流化床干燥器的設計教學提綱

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

2、）一般不適用于易粘結或結塊、含濕量過高物料的干燥，因為容易發(fā)生物料粘結到設備壁面上或堵床現(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）對產品外觀要求嚴格的物料不宜采用。干燥貴重和有毒的物料時，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品，則需延長物料在床層內的停留時間，與此相應的是提高床層高度從而造成較大的壓強降。在內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，因而物料在器內停留時間及干燥產品的含濕量比較均勻，最終產品的質量易于控制。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部水分遷移控制的物料或產品要求含濕量很低的場合。 多層圓筒型流化床干燥器結構較復雜，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，氣體通過整個設備的壓強降較大，需用較高風壓的風機。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，結構筒單操作方便，易于控制，流體阻力較小，對各種物料的適應性強，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，干燥產品含濕量均勻。因而應用非常廣泛。 第一節(jié) 概述四、干燥器選形時應考慮的因素（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(密度、粒度分布、粘附性）、干燥特性（熱敏性、變形、開裂等)、物料與水分的結合方式等因素。（2）對干燥產品質量的要求及生產能力 其中包括對干燥產品特殊的要求(如保持產品特有的香味及衛(wèi)生要求)；生產能力不同，干燥設備也不

5、盡相同。（3）濕物料含濕量的波動情況及干燥前的脫水 應盡量避免供給干燥器濕物料的含濕量有較大的波動，因為濕含量的波動不僅使操作難以控制面影響產品質量，而且還會影響熱效率，對含濕量高的物料，應盡可能在干燥前用機械方法進行脫水，以減小干燥器除濕的熱負荷。機械脫水的操作費用要比干燥去水低廉的多，經濟上力求成少投資及操作費用。 第一節(jié) 概述四、干燥器選形時應考慮的因素（4）操作方便勞動條件好。（5）適應建廠地區(qū)的外部條件(如氣象、熱源、場地)，做到因地制宜。 第二節(jié) 流化床干燥器的設計 干燥器的設計是在設備選型和確定工藝條件基礎上，進行設備工藝尺寸計算及其結構設計。設計的基本依據(jù)是物料衡算、熱量衡算及

6、干燥速率方程。設計的基本原則是物料在干燥器中的停留時間等于或略大于所需的干燥時間。第二節(jié) 流化床干燥器的設計一、流化床干燥器的設計步驟（一）確定設計方案 包括干燥方法及干操器結構型式的選擇、干燥裝置流程及操作條件的確定。（二）干燥器主體設計 包括工藝計算，設備尺寸和結構設計計算。（三）輔助設備的計算與選型 第二節(jié) 流化床干燥器的設計二、干燥條件的確定（1）空氣進入預熱器的狀態(tài) 由當?shù)啬昶骄鶜庀髼l件或根據(jù)當?shù)刈畈焕麠l件確定。（2）干燥介質進入干燥器的溫度 t1 為了提高經濟性、強化干燥過程以及設備小型化， t1 應保持在物料允許的最高溫度范圍內。對于非熱敏性物料且除去非結合水時， t1 可高達7

7、00以上；對于熱敏性物料，應選擇較低的 t1，必要時可在床層內裝置內熱構件。（3）干燥介質離開干燥器的溫度t1 和相對濕度2 提高干燥介質出口相對濕度2，可以減少空氣消耗量，降低操作費，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，即加大了設備費用。因此，適宜的2 值應通過經濟權衡和具體的干燥器對氣速的要求來決定。第二節(jié) 流化床干燥器的設計二、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，但主要取決于物料的最終濕含量X2、臨界濕含量Xc 和內部遷移控制段的傳質系數(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算：)()()()()()(wscwttcXXrcwswwttcXXrXXXXttcXXrtttwscw第二節(jié) 流化床干燥器的設計三、干燥過程的物科衡算和熱量衡算（一）物料衡算)()(122121HHLXXGGGWc12HHWL121HHWLl第二節(jié) 流化床干燥器的設計三、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) 流化床干燥器的設計三、干燥過程的物科衡算和熱量衡算（三）干燥器的熱效率 干燥過程的經濟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濟性。 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來計算熱效率dpwQQQ第二節(jié) 流化床干燥器的設計四、流化床干燥器的設計計算 流化床干燥器的設計，包括床層截面積、設備高度等主體尺寸的計算。（一）操作速度的確定（1）臨界流化速度與沉降速度 應用經驗公式計算（參見化工原理第四章） 圖解法（李森科關系圖）（參見化工原理課程設計）（2）操作速度tuu8 .

10、 04 . 0第二節(jié) 流化床干燥器的設計四、流化床干燥器的設計計算（二）流化床截面積的計算（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) 流化床干燥器的設計四、流化床干燥器的設計計算（二）流化床截面積的計算kdNupp100Re1 . 0Re03. 03 . 1pppNuppudRe球形顆粒）靜止床層的比表面積（,160pda第二節(jié) 流化床干燥器的設計四、流化床干燥器的設計計算（二）流化床截面積的計算（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) 流化床干燥器的設計四、流化床干燥器的設計計算（三）物料在流化床中的平均停留時間20GAzb（四）流化床的寬度和長度 寬度的選取，以保證物料在設備內均勻散布為原則，通常不超過2m。若需設備寬度很大，在物料分散性不良的情況下，則應該設置特殊的物料散布裝置。設備中物料前進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。在設計中，往往需要通過反復調整以確定最

12、佳的長度比例。第二節(jié) 流化床干燥器的設計四、流化床干燥器的設計計算（四）設備高度（1）濃相段高度 z111001zzR12. 02Re36Re18Ar（2）分離段高度 z2第二節(jié) 流化床干燥器的設計四、流化床干燥器的設計計算（四）設備高度 為了進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大段，降低氣流速度使固體顆粒得以較徹底的沉降。擴大段的高度一般可根據(jù)經驗視具體情況選取。 設備的總高度通常為1一l.5m。第二節(jié) 流化床干燥器的設計五、干燥器的結構設計 主要討論布氣板、隔板和溢流堰的設計。（一）布氣裝置（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) 流化床干燥器的設計五、干燥器的結構設計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) 流化床干燥器的設計五、干燥器的結構設計 （2）預分布器第二節(jié) 流化床干燥器的設計五、干燥器的結構設計 （二） 隔板(分隔板) 為了改善氣固接觸情況和使物料在床層內停留時間分布均勻，常常采用分隔板沿長度方向將整個干燥室分用成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，以調節(jié)其與分布板之間酌距離。第二節(jié) 流化床干燥器的設計五、干燥器的結構設計