干燥是在直管氣流干燥器的基礎上增加了較粗的緩沖管目的是增加氣固兩相的相對運動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，一般干燥之前需經過機械脫水。 氣流干燥機的干燥時間較短一般為1-4秒，產品在溫度還未升高之前已經離開了干燥器，所以適合熱敏性物料干燥。  干燥的水份形式以表面水為主，對含內部水較多的物料比較難達到工藝要求。該機可根據工藝要求設計成

7、鼓風系統(tǒng)、引風系統(tǒng)、鼓引風系統(tǒng)，鼓風機可兼作分散器。鼓引風機系統(tǒng)中風機可采用變頻器無級變速，實現(xiàn)系統(tǒng)“0壓力”精確的控制在進料 處或旋風分離器的易漏風處。 對于易燃易爆物料普通焊接管道容易積料導致溫度過高，本廠擁有獨特的加工工藝使干燥管道內壁、法蘭連接處等物料經過處絕對光滑保證物料不在器內停留。 干燥強度大、設備投資?。簹饬鞲稍镌O備的處理量是最大的，蒸發(fā)水份能力從 50kg/h1500kg/h，而設備容積小，投資省，是其他干燥設備比不上的。 自動化程度高、產品質量好：氣流干燥物料全在管道中進行，干燥時間極短（只有O.52秒）因此可實現(xiàn)自動化，產品不與外界接觸，污染小，質量好。 氣流干燥機干燥強

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，由于干燥時的分散和攪動作用，使氣化表面不斷更新，因此，干燥的傳熱、傳質過程強度較大。干燥時間短 氣固兩相的接觸時間極短，干燥時間一般在0.52秒，最長為5秒。物料的熱變性一般是溫度和時間的函數，因此，對于熱敏性或低熔點物料不會造成過熱或分解而影響其質量。氣流干燥機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，產品溫度不會超過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，每小時可處理25噸煤或15噸硫銨。氣流干燥器設備簡單，占地小，投資省。與回轉干燥器相比，占地面積減小60，投資約省80。同時，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，而且操作易于自動控制。應用范圍廣 氣流干燥可使用于各種粉粒狀物料。 在加熱方式選擇上，氣流干燥設備有較大的適應性，用戶可以根據所在地區(qū)的條件選用蒸汽、電、熱風爐加熱、同時又可根據物料耐熱溫度（或熱風溫度）選擇：150時，可選用蒸汽加熱；200時，電加熱（或蒸汽加熱，電補償或導熱油加熱）；300時，燃煤熱風爐；600時，燃油熱風爐。 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的作用，以強化干燥過程。加入的物料粒子首先進入管徑小的干燥管內，粒子的得到加速，當其加速運動終了時，干燥管管徑突然擴大，粒子依慣性進入管徑大的干燥管。粒子在運動過程中，由于受到阻力而不斷減速，直至減速終了時，干燥管又突然縮小，這樣粒子又被加速，如此重復交替地使管徑縮小和擴大，則粒子的運動速度也交替地加速和減速，空氣和例子間的相對速度和傳熱面積均較大，從而強化了傳熱傳質的速率，同時，在管徑內氣流速下降也相應增加了干燥時間。 二設計任務及要求 2.1 設計題目 脈沖式氣流干燥器的設計 2.2設計任務

11、及操作條件 生產能力（按進料量計）：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 物料進口溫度： 物料參數：干料的比熱容；密度 干燥介質：空氣稀釋重油燃燒氣（其性質與空氣相同） 空氣性質：進口溫度；初始濕度絕干料 操作壓強：常壓 2.3 設計內容 設計方案的確定及流程說明 工藝計算 干燥器主體工藝尺寸計算 輔助設備選型及核算 設計結果匯總 工藝流程圖及脈沖式氣流干燥器裝置圖 設計評述 工藝流程圖：首先是氣體經過鼓風機經過加熱器，通過加熱后溫度達到很高，然后就進入到了干燥器主體，也就是干燥管，與此同時，在加熱空氣的進口的上方，通過螺旋進

12、料機將物料送入到干燥管中，高速的氣體將物料吹上去，并在此同時將其干燥，干燥過后的氣體和物料經過物料分離器和除塵器分開。現(xiàn)將大概流程圖表示如下。風機加熱器干燥器主體進料器除塵器分離器三.干燥器主體工藝尺寸計算3.1 已知的基本參數 物料的基本參數 生產能力=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 進氣流干燥管的空氣溫度，進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 氣流干燥管內熱量衡算式為 選定空氣的出口溫度，假設物料的進口出口溫度。對于水-空氣系統(tǒng)，運用下式 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 校核假設的物料進口溫度按下式進行校核 查的，代入上式得 與假設的基本一致，可以不必再試算。（2）氣流干燥管直徑的計算加速段氣流干燥管直徑的計算 取進口空氣速度，空氣進氣流干燥管溫度，空氣進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、計算 空氣在氣流干燥管出口處的參數為此時，最大粒徑500的沉降速度選用Allen公式計算，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算南京化工學院計算法 本例氣流干燥管采用變直徑，在例子加速運動段氣流干燥管直徑采用0.292ma. 粒子加速段中（預熱帶）氣流干燥管長度的計算.物料熱量衡算 已知物料的進口溫度，故預熱物料所需熱量.預熱帶空氣出口溫度的計算 根據空氣在預熱帶放出熱量，計算預熱帶終了時的空氣溫度 解得 預熱帶空氣的平均溫度。在此溫度下，.預熱帶粒子運動速度的運算 傳熱量計算可用下式 在預熱帶內空氣的平均速度為當代入熱量計算式用試算法求的與.預熱

15、帶氣流干燥管長度的計算 由于預熱帶在1-500之間，所以計算其氣流干燥管長度應用下式b.加速段中表面蒸發(fā)帶氣流干燥管長度的計算 以物料含水率的變化作分段計算，直到加速段結束為止。.物料含水率由0.25-0.2區(qū)間當物料干燥至含水率為0.2時，空氣的溫度 解得 本段內的各項物理參數 平均溫度當時，空氣含水率平均含水率 空氣在定性溫度為。加速段中，粒子由本段內粒子速度，由得表示式計算.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時之溫度t.該段內給熱量及Re的計算: .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時之溫度t.該段內給熱量及Re的計算:

16、粒子和空氣相對速度的計算 相差不大，粒子加速基本結束，故可以認為物料含水率為0.1以后粒子進入等速段 c.等速段中表面蒸發(fā)帶氣流干燥管長度的計算 在例子等速運動段，氣流干燥管直徑采用擴大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算方法同上。 四.輔助設備的選型及核算4.1鼓風機：在干燥的裝置中所選用的風機一般都采用離心式風機。

17、目前，國內尚無干燥器專用風機，一般選用4-72型離心式風機，該系列風機是為一般廠房及大型建筑物室內通風換氣用的。干燥器選用4-72風機，流量偏大，壓力偏低，為保證壓力就要選用大一號的風機，其結果，使風機的流量更加偏大，裝機容量增加，耗能加大，因此廠家設計生產了干燥設備通用送風專用GG系列離心式風機。干燥設備送風專用GG系列離心式風機用于輸送潔凈的、無腐蝕性和無黏性的空氣。空氣所含塵土及硬粒物不大于150mg/，氣體溫度不超過80。該系列風機為單吸入式，共有五個機號：4.5C、5C、6.3C、8C、10C。風機的出口位置以機殼的出風口角度表示，左右制成0°、45°、90

18、76;、135°、180°、225°、270°共7種角度。經過計算，當我們假設風速為30m/s,那么計算得其流量大約為1800左右，因此我們選擇4.5C Y132S1-2型號的風機，其性能參數如下所示機號4.5，傳動方式C，轉速2390r/min，電動機型號Y132S1-2，功率5.5KW，V帶型號B，V帶根數2，V帶內周長2240min，主軸帶輪160×38×B2，電動機帶輪132×38×B2，電動機導軌ST0201×02，其工作點如下工作點流量/()全壓/Pa12579.63350.522936.53

19、139.933223.43272.643545.73243.94.2加熱器根據前面所選的所需熱量選擇對于空氣加熱的加熱器，經過計算，其空氣所需熱量大約為因此我們選擇的是型號為RLY-YL3型燃煤熱風爐，其技術參數如下所示型號燃燒器型號燃油量（kg/h）供熱量/外形尺寸（長×寬×高）/mm熱風口（寬×長）/mm質量/kgRLY-30YL339-481263400×1500×1800250×30031604.3進料器首先我們選擇的是螺旋加料器?，F(xiàn)在計算其參數。螺旋直徑及螺旋轉速的計算：因為物料沒有強烈的粘性，可用下式進行：式中：D螺旋機的

20、螺旋直徑（m）； K表示物料綜合特性的經驗系數，某些物料的K值可查表 Q輸送量（t/h） 物料的填充系數 物料堆積比重 C螺旋機加料機在傾斜工作時，輸送量的校正系數將數據代入上式求的其螺旋直徑D=m圓整為標準直徑，取D=0.3m。再求其螺旋軸的極限轉數n式中A為物料綜合特性的系數。圓整為標準轉數，取n=90。由于過程中還需要矯正各個系數比較復雜，因此我們就根據輸送量，選擇LS型D100的，其性能參數如下：螺旋直徑/mm螺距/mm轉速/(r/min)輸送量/D1001001402.21121.7901.4711.14.4分離器選用旋風分離器，旋風分離器是利用離心力利用凈制氣體的設備，其結構簡單，制造簡單，分離效率高，并可用于高溫含塵氣體的分離，所以在生產中得到廣泛應用。旋風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