聚氯乙烯氣流干燥器設(shè)計(jì)方案

化工原理課程設(shè)計(jì) 陶瑞霄 0843091092 月 氣流干燥器設(shè)計(jì)說明書 第 頁 共 19 頁 1 聚氯乙烯氣流干燥器設(shè)計(jì)方案 設(shè)計(jì)方案及參數(shù)的確定 （一）設(shè)計(jì)方案的確定 根據(jù)方案的內(nèi)容為：干燥方法及干燥器結(jié)構(gòu)形式的選擇；干燥裝置流程及主要輔助設(shè)備的確定，干燥器操作條件的確定等。 設(shè)計(jì)方案的總原則是：滿足工藝要求，經(jīng)濟(jì)合適，生產(chǎn)安全。 有以下幾點(diǎn)要求： (1)所確定的流量和選用的設(shè)備，必須保證產(chǎn)品達(dá)到預(yù)期的干燥目的，而且質(zhì)量要確定。 (2)熱能消耗干燥過程的主要消耗，設(shè)計(jì)是考慮如何省能。 (3)干燥器的選定盡量降低價(jià)格。 (4)選用合適的干燥介質(zhì)，如熱空氣，煙道氣等，一般使用熱空氣，除去物料與空氣中的 氧氣 接 觸會(huì)發(fā)生反應(yīng)時(shí)，則用過熱蒸汽或 氮?dú)?等惰性氣體，當(dāng)不擔(dān)心煙道氣對(duì)干物料的污染時(shí)，可盡量采用煙道氣。 1）設(shè)計(jì)依據(jù) 干燥器設(shè)計(jì)中，主要利用以下基本關(guān)系， (1)物料衡算； (2)熱量； (3)傳熱速率方程式； (4)傳質(zhì)速率方程式，但由于對(duì)流傳熱系數(shù)及傳質(zhì)系數(shù)隨不同的條件而變化，且無同樣的 和 R 關(guān)系式，因此干燥的設(shè)計(jì)要用經(jīng)驗(yàn)方法進(jìn)行計(jì)算。 2）干燥器的選型 被干燥物料的行狀以及干燥后產(chǎn)品的要求決定了干燥器的類型，干燥器必須能保證產(chǎn)品的質(zhì)量，速率快，操作控制方便，勞動(dòng)條 件好，而且要能適宜被干物料的形態(tài)和物性生產(chǎn)能力要高，而且能耗低。 工業(yè)中氣流干燥器是常用的一種，對(duì)于能在其他中自由流動(dòng)的顆粒物料，常采用氣流干燥器進(jìn)行干燥，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低，易于制造和維修，操作穩(wěn)定且便于控制，一般熱效率也比較高，干燥非結(jié)合水時(shí)，熱效率可達(dá) 60%左右，但干燥結(jié)合水時(shí)，熱效率僅為 20%左右，其主要缺點(diǎn)：由于氣速高以及物料在輸送過程中與壁面的碰撞及物料見的相互摩擦，整個(gè)系統(tǒng)的流體阻力大，動(dòng)力消耗大，對(duì)粉塵回收裝置的要求高，且不宜干燥有毒物質(zhì)。 氣流干燥比較適合于干燥粒徑 100 m 且 以上 的合成纖維結(jié)晶，礦石，合成橡膠等，對(duì)聚氯乙烯，因具有熱熔性，當(dāng)溫度太高（一般不超過 7080 ），容易軟化，而其含濕量可以達(dá)到較高而不潮解，故干燥聚氯乙烯選用氣流干燥器是合理的。 3）工藝流程 在設(shè)計(jì)中工藝流程采用濕物料直接加入干燥管中，由于蒸汽流的沖擊作用而將物料分散，從而使物料得以干燥，干燥后的物料大部分由一級(jí)旋風(fēng)分離器收集，剩余部分由袋濾器捕集。由于氣流干燥器的干燥時(shí)間較短，若濕物料水分未干燥完全的話，可串聯(lián)流動(dòng)干燥機(jī)，使?jié)裎锪细稍锍浞帧?化工原理課程設(shè)計(jì) 陶瑞霄 0843091092 月 氣流干燥器設(shè)計(jì)說明書 第 頁 共 19 頁 2 （二）參數(shù)確定 1）選擇干燥介質(zhì) 在物料的干燥過程中，采用何種介質(zhì)是根據(jù)物料的性質(zhì)和生產(chǎn)廠家的具體情況來確定的。通常使用的干燥介質(zhì)是不飽和熱空氣，若氣體的相對(duì)濕度越低，則表明濕氣體距飽和狀態(tài)越遠(yuǎn)，吸濕能力也越大。（相對(duì)濕度的定義為：在一定溫度、壓力下，濕氣體所含濕分蒸汽壓 p 與該溫度、壓力下濕分的飽和蒸汽壓之比，即 s= ( / ) 1 0 0 %），由于干燥過程一般在常壓或負(fù)壓下進(jìn)行，總壓對(duì)考慮到成都地區(qū)濕度較大，故取其值為 80 . 2）氣體進(jìn)口溫度的選定 提高氣體進(jìn)口溫度可增大傳熱溫差，有利于提高熱效率和干燥強(qiáng)度，但溫度過高的話，干燥管的干燥速率將下降很快，并且操作費(fèi)用增大，在本次設(shè)計(jì)計(jì)算中取 130（由任務(wù)書確定）。 3）氣體出口溫度的確定 干燥器的出口氣體溫度與干燥管的長度及燃料費(fèi)用有關(guān)，若取得較低，則對(duì)熱能利用是有利的，但管長需要增加，制造成本將增加，考慮各種因素的影響，確定氣體出口溫度為 70 . 4）氣體進(jìn)口速度的確定 氣體進(jìn)口速度越大，顆粒與氣流之間的相對(duì)速度就越大，給熱系數(shù)也將越大，但氣速過高，其操作費(fèi)用也會(huì)提高，對(duì)生產(chǎn)的經(jīng) 濟(jì)性不利，一般氣速定為 2040m/s，本次計(jì)算先取 30m/s，得到的管徑值圓整后，在最終確定進(jìn)口氣速。 5）濕物料的進(jìn)口溫度的確定 濕物料的進(jìn)口溫度都是根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況而定，根據(jù)本次設(shè)計(jì)任務(wù)，取 20 . 干燥器主要尺寸的計(jì)算 一、 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 基本物料衡算 1、 汽化水分量 W 0 52 22 X （由 干燥段），判斷干燥過程無降速大于2 6 8 8 6)(1 W= 0 5 3 8 1)( 21 空氣溫度取 20，其飽和蒸汽壓為 k p s 3 4 8 9 1 . 1 15 9 1 p (15 2 00 化工原理課程設(shè)計(jì) 陶瑞霄 0843091092 月 氣流干燥器設(shè)計(jì)說明書 第 頁 共 19 頁 3 空氣濕度為（ 取 80） 絕干物料水汽 )/(1 2 、濕度空氣出口溫度 22 及物料出口溫度 2 試差公式：w 1 w w 0()t t r H H 9 1 . 2 7 2 . 3 0 2 8 5 9 9 1 . 1 1e x p 1 8 . 5 9 1 61 5 2 3 3 . 8 4p t 6 2 2 p 聯(lián)立方程，求出 干燥過程的熱量衡算： ()(022122212120滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求。注 校核 2t 的計(jì)算干燥管直徑比較合理所設(shè)絕干物料水汽p 絕干水汽 /73)(3111 化工原理課程設(shè)計(jì) 陶瑞霄 0843091092 月 氣流干燥器設(shè)計(jì)說明書 第 頁 共 19 頁 4 設(shè) 28，則( 211 校核g /6 9 3 二、 干燥管參數(shù)的計(jì)算 (1)加速段起點(diǎn) 73( H 則 4004 2 則 )加速段終點(diǎn) 終點(diǎn)的確定：若整個(gè)干燥管內(nèi)交換的總熱量為 Q，則加速段應(yīng)占其 80， 則 tt tt 92t 1 9 9 122 0 4 4 0 0 . 0 0 2 8 3 5 0 . 0 0 4 5 5 7 ) ( 2 7 3 ) T 絕干氣體0 8 3/ 0201449)273( 化工原理課程設(shè)計(jì) 陶瑞霄 0843091092 月 氣流干燥器設(shè)計(jì)說明書 第 頁 共 19 頁 5 0 8 4 0 7 5 )擬合公式 已知有關(guān)系式 帶入起點(diǎn)、終點(diǎn)結(jié)果，得 0 r 0 nN u 1) t rt 2) 由 (1)、 (2)得， )00 5 18 0 3 0 2 4 1 0 )( 12111 4 1 9 411 化工原理課程設(shè)計(jì) 陶瑞霄 0843091092 月 氣流干燥器設(shè)計(jì)說明書 第 頁 共 19 頁 6 73(73)(0 0 4 5 5 2 8 3 )(絕干氣體無汽化4 8 9 8 4 30 /8481.0 50 3 0 0 2 2 2 三、 加速段管長的計(jì)算 化工原理課程設(shè)計(jì) 陶瑞霄 0843091092 月 氣流干燥器設(shè)計(jì)說明書 第 頁 共 19 頁 7 第一段：預(yù)熱段 (p(11/段較為合理設(shè)第二段 設(shè) 4 4 4 1:, 4 2 化工原理課程設(shè)計(jì) 陶瑞霄 0843091092 月 氣流干燥器設(shè)計(jì)說明書 第 頁 共 19 頁 8 0 9 2 911 20 s 6 1)(2/1 1 0 1 2 2/1 1 絕干氣體m i /1 7 1 7 3)(0 0 4 5 5 2 8 3 3 3/8 6 4 H m m i gm iH m iH m i /1 7 1 3 3 )(221221 1 )/( m i 73( 1 6 3 4 0 0 2 4 5 53 0 8 化工原理課程設(shè)計(jì) 陶瑞霄 0843091092 月 氣流干燥器設(shè)計(jì)說明書 第 頁 共 19 頁 9 設(shè) 4 1 3 3 7 8 2/1 將上值代入得 2/1 2, 段較為合理 2 0 6 uu 8 4 9 6 bL 12 末粒子速度： 化工原理課程設(shè)計(jì) 陶瑞霄 0843091092 月 氣流干燥器設(shè)計(jì)說明書 第 頁 共 19 頁 10 4 3 2 u 7 6 的數(shù)據(jù)，現(xiàn)列表如下： 第一段 第二段 第三段 第四段 第五段 第六段 q t m H g q 陶瑞霄 0843091092 月 氣流干燥器設(shè)計(jì)說明書 第 頁 共 19 頁 11 454 22 42 0 9 2614 J u m b m(m/s) r 速段總管長的計(jì)算： 加 速 段 總 干 燥 時(shí) 間 的 計(jì) 算 ：0 4 4 四、 恒速斷管長的計(jì)算 加速段結(jié)束后： 絕干物料水汽 i /0 2 0 絕干氣體1 2 7 7 3)(0 0 4 5 5 2 8 3 3 化工原理課程設(shè)計(jì) 陶瑞霄 0843091092 月 氣流干燥器設(shè)計(jì)說明書 第 頁 共 19 頁 12 9 2 2 2/1 2 73( )2 絕干氣體0 9 2 7 3)(0 0 4 5 5 2 8 3 3 g m iH m iH m 4 4 7 )/(0 4 4 2 2 2 3/9 4 0 5 99 8 4 8 4 5 4 5 7 8 9 22 )/( 06 化工原理課程設(shè)計(jì) 陶瑞霄 0843091092 月 氣流干燥器設(shè)計(jì)說明書 第 頁 共 19 頁 13 74 6 7 1 )(222222 3 干燥器總長度： 恒速加速恒速加速 附屬設(shè)備選型計(jì)算 （ 1） 加料器的選型和計(jì)算 氣流干燥器裝置所采用的加料器必須保證向干燥器連續(xù)均勻的加料。對(duì)于聚氯乙烯的干燥，綜合其物性及加料量考慮，選用螺旋加料器。螺旋加料器宜于輸送粒狀、粉狀、及小塊狀物料，密封性能好，操作安全方便，結(jié)構(gòu)簡單制造費(fèi)用低，但輸送過程中物料易破碎，零件磨損大，且不宜輸送粘性噠、易結(jié)團(tuán)的物料。 根據(jù)題意查表：1k 取值為 50 查表求螺旋加料器的傾斜修正系數(shù)k，選取輸送傾斜角度為k,15=0.7 t 為螺距，對(duì)于粘度小的物體 t= D，取 t=D 由于 G=1210kg/h， =14003m 根據(jù)式 d 247可計(jì)算出 D=m 81 （ 2） 旋風(fēng)分離器 旋風(fēng)分離器是利用離心力分離沉粒的設(shè)備。其結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低廉，沒有活動(dòng)部件，操作條件廣泛，分離效率高。在本設(shè)計(jì)任務(wù)中，依據(jù)題意選取旋風(fēng)分離器。 6 4 9 9 73 6 0 0 3 設(shè)進(jìn)口風(fēng)速為 15m/s，查表選擇 旋風(fēng)分離器 化工原理課程設(shè)計(jì) 陶瑞霄 0843091092 月 氣流干燥器設(shè)計(jì)說明書 第 頁 共 19 頁 14 3 3 3 表設(shè)實(shí) 1 8 5 表表實(shí)其 規(guī)格及性能如下： 型號(hào) )/( 3 )/( )( 數(shù)量 (臺(tái) ) （ 3）空氣加熱器 位為 2kg/m s ，先取 2/8則所需通風(fēng)截面積 2312 0.0 由計(jì)算結(jié)果查化工原理設(shè)計(jì)導(dǎo)論表 7定選擇2/710性能參數(shù)如下： 型號(hào) 散熱面積 2m 通風(fēng)截面積 2m 熱介質(zhì)通 過截面積 2m 管束數(shù) 連接管 直徑 31 50 重新計(jì)算p 2/公式， 定其工作壓力為 p=4冷凝溫度為 p 12 串聯(lián)臺(tái)數(shù) N，取整數(shù)，得 N 6 臺(tái) 檢查安全系數(shù)： (1)/即安全系數(shù)為 選加熱器合適。 由表 7公式得其阻力 綜上所述所選的附屬設(shè)備如下： 1. 螺旋 加料器： 200 200 工原理課程設(shè)計(jì) 陶瑞霄 0843091092 月 氣流干燥器設(shè)計(jì)說明書 第 頁 共 19 頁 15 2. 旋風(fēng)分離器： 型 3. 空氣加熱器：12 7型 4. 風(fēng)機(jī)： 9離心通風(fēng)機(jī)器 機(jī)號(hào) 計(jì)評(píng)價(jià) 一、對(duì)氣流干燥器的評(píng)價(jià) 1. 干燥器的熱效率： % tt . 干燥效率 %Q Q3. 干燥總效率 % 由以上計(jì)算知，干燥器具有以下特色： （ 1）干燥時(shí)間極為短暫，幾乎在瞬間內(nèi)（ 可以得到粉末狀的干 產(chǎn)品 （ 2） 管的體積傳熱系數(shù)很大，可以最大的干燥速率將物料的濕分量降到最低 （ 3）物料與熱風(fēng)并流操作，且干燥時(shí)間短，故可以采用高溫干燥介質(zhì)，以提高氣固的傳熱溫差，同時(shí)物料在表面汽化段，操作安全 （ 4）干燥效率高，散熱面積小，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低，只需一根直徑為 為的干燥管就可以了，工程上取三節(jié)長為 3（ 5）氣流干燥器，占地面積小，操作方便。 化工原理課程設(shè)計(jì) 陶瑞霄 0843091092 月 氣流干燥器設(shè)計(jì)說明書 第 頁 共 19 頁 16 二、對(duì)附屬設(shè)備的評(píng)價(jià) 在風(fēng)機(jī)的選型過程中，采用兩臺(tái)風(fēng)機(jī)同時(shí)進(jìn)行工作，在加熱器前面裝一臺(tái)送風(fēng)機(jī)，在除塵系統(tǒng)后 面裝一臺(tái)抽風(fēng)機(jī)，即前送后抽式流程（負(fù)壓操作），不但可以減少設(shè)備費(fèi)用，還可以避免粉塵飛揚(yáng)，有利于改善勞動(dòng)環(huán)境。 心得體會(huì) 經(jīng)過幾周的奮戰(zhàn)我的課程設(shè)計(jì)終于完成了。在沒有做課程設(shè)計(jì)以前，覺得課程設(shè)計(jì)只是對(duì)課本所學(xué)知識(shí)的單純總結(jié)，但是通過這次做課程設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面。課程設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。通過這次課程設(shè)計(jì)使我明白了自己原來知識(shí)還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會(huì)，什么東西都懂，有點(diǎn)眼高手低。通過這次課程設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長期 積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。 在這次課程設(shè)計(jì)中也使我們的同學(xué)關(guān)系更進(jìn)一步了，同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對(duì)我們更好的理解知識(shí)，所以在這里非常感謝幫助我的同學(xué)。 總之，不管學(xué)會(huì)的還是學(xué)不會(huì)的的確覺得困難比較多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負(fù)的感覺。此外，還得出一個(gè)結(jié)論：知識(shí)必須通過應(yīng)用才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值！有些東西以為學(xué)會(huì)了，但真正到用的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認(rèn)為只有到真正會(huì)用的時(shí)候才是真的學(xué)會(huì) 了。 在此要感謝我們的指導(dǎo)老師易老師對(duì)我們悉心的指導(dǎo)，感謝老師給我們的幫助。在設(shè)計(jì)過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請(qǐng)教等方式，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹立了對(duì)自己工化工原理課程設(shè)計(jì) 陶瑞霄 0843091092 月 氣流干燥器設(shè)計(jì)說明書 第 頁 共 19 頁 17 作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的也不太好，但是在設(shè)計(jì)過程中所學(xué)到的東西是這次課程設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富 ，使我終身受益。 通過這次課程設(shè)計(jì)使我充分理解到化工原理課程的重要性和實(shí)用性，更特別是對(duì)精餾原理及其操作各方面的了解和設(shè)計(jì)，對(duì)實(shí)際單元操作設(shè)計(jì)中所涉及的個(gè)方面要注意問題都有所了解。通過這次對(duì)精餾塔的設(shè)計(jì)，不僅讓我將所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際中，而且對(duì)知識(shí)也是一種鞏固和提升充實(shí)。在老師和同學(xué)的幫助下，及時(shí)的按要求完成了設(shè)計(jì)任務(wù)，通過這次課程設(shè)計(jì)，使我獲得了很多重要的知識(shí)，同時(shí)也提高了自己的實(shí)際動(dòng)手和知識(shí)的靈活運(yùn)用能力 這一次課程設(shè)計(jì)使我更了解了化工設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程中資料與經(jīng)驗(yàn)的重要性。有人說化工原理是理論和經(jīng)驗(yàn)結(jié)合 的學(xué)科。在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，由于有許多理論尚不能解決的問題，所以實(shí)踐生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)所總結(jié)的一般規(guī)律相當(dāng)重