氣流干燥器的設(shè)計(jì)

附圖1:干燥裝置流程示意圖 16旋風(fēng)分離器干燥器空氣加熱器旋風(fēng)分離器干燥器空氣加熱器廢氣產(chǎn)品風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)布袋過(guò)濾器布袋過(guò)濾器[1]劉澤勇.氣流干燥技術(shù)的應(yīng)用[J].甘肅科技,2000,(5)[2]李功樣等主編.常用化工單元設(shè)備設(shè)計(jì).廣州市.華南理工大學(xué)出版社.2003年[3]上?；W(xué)院:干燥技術(shù)進(jìn)展1976（54[4]上?；W(xué)院編:干燥技術(shù)進(jìn)展、第三分冊(cè)、氣流干燥、(1979)（34）[5]畢克侶:氣流干燥器的設(shè)計(jì)、化工技術(shù)資料(設(shè)計(jì)分冊(cè))1964（9[6]潘永康主編.現(xiàn)代干燥技術(shù).北京市.化學(xué)工業(yè)出版社.1998年（36）[7]天津大學(xué)化工原理教研室編，《化工原理》上、下冊(cè)(第二版)[M].天津:天津科技出版社,1996（35）[8]黃少烈、鄒華生主編.化工原理（第二版）.北京市.高等教育出版社.2002年月第一版（19）[9]柳金江,劉超鋒,何清鳳.煙絲氣流干燥系統(tǒng)氣流干燥器的設(shè)計(jì)[J].廣州化工,2009,37(6):173-174.[10]張言文.氣流干燥器數(shù)學(xué)模型及分段設(shè)計(jì)計(jì)算方法[J].計(jì)算機(jī)與應(yīng)用化學(xué),2006,(04).[11]高嘉安主編.淀粉與淀粉制品工藝學(xué).北京市.中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社.2001（27）[12]匡國(guó)柱史啟才主編.化工單元過(guò)程及設(shè)備課程設(shè)計(jì).北京市.化學(xué)工業(yè)出版社2002年1月第一版（29））[6]柴誠(chéng)敬.《化工原理課程設(shè)計(jì)》[M].天津:天津科學(xué)技術(shù)出版社,2000（45）[7]合肥工業(yè)大學(xué)化工系化工原理教研組:對(duì)流式干燥設(shè)備的設(shè)計(jì)(1963).（22)劉澤勇.氣流干燥技術(shù)的應(yīng)用[J].甘肅科技,2000,(5):71氣流干燥器的設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)任務(wù)化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)二十六二、設(shè)備的簡(jiǎn)介氣流干燥器一般由空氣濾清器、熱交換器、干燥管、加料管、旋風(fēng)分離器、出料器及除塵器等組成。直管氣流干燥器為最普遍的一種。它的工作原理是：物料通過(guò)給料器從干燥管的下端進(jìn)入后，被下方送來(lái)的熱空氣向上吹起，熱空氣和物料在向上運(yùn)動(dòng)中進(jìn)行充分接觸并作劇烈的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行傳熱和傳質(zhì)，從而達(dá)到干燥的目的。干燥后的產(chǎn)品從干燥管頂部送出，經(jīng)旋風(fēng)分離器回收夾帶的粉末產(chǎn)品，而廢氣便經(jīng)排氣管排入大氣中。為了使制品的含水量均勻以及供料連續(xù)均勻,在干燥管的出口處常裝有測(cè)定溫度的裝置。直管氣流干燥器分單管式和雙管式兩種型號(hào)。旋風(fēng)分離器是最常用的氣固分離設(shè)備。對(duì)于顆粒直徑大于5微米的含塵氣體，其分離效率較高，壓降一般為1000～2000Pa。旋風(fēng)分離器的種類(lèi)很多，各種類(lèi)型的旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)尺寸都有一定的比例關(guān)系，通常以圓柱直徑的若干倍數(shù)表示。三、工藝條件1.原料：玉米淀粉2.物料含水量w1=25%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）3.產(chǎn)品含水量w2=14%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）4.產(chǎn)品平均粒徑：0.154㎜5.新鮮空氣溫度:15℃6.空氣干燥溫度:90℃7.新鮮空氣濕度：0.00737.物料進(jìn)口溫度:25℃8.干燥生產(chǎn)能力G1:15000t/y(產(chǎn)品)9.淀粉臨界濕含量：0.0210.淀粉比熱容：1.55kJ/(kg·℃)四、工藝數(shù)據(jù)計(jì)算物料衡算：==0.333kg水/kg絕干料==0.163kg水/kg絕干料氣流干燥管內(nèi)的物料衡算式：G（-）=L（-）絕干物料量:G===0.40t/h=400㎏/h(按一年300天，每天24小時(shí)生產(chǎn)計(jì)算)干燥蒸發(fā)水分：W=G（-）=400×（0.333-0.163）=68kg/h干空氣流量：L==………①2.熱量衡算:干燥管內(nèi)熱量衡算式:L+G(+)=L+G(+)選定空氣出口溫度=50℃,假設(shè)物料的出口溫度=35℃對(duì)于空氣-水系統(tǒng),運(yùn)用下式:I=(1.01+1.88X)t+2490X所以進(jìn)口空氣的焓值:=(1.01+1.88×0.0073)×90+2490×0.0073=110kJ/kg出口空氣的焓值:=(1.01+1.88)×50+2490=50.5+2584將代入熱量衡算式中:110L+400×(1.55+4.186×0.333)×25=L(50.5+2584)+400×(1.55+4.186×0.163)×35整理得L=聯(lián)立物料衡算中的①式可求得:=0.023L=4331kg/h=110kJ/kg3.檢驗(yàn)假設(shè)的物料出口溫度,按下式進(jìn)行校核-=(-)其中:--物料臨界濕含量%--物料比熱容kJ/kgt--出口空氣處濕度溫度℃r--濕球溫度t下水的氣化潛熱kJ/kg由工藝條件得:=50℃=1.55KJ/(kg·℃)=0.333=0.163=0.02查表得:t=30℃r=2423.7kJ/kg代入上式求得=34℃,與假設(shè)溫度35℃基本相同,假設(shè)正確.4.氣流干燥器直徑的計(jì)算a.最大顆粒沉降速度:取3=3×0.154≈0.45mm干燥管內(nèi)空氣的平均物性溫度為=70℃,查干空氣性質(zhì)表得:該空氣下的粘度=0.0206×Pa·s,=1.029kg/，另外淀粉=1500kg/所以===3248因?yàn)閷儆?.83～3.5范圍內(nèi),由經(jīng)驗(yàn)式+0.14=把=3248代入,用試差法求得=55所以===7.15m/sb.氣流干燥管內(nèi)的平均操作氣速:如果取氣流干燥管內(nèi)的平均操作氣速為最大顆粒沉降速度的2倍,即=2=2×7.15=14.3m/s,圓整后取氣流干燥管內(nèi)的平均操作氣速=15m/sc.干燥管內(nèi)直徑D:干燥管內(nèi)空氣的平均溫度為70℃，平均濕度===0.0151kg水/kg干空氣，則平均濕比容=(0.772+1.244×0.0151)×=0.994濕空氣/kg干空氣所以干燥管內(nèi)體積流量V=L=4331×0.994=4305/h故氣流干燥管直徑D為：D===0.32m取整，即D=0.35m5.氣流干燥管長(zhǎng)度Y：物料和氣體在氣流干燥管內(nèi)的溫度及濕含量變化如下圖所示，氣體：=0.0073=0.023=90℃=50℃=30℃物料：=0.333=0.163=25℃=35℃因?yàn)椋舅晕锪弦恢碧幱诤闼俑稍镫A段。在恒速干燥階段（包括預(yù)熱段），水的氣化溫度為=30℃（查I-H圖得），水的氣化潛熱=2423.7kJ/kg.a.物料干燥所需的總熱量Q:Q=G[(-)+(+)(-)]=[(0.333-0.163)×2423.7+(1.55+4.186×0.333)×(35-25)]=49.0kw平均傳熱溫度差：===34.1℃?zhèn)鳠崮は禂?shù)：對(duì)平均直徑0.154mm的顆粒來(lái)說(shuō)，===130查阿基米德數(shù)與雷諾數(shù)關(guān)系圖知≈5，故===0.7m/s則=（2+0.54）=×（2+0.54×）=619w··°f.氣流干燥管長(zhǎng)度Y:a=,其中為非球形顆粒的面積系數(shù)及體積系數(shù),一般情況下,/=6,故a可簡(jiǎn)化為由于a===0.20所以干燥管長(zhǎng)度Y===11.6m圓整后取Y=12m主要符號(hào)說(shuō)明--阿基米得數(shù)a--單位干燥管體積內(nèi)的干燥表面積,--顆粒與流體間的對(duì)流傳熱系數(shù),w/(·℃)五、主要附屬設(shè)備的計(jì)算與選型1．空氣加熱器的選擇——翅片加熱器將濕空氣由15℃加熱到90℃所需的熱量為Q=L（1+）CP1（90-15）=4331（1+0.0073）1.009（90-15）=3.30（kJ/h）取加熱蒸汽壓力為0.2Mpa蒸汽的飽和溫度為120℃，汽化潛熱為2205.1kJ/kg，冷凝水的排出溫度為120℃，則水蒸氣的耗量為==149.8（kg/h）傳熱溫差為△==60℃若選SRZ5×5Z翅片式散熱器，（附表2）每片傳熱面積為8.78，通風(fēng)凈截面積為0.155m2，則質(zhì)量流速為[kg/(m2·s)]，查得傳熱系數(shù)K1=100KJ/(m2·h·℃)，故所需傳熱面積為A1==m2所需片數(shù)為，取7片，實(shí)際傳熱面積為61.5m2。由此，可選SRZ5×5Z翅片式散熱器共7片。2.進(jìn)料器的選擇根據(jù)進(jìn)料量，選取Zd-2000傳動(dòng)送料器。該吸收歐美上料機(jī)先進(jìn)技術(shù)，自行設(shè)計(jì)生產(chǎn)的高效上料機(jī)，適用各種粉、粒、破碎回料及化工原料，每小時(shí)上料量0.4噸的系列產(chǎn)品，直接上料高度2～5m，具有性能穩(wěn)定、節(jié)省人力、安全可靠等特點(diǎn)。電源為?3／380V50Hz；A電機(jī)功率為1.1Kw；B電機(jī)功率為0.75Kw；送料管直徑為141?；送料容量為200Kg；料箱尺寸L×W×H為（140×85×90）cm；機(jī)器重量為460Kg。3.風(fēng)機(jī)的選擇因?yàn)椴僮鲏簭?qiáng)為常壓，系統(tǒng)需要2臺(tái)風(fēng)機(jī)，即干燥管前安裝1臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)，干燥管后安裝1臺(tái)引風(fēng)機(jī)。阻力也以干燥管為基準(zhǔn)分前段（從空氣加熱器至干燥管之間的設(shè)備和管道）阻力和后段（干燥管后的設(shè)備和管道）阻力。在操作條件下，空氣流經(jīng)系統(tǒng)各設(shè)備和管道的阻力如下表所示。系統(tǒng)阻力估算:設(shè)備壓降/Pa設(shè)備壓降/Pa翅片加熱器200旋風(fēng)分離器1200管道、閥門(mén)、灣頭等300脈沖布袋除塵器2000合計(jì)500干燥管1500消音器300管道、閥門(mén)、灣頭等400合計(jì)5400a.鼓風(fēng)機(jī)的選型鼓風(fēng)機(jī)入口處的空氣溫度為15℃，濕含量為0.0073，則=（0.773+1.2440.0073）=0.83（m/kg干空氣）V=L=43310.83=3595(m/h)取安全系數(shù)，故所需的空氣流量為3595×1.1=3954(m/h)系統(tǒng)前段平均風(fēng)溫按65℃計(jì)，密度為1.044kg/m,則所需風(fēng)壓（規(guī)定狀態(tài)下）為500（1.18/1.004）=587.6（Pa）。取安全系數(shù)故所需的風(fēng)機(jī)風(fēng)壓為587.6×1.1=646.4Pa綜上所計(jì)算，選用6-46-11型離心通風(fēng)機(jī)，其風(fēng)量為503~~48770m/h,風(fēng)壓為500～3230Pa。（附表3）b.引風(fēng)機(jī)的選型系統(tǒng)后段平均溫度按50℃計(jì)，密度為1.093Kg/m,則引風(fēng)機(jī)所需風(fēng)壓為5400取安全系數(shù)故所需的風(fēng)機(jī)風(fēng)壓為6133×1.1=6746Pa取引風(fēng)機(jī)入口處的風(fēng)溫為50℃，濕含量=0.023，則=（0.773+1.2440.023）×=0.948（m/kg干空氣）V5=L=43310.948=4106(m/h)取安全系數(shù)，故所需的空氣流量為4106×1.1=4516(m/h)故選用9-27-11型離心通風(fēng)機(jī)，風(fēng)量為1310--11020/h,風(fēng)壓為3700--9150Pa。（附表3）4.旋風(fēng)分離器的選擇進(jìn)入旋風(fēng)分離器的含塵氣體近似按空氣處理，則取溫度為70℃，===0.0151kg水/kg干空氣，則平均濕比容=(0.772+1.244×0.0151)×=0.994濕空氣/kg干空氣V=L=43310.994=4305(m/h)選蝸殼式入口的旋風(fēng)分離器，取入口風(fēng)速為15m/s,則0.225D0.3D15=即D=0.99m,圓整后取D=1m。其尺寸如下所示：D=1000mm(圓柱體體直徑)a=0.3D=300mm(進(jìn)口高度)L=0.8D=800mm(圓柱體高度)b=0.225D=225mm(進(jìn)口寬度)L=2D=2000mm(圓錐體高度)d=0.35D=350mm(排氣管直徑)l=0.7D=700mm(排氣管深度)d=0.2D=200mm(排塵管直徑)可選用規(guī)格為XC-5型蝸殼式入口的旋風(fēng)分離器（附表1）5.袋式的選擇取進(jìn)入布袋過(guò)濾器的氣體溫度為50℃，則=（0.772+1.2440.023）=0.95（m/kg干空氣）V=L=43310.95=4114(m/h)取過(guò)濾氣速為4m/min.則所需過(guò)濾面積為，由脈沖布袋過(guò)濾器選型表查得，可選取MC24型脈沖布袋過(guò)濾器，（附表3）其過(guò)濾面積為18，過(guò)濾風(fēng)量為2160-4300/h。六、工藝設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果匯總表通過(guò)上述工藝設(shè)計(jì)計(jì)算得到的設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果匯總表如下所示。工藝設(shè)計(jì)的計(jì)算結(jié)果匯總表物料處理量/(kg·h-1)533蒸發(fā)水量/(kg·h-1)68產(chǎn)品產(chǎn)量/(kg·h-1)400空氣用量/(kg干空氣·h-1)4331干燥管直徑/m0.35干燥管高度/m12翅片加熱器的型號(hào)SRZ5×5Z翅片加熱器傳熱面積/m255旋風(fēng)分離器的型號(hào)XC-12旋風(fēng)分離器直徑/m1.4引風(fēng)機(jī)型號(hào)9-27-11型離心通風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)機(jī)型號(hào)6-46-11型離心通風(fēng)機(jī)供料器型號(hào)Zd-2000七干燥裝置的工藝流程濕物料新鮮空氣旋風(fēng)分離器干燥器空氣加熱器新鮮空氣旋風(fēng)分離器干燥器空氣加熱器廢氣產(chǎn)品風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)布袋過(guò)濾器布袋過(guò)濾器參考文獻(xiàn)黃少烈、鄒華生主編.化工原理（第二版）.北京市.高等教育出版社.2002年8月第一版高嘉安主編.淀粉與淀粉制品工藝學(xué).北京市.中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社.2001中國(guó)石化集團(tuán)上海工程有限公司編.化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè).北京市.化學(xué)工業(yè)出版社.2006匡國(guó)柱史啟才主編.化工單元過(guò)程及設(shè)備課程設(shè)計(jì).北京市.化學(xué)工業(yè)出版社2002年1月第一版梁世中主編.生物工程設(shè)備.北京市.中國(guó)輕工業(yè)出版社.2006曹崇文、朱文學(xué)著.生產(chǎn)品工藝過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬.北京市.中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社.2001李功樣等主編.常用化工單元設(shè)備設(shè)計(jì).廣州市.華南理工大學(xué)出版社.2003年馬連湘主編.化工設(shè)備算圖手冊(cè).北京市.化學(xué)工業(yè)出版社.2002年

潘永康主編.現(xiàn)代干燥技術(shù).北京市.化學(xué)工業(yè)出版社.1998年大連理工大學(xué)化工原理教研室編.化工原理課程設(shè)計(jì).大連市.大連理工大學(xué)出版社.1997年附表1旋風(fēng)分離器規(guī)格型號(hào)公稱(chēng)直徑(mm)處理風(fēng)量（