課程設計--臥式多室流化床干燥器裝置的設計

1、化工原理課程設計說明書設計名稱：臥式多室流化床干燥器裝置的設計一設計任務書 2二設計內容概述 22.1 設計目的 22.2 干燥流程簡介及臥式多室流化床干燥意義簡述 3三工藝計算 43.1 物料和熱量衡算 43.2 流化速度的確定 53.3 流化床層底面積的計算 63.4 干燥器的長度和寬度 73.5 干燥器的高度 73.6 干燥器的結構設計 8四附屬設備的選型 94.1 送風機和排風機 94.2 氣固分離設備 94.3供熱設備 94.4供料設備 9五數(shù)據匯總 10六認識與體會 11七參考文獻 112. 操作條件1）干燥介質熱空氣初始濕度 H00.01 kg水/ kg 干氣預熱器入口溫度 t

2、025c離開預熱器溫度 t 180 C2）物料入口溫度 130c3）加熱介質飽和蒸汽、壓強 392.4kPa4）操作壓強常壓5）設備工作日每年 330天，每天 24 小時連續(xù)運行6）廠址根據需要選定3. 設計基礎數(shù)據1）物料參數(shù) 顆粒平均粒徑 d0.14mm顆粒密度 s1730kg /m3堆積密度 b800 kg /m3臨界濕含量 X00.013（干基）干物料比熱容 cs1.47kJ/(kg. c )2）物料靜床層高度 Z00.15 m3）為 3000 kg /h 。臥式多室流化床干燥裝置的設計設計任務書1. 設計題目 試設計一臺臥式多室流化床干燥器， 用于干燥顆粒狀化肥， 將其含水量從 0.

3、04 干燥至 0.004 （干基），生產能力（以干燥產品計）干燥裝置熱損失為有效傳熱量的 15。設計內容概述1設計目的1）培養(yǎng)學生運用化工原理課程及有關知識進行化工工藝設計的能力； 2）在培養(yǎng)學生設計能力的同時，建立正確的設計思路和設計方法。2干燥流程簡介及臥式多室流化床干燥意義簡述 臥式多室流化床干燥器的橫截面制成長方形。用垂直擋板分隔成多室（一般為 4-8 室），擋板與多孔板間留有一定間歇（一般為幾十毫米）使物 料能夠通過。 濕物料加入后好像液體一樣由第一室依次流經各室， 至最后一 室卸出。由于擋板的作用， 各室的物料不可能像單室干燥那樣互相交混。 物 料由一室依次流經各室時其濕含量亦依次

4、減小。所以產品的干燥程度均勻， 這是臥式干燥器的主要優(yōu)點。來自氣流干燥器的顆粒狀物料用星型加料器加到干燥器的第一室，依次經各室后，于403C下離開干燥器。濕空氣由送風機送到翅片加熱器升濕到 80C后進入干燥器，經過與懸浮物料接觸進行傳熱傳質后溫度降到67 C。廢氣經旋風分離器凈化后由抽風機排至大氣?？諝饧訜崞饕?92.4kPa的飽和水蒸氣作載熱體。流程中采用前送后抽式供氣系統(tǒng)，維持干燥器在略微負 壓下工作。L岀口料臥式裟室塑流化床干燥機2,隔板 3.排風機4.施罠分育器5.植環(huán)下料管6.拓?L板1.空吒預熱禍8.空汽過濾齡9鼓風機工藝計算1.物料衡算和熱量衡算(1)物料衡算GcXiX2G2(1

5、 W2)3000 (1 0.004) 2988kg/h0.040.041671 0.040.0040.0041 0.004Gc(X1 X2)2988 (0.04167 0.004) 112.56kg/hW 112.56H2 H1 H2 0.01(2) 空氣和物料出口溫度的確定空氣的出口溫度 t2應比出口處濕球溫度高出2050C(這里取 35C)即t2 tw 35W2由t,80 C及出 0.01查焓濕圖，得tw132 C,近似取tw2 tw 32 C,于是:t232 3567 C物料離開干燥器的溫度2由下式計算，即rtw2 Xo七22t2 tw,%(X2 X*) Cs(t2tw2)(-X-)CS

6、(t2tw2)X 0 Xg(X0 X ) Cs(t2 tw2)由水蒸氣表查得 rtw 247205kJ/kg, 將有關的數(shù)據代入上式，即67-2472.5 0.013 2472 5 (0.004 - 0)- 1.47(67 - 32) ( 0.00 - 0 )47 (6732)2472.5 X ( 0.013 0)- 1.47 X (67 - 32)2 =0.013 - 067-32解得 2=40.3 C(3) 干燥器的熱量衡算干燥器中不補充熱量，故Qd 0，因而可用下式進行計算，即Q Qp Q1 Q2 Q3 Ql式中 Q1 W(r0 Cpvt2 Cpl 1) 112.56 (2500 1.8

7、8 67 4.19 30) 86.04kwQ2 Gg 21) Gc(Cs 4.叫)(21)2988 (1.47 4.19 0.004) (40.3 30) 12.71kwQ3 V(1.01 1.88H。)(t2 to) 0.012VkwQp V(1.01 1.88 0.01) (80 25) 0.01572Vkw 因為干燥裝置熱損失為有效傳熱量的15%,即Ql 0.15 Q2)0.15 (86.04 12.71) 14.81kw將上面各式代入熱量衡算式，便可解得空氣耗用量，即0.01572V86.04 12.71 0.012V解得 V 30527 kg/h又由V112.56H2 0.01305

8、27H20.0137kg水/kg干氣(4) 預熱器的熱負荷和加熱蒸汽消耗量Qp 0.01572 V 479.9kw由水蒸氣表查得，392.4kPa水蒸氣的溫度Ts 142.9 C,冷凝潛熱r=2140kJ/kg蒸氣消耗量為Wh479.92140 0.850.2638kg/s 949.8kg/h干燥器的熱效率為Q1 Q2Qp86.04 12.71479.920.58%2. 流化速度的確定(1)臨界流化速度Umf的計算在80C下空氣的有關參數(shù):1.00kg/m3,粘度=21.1 Pas導熱系數(shù)3.044102w/m cd3( s ) g2104.5(0.14 10 3)3 (1730 1) 1 9

9、.816 2(21.1 10 )取球形顆粒床層在臨界流化點mf 0.4 ,由mf和A的數(shù)值查圖得Lymf 3 106,3sg J3 10 6 21.1 10 6 1730 9.81臨界流化速度為Umf323120.01024m/ s(2)顆粒帶出速度ut由=1和Ar值查圖得Lyt 0.70帶出速度為Ut0.7 21.1 101730 9.81120.6305m/s(3)操作流化速度u取操作流化速度為0.7ut，即u 0.7 0.6305 0.4414m/s3. 流化床層底面積的計算(1)干燥第一階段底面積 A由下式計算，即“(1.01 1.88H0)LaZo(1.01 1.88H)LA1(t1

10、 tw1)-1GJX1 X2)rtw2式中有關參數(shù)計算如下：取靜止床層厚度為Z。0.15m干空氣得質量流速取為u，即Reu 1 0.44146(1 0)dmdmu6 (10.14 10 320.4414kg/m 釗 25714.3m2/m3O.14 103 O.4414 1 2.92921.1 10 64 103 (Re)14 103dm230晉 2.9291.5 4.36w/m2 c3。4.36 25714.3 112114w/m c由于dm 0.14mm 0.9mm,對 a予以校正，由dm值查得C=0.11a 0.11 11211412333w/m3 c12333(1.01 1.88 0.

11、01) 0.4414(1.01 1.88 0.01) 0.4414A (80 32) 1 2988(0.041670.004) 2472.53600解得A 3.547m2(2)物料升溫階段所需底面積 A2由下式計算，即aZ o(1.01 1.88H0)L(1.01 1.88H)LA2 t1/ ln t1GcCm2式中Cm2Cs4.19X21.47 4.190.004 1.487kJ/kg cIn 80 300.230780 40.3(1.01 1.880.01) 0.441412333 0.15(1.01 1.88 0.01) 0.4414A 36002988 1.487 0.2307解得 A

12、 0.627m2床層總的底面積為AAA 3.5470.6274.174m24. 干燥器的寬度和長度今取寬度b=1.7m,長度l=2.5m,則流化床的實際底面積為 沿長度方向在床層內設置四個橫向分隔板，板間距0.5m 物料在床層內的停留時間為Z0A b 0.15 4.25 800 b10.2 minG230005. 干燥器高度（1）向高度由下式計算，即乙 Z。一01而由下式算出，即（18尺 0.36疋）0.21（18 2.929 0.36 2.9292嚴1 （Ar）（104.5）乙 0.151 0.40.7317m1 0.877（2）分離段高度Z24.25 m20.8774(1.7 2.5/5)

13、0.7727m2(1.7 2.5/ 5)由 u 0.4414m/s及 De0.7727 m，從圖中查得,De3.0Z23.0 De 3.0 0.7727 2.32m為了減少氣流對固體顆粒的帶出量，取分布板以上的總高度為3m6.干燥器結構設計(1)布氣裝置采用單層多孔布氣板，且取分布板壓強降為床層壓強降的15%則Pd 0.15 Pb 0.15Z(1o)( s )g0.15 0.15 (1 0.4) (1730 1) 9.81229Pa再取阻力系數(shù)2,則篩孔氣速為：52 22915.13m/s2 12 PdUq干燥介質的體積流量為：3052780 2732VS(0.722 1.244 0.01)8

14、.601m分隔板沿長度方向射至四個橫向分隔板， 調節(jié))，提供室內物料通路，分隔板寬 物料出口堰高h/ss 3600273選取篩孔直徑d02mm，則總篩孔數(shù)為:8.601n。doUo4分布板的實際開孔率為:4 o.022 15.13180951個A - 0.0022 180951A0 413.38%A4.25在分布板上篩孔按等邊三角形布置，孔心距為:t 0.952 dt 0.952_ 0.002.13.38%5.206mm 取 5.2mm隔板與分布板之間的距離為20 : 40mm (可1.7m，高2.5m,由5mml厚鋼板制造。Retdut1.4 10 4 0.6305 14.8325UUmfE

15、0.44Ret621.1 10250 4413.324.18313.32 E 6.743 0.44140.01024用下式求溢流堰高度h，即2.14(Z0 亍) 18(1 )1/3( Gc )2/3(e) (rr)1.521 n(空)5h將有關數(shù)據代入上式，即2.929、仮憐）2.14(0.15 6.743298818(1 )1/3 (2988)2/3(6.743)(3600 1.7 800)整理得，65.4746 83.3334h 1.52lnh經試差得，h=0.79m四附屬設備的選型1.送風機和排風機（1）送風機t 273V1 V (0.7721.244 H0)27330527 (0.77

16、2 1.224 0.01) 一 一 26139.5 m3/h273根據經驗，取風機全風壓為9-27-101N08 型風機。（2）排風機4000 Pa。由風機的綜合特性曲線圖可選7 Q 7 QV230527 (0.772 1.224 0.0137) 6329998.6m3/h273根據經驗，取風機全風壓為3000 Pa。由風機的綜合特性曲線圖可選9-27-101N08 型風機。2. 供熱設備根據設計要求擬選用SRZ型螺旋翅片加熱器。3. 氣固分離設備為獲得比較高的固相回收率，擬選用XLP/B-8.2型旋風分離器。其圓筒直徑820 mm，入口氣速20m/s。壓強降為1150 Pa，單臺生產能力86

17、50 m3/h。4.供料設備根據物料性質（散粒狀）和生產能力（3t/h）選用星型供料裝置（加料和 排料）。其規(guī)格和操作參數(shù)如下：規(guī)格：200 200mm生產能力：4m3 / h葉輪轉速：20r/min鏈輪傳動齒輪減速電機：型號 JTC561,功率1kW，輸出轉速31r/min五.臥式多室流化床干燥裝置的設計計算結果匯總項目符號單 位計算數(shù)據處理產品量G2kg/h3000物料溫度入 口1C30出 口2C40.3氣體溫度入 口tlC80出 口t2C67氣體用量Vkg絕干氣/h30527熱效率h%20.58%流化速度um/s0.4414床層底面積第一階段Ai2 m3.547加熱段A2 m0.627設

18、備尺寸長lm2.5寬bm1.7高zm3布氣板型號單層多孔板孑L徑domm2孑L速Uom/s15.13孑L數(shù)n。個180951開孔率%13.38%分隔板寬bm1.7與布氣板距離hemm20: 40物料出口堰咼hm0.79六認識與體會在此次設計的過程中， 由于運算量很大而且資料的查閱量也比較大， 每天的 時間基本上都用于運算和找數(shù)據， 通過設計過程中的查找與計算， 使得我對化工 原理有關知識的掌握進一步加深了。 對原來不太清楚的概念公式有了比較熟練的 掌握和應用，而且了解了許多有關工程設計的經驗式。 通過參與整個過程的設計， 使得自己的邏輯思維能力得到了加強， 動手能力得到了提高， 在設計過程中， 大 家相互配合，相互幫助，在完成任務的同時也增加了大家的團隊精神和協(xié)作意識， 對將來的工作有很大的幫助。由于CAD制圖